Способ для двигателя (варианты) - RU2570309C2

Чертежи

Описание

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на выдачу патента США №61/734,320, поданной 6 декабря 2012 года, полное содержимое которой включено в материалы настоящей заявки посредством ссылки во всех смыслах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Конструкции двигателя с переменным рабочим объемом (VDE) могут обеспечивать повышенную эффективность использования топлива посредством вывода из работы цилиндров во время режимов работы, требующих пониженной выходной мощности двигателя. Такие конструкции также могут включать в себя переключение профиля кулачков (CPS), чтобы обеспечивать возможность режимов клапанного механизма с высоким или низким подъемом, которые соответствуют повышенной эффективности использования топлива во время высокой и низкой частоты оборотов двигателя соответственно.

В системах CPS конструкция VDE может поддерживаться благодаря профилю кулачка без подъема, который выводит из работы цилиндры на основании потребностей выходной мощности двигателя. В качестве примера U.S. 6,832,583 описывает клапанный механизм двигателя, имеющий многочисленные режимы подъема клапанов, в том числе вывод из работы цилиндров. Описанный пример использует кулачки с высоким и низким подъемом в клапанном механизме, который может быть дополнительно модифицирован, из условия чтобы низкий подъем соответствовал установке вывода из работы безподъема.

Однако изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что системы CPS, такие как раскрытые в U.S. 6,832,583, могут иметь ограниченный рабочий диапазон во время более высоких чисел оборотов двигателя, так как они могут быть неспособны надежно переключать устройство вывода из работы цилиндра, такое как соленоид, в пределах одного цикла двигателя при более высоких числах оборотов двигателя. Кроме того, модификация системы CPS с целью включения в нее устройство вывода из работы цилиндра с возможностями более быстрого переключения может увеличивать затраты и снижать эффективность использования топлива, так как устройства вывода из работы цилиндра с более быстрым переключением имеют тенденцию быть большими, более дорогостоящими и менее целесообразными.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из примеров вышеприведенная проблема может быть по меньшей мере частично решена способом для двигателя, содержащим: настройку электромеханического привода для приведения в действие механизма настройки клапанов цилиндра (такого как механизм VDE и/или механизм переключения профиля кулачков), в том числе управление приводом на первом уровне без перемещения клапана, управление приводом на втором уровне без перемещения клапана в ответ на повышенный потенциал для перемещения клапана и управление приводом на третьем уровне, вызывающем перемещение клапана, второй уровень находится между первым и третьим уровнями. Таким образом, посредством управления приводом на выбранных уровнях во время выбранных условий может достигаться более быстрое переключение.

Таким образом, в первом аспекте настоящего изобретения обеспечен способ для двигателя, состоящий в том, что настраивают электромеханический привод для приведения в действие механизма переключения профиля кулачков, в том числе управляют приводом на первом уровне без перемещения клапана, управляют приводом на втором уровне без перемещения клапана в ответ на повышенный потенциал для перемещения клапана и управляют приводом на третьем уровне, вызывающем перемещение клапана, второй уровень находится между первым и третьим уровнями.

Необязательно в первом аспекте настоящего изобретения второй уровень находится выше, чем первый уровень, и при этом потенциал для перемещения клапана повышается на основании увеличенного или уменьшенного нажатия водителем педали акселератора.

Необязательно в первом аспекте настоящего изобретения повышенный потенциал для перемещения клапана заключается в работе двигателя при более низкой нагрузке, чем когда привод был на первом уровне, при этом механизм переключения профиля кулачков включает в себя первый профиль с профилем подъема и второй профиль без подъема.

Необязательно в первом аспекте настоящего изобретения способ дополнительно состоит в том, что управляют приводом на четвертом уровне, поддерживающем перемещение клапана, после управления приводом на третьем уровне, четвертый уровень находится ниже, чем третий уровень, но выше, чем первый и второй уровни.

Необязательно в первом аспекте настоящего изобретения управление на втором уровне следует немедленно за управлением на первом уровне, а управление на третьем уровне следует немедленно за управлением на втором уровне, и управление на четвертом уровне следует немедленно за управлением на третьем уровне.

Необязательно в первом аспекте настоящего изобретения работа двигателя находится в состоянии без VDE во время действия привода на первом и втором уровнях и в состоянии с VDE во время действия привода на третьем и четвертом уровнях.

Необязательно в первом аспекте настоящего изобретения способ дополнительно состоит в том, что управляют приводом на пятом уровне, чтобы возвращать работу двигателя в состояние без VDE, в ответ на повышенный потенциал для второго перемещения клапана.

Необязательно в первом аспекте настоящего изобретения пятый уровень находится ниже, чем второй уровень.

Во втором аспекте настоящего изобретения обеспечен способ для двигателя, состоящий в том, что в ответ на первое рабочее состояние двигателя устанавливают привод в выведенное из работы состояние; в ответ на второе рабочее состояние двигателя устанавливают привод в состояние предварительного ввода в действие, активированное в большей степени, чем выведенное из работы состояние; и в ответ на третье рабочее состояние двигателя устанавливают привод в состояние ввода в действие, активированное в большей степени, чем состояние предварительного ввода в действие.

Необязательно во втором аспекте настоящего изобретения второе рабочее состояние двигателя имеет место при более низкой нагрузке, чем первое рабочее состояние двигателя.

Необязательно во втором аспекте настоящего изобретения третье рабочее состояние двигателя имеет место при более низкой нагрузке, чем второе рабочее состояние двигателя.

Необязательно во втором аспекте настоящего изобретения второе рабочее состояние двигателя имеет место при более высокой температуре, чем первое рабочее состояние двигателя.

Необязательно во втором аспекте настоящего изобретения привод является приводом вывода из работы клапана цилиндра.

Необязательно во втором аспекте настоящего изобретения привод является гидравлическим электромагнитным клапаном, присоединенным в гидравлическом контуре двигателя, контур дополнительно присоединен к приводу клапана цилиндра.

Необязательно во втором аспекте настоящего изобретения установка привода в выведенное из работы состояние заключается в том, что устанавливают относительно низкий уровень тока в цепи формирователя; установка привода в состояние предварительного ввода в действие заключается в том, что устанавливают средний уровень тока в цепи формирователя; а установка привода в состояние ввода в действие заключается в том, что устанавливают относительно высокий уровень тока в цепи формирователя.

В третьем аспекте настоящего изобретения обеспечен способ для двигателя, состоящий в том, что настраивают электрогидравлический привод для настройки клапанного механизма цилиндра, в том числе управляют приводом через формирователь на первом нижнем уровне без перемещения клапана, управляют формирователем на втором среднем уровне без перемещения клапана в ответ на повышенный потенциал для перемещения клапана и управляют формирователем на третьем более высоком уровне, вызывающем перемещение клапана, в ответ на запрос перемещения клапана.

Необязательно в третьем аспекте настоящего изобретения повышенный потенциал включает в себя повышенную температуру двигателя выше порогового уровня, при котором разрешены перемещения клапана.

Необязательно в третьем аспекте настоящего изобретения повышенный потенциал включает в себя двигатель, работающий в пределах порогового значения рабочего состояния с перемещением клапана.

Необязательно в третьем аспекте настоящего изобретения повышенный потенциал по меньшей мере частично основан на команде водителя.

Необязательно в третьем аспекте настоящего изобретения повышенный потенциал по меньшей мере частично основан на условиях эксплуатации транспортного средства, в том числе скорости транспортного средства и скорости изменения скорости транспортного средства.

Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые разрешают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает принципиальную схему одного цилиндра примерной системы двигателя.

Фиг. 2A показывает принципиальную схему системы переключения профиля кулачков двигателя с кулачками с электрическим приводом.

Фиг. 2B показывает принципиальную схему системы переключения профиля кулачков двигателя с кулачками с гидравлическим приводом.

Фиг. 3 показывает принципиальную схему одного цилиндра системы двигателя наряду с соответствующими компонентами системы переключения профиля кулачков.

Фиг. 4 изображает временные диаграммы, связывающие рабочую область двигателя с относительной длительностью включения/током сигнала управления системы переключения профиля кулачков.

Фиг. 5 показывает график, иллюстрирующий три примерные рабочие области двигателя, основанные на RPM (числе оборотов) двигателя и нагрузке двигателя.

Фиг. 6 показывает примерный способ для эксплуатации системы переключения профиля кулачков в соответствии с раскрытием.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Последующее описание относится к двигателю внутреннего сгорания, такому как двигатель, показанный на фиг. 1, имеющему ряд цилиндров и головку блока цилиндров, наделенные системой переключения профиля кулачков (CPS) и режимами двигателя с переменным рабочим объемом (VDE). Как показано на фиг. 2A и 2B, контроллер может отправлять сигнал на соленоид с электрическим или гидравлическим приводом, и соленоид может управлять штырем или золотниковым клапаном для ввода в действие или вывода из работы одного или более цилиндров двигателя на основании условий эксплуатации двигателя. Как показано на фиг. 3, система CPS может включать в себя кулачок с подъемом и кулачок без подъема; в зависимости от положения детали с возвратно-поступательным движением (толкателя), положение детали с возвратно-поступательным движением управляется соленоидом, кулачок с подъемом (дающий в результате ввод в действие цилиндра) или кулачок без подъема (дающий в результате вывод из работы цилиндра) может быть скомпонован над каждым впускным и выпускным клапаном. Как изображено на временных диаграммах по фиг. 4, относительная длительность включения и/или ток сигнала управления системы CPS может меняться на основании рабочей области двигателя (например, является ли двигатель работающим в области без VDE, области предварительной зарядки или области с VDE, на основании числа оборотов и нагрузки двигателя, как проиллюстрировано на фиг. 5). Как детализировано в материалах настоящей заявки, изменение относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS может преимущественно давать в результате ускоренное переключение между режимами с VDE и без VDE. Как показано на фиг. 6, в одном из примеров, относительная длительность включения/ток сигнала управления системы CPS может устанавливаться на меньший уровень предварительной зарядки, когда двигатель работает в области предварительной зарядки, пиковый уровень, когда двигатель входит в область с VDE, более высокий уровень предварительной зарядки, как только переключение соленоида завершено, во время работы в области с VDE и минимальный уровень во время работы в области без VDE.

Далее, с обращением к фигурам, фиг. 1 изображает примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, включающей в себя контроллер 12, и входные данные от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Цилиндр 14 (в материалах настоящей заявки также «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателями 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг. 1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, скомпонованный между впускным каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от выхлопной системы, скомпонованной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от выхлопной системы через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от выхлопной системы необязательно может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг. 1, или, в качестве альтернативы, может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.

Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов, хотя, в некоторых вариантах осуществления, датчик 128 отработавших газов может быть расположен ниже по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 может быть выбран из числа различных пригодных датчиков для выдачи показания топливо/воздушного соотношения в отработавших газах, например, таких как линейный кислородный датчик или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик количества кислорода в отработавших газах), двухрежимный кислородный датчик или датчик EGO (который изображен), HEGO (подогреваемый EGO), NOx, HC или CO. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями.

Температура отработавших газов может измеряться одним или более датчиками температуры (не показаны), расположенными в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может логически выводиться на основании условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов, нагрузка, топливо-воздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может вычисляться по одному или более датчикам 128 отработавших газов. Может быть принято во внимание, что температура отработавших газов, в качестве альтернативы, может оцениваться любой комбинацией способов оценки температуры, перечисленных в материалах настоящей заявки.

Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.

Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Работа впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками положения клапана (не показаны) и/или, соответственно, датчиками 155 и 157 положения распределительного вала. В альтернативных вариантах осуществления впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT. Кроме того, в других вариантах осуществления впускной и выпускной клапаны могут управляться системой золотникового привода или распределителя либо системой привода или распределителя с переменной установкой фаз клапанного распределения. Примерные системы кулачкового привода описаны подробнее ниже со ссылкой на фиг. 2 и 3.

Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если используется непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на работу двигателя с детонацией.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12 в выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть сконфигурирован с одной или более топливными форсунками для подачи топлива. В качестве неограничивающего примера показан цилиндр 14, включающий в себя одну топливную форсунку 166. Топливная форсунка 166 показана присоединенной непосредственно к цилиндру 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (в дальнейшем, также указываемый ссылкой как «DI») топлива в цилиндр 14 сгорания. Несмотря на то что фиг. 1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру возле положения свечи 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание при работе двигателя на спиртосодержащем топливе вследствие низкой летучести некоторых спиртосодержащих видов топлива. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 8 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и направляющую-распределитель для топлива. В качестве альтернативы, топливо может подаваться однокаскадным топливным насосом на низком давлении, в этом случае временные характеристики непосредственного впрыска топлива могут ограничиваться в большей степени во время такта сжатия, чем если используется топливная система высокого давления. Кроме того, несмотря на то что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.

Должно приниматься во внимание, что в альтернативном варианте осуществления форсунка 166 может быть форсункой впрыска во впускной канал, выдающей топливо во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14. Кроме того, несмотря на то что примерный вариант осуществления показывает топливо, впрыскиваемое в цилиндр через одиночную форсунку, двигатель, в качестве альтернативы, может приводиться в действие посредством впрыска топлива через многочисленные форсунки, такие как одна форсунка непосредственного впрыска и одна форсунка впрыска во впускной канал. В такой конфигурации контроллер может менять относительную величину впрыска из каждой форсунки.

Топливо может подаваться форсункой в цилиндр в течение одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива или текучей среды сдерживания детонации, подаваемых из форсунки, может меняться в зависимости от условий эксплуатации, таких как температура воздушного заряда, как описано ниже в материалах настоящей заявки. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться в течение такта сжатия, такта впуска или любой надлежащей их комбинации. Должно быть понятно, что конфигурации компоновки головки и способы, описанные в материалах настоящей заявки, могут использоваться в двигателях с любыми пригодными механизмами или системами подачи топлива, например в карбюраторных двигателях или других двигателях с другими системами подачи топлива.

Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр подобным образом может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания и т.д. Любое количество цилиндров и многообразие разных конфигураций цилиндров могут быть включены в двигатель 10, например V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитный 4-цилиндровый и другие типы двигателей.

Фиг. 2A схематически показывает систему 200 переключения профиля кулачков (CPS) с электрическим приводом. Как будет детализировано в материалах настоящей заявки, система 200 CPS может управлять профилями кулачков и тем самым управлять вводом в действие/выводом из работы цилиндров двигателя.

Система 200 CPS включает в себя контроллер 202, который может соответствовать контроллеру 12 по фиг. 1. Контроллер 212 может отправлять сигнал 214 управления системы CPS с широтно-импульсной модуляцией на формирователь 204. Формирователь 204 обрабатывает сигнал и отправляет обработанный сигнал на соленоид 206. Соленоид 206 может быть электромеханическим приводом, который управляет перемещением штыря 208 в пазу детали 210 с возвратно-поступательным движением (например, пазу 376, который будет описан ниже со ссылкой на фиг. 3). Деталь 210 с возвратно-поступательным движением может быть физически соединена с распределительным валом 212, из условия, чтобы перемещение штыря 208 в пазу детали с возвратно-поступательным движением осуществляло поворот распределительного вала. Как будет детализировано ниже со ссылкой на фиг. 3, вследствие кривизны паза перемещение штыря в пазу может модифицировать профиль подъема кулачка, например, приводя к вводу в действие или выводу из работы одного или более цилиндров двигателя. Например, перемещение штыря в пазу может осуществлять поворот коленчатого вала, к тому же, наряду с побуждением детали с возвратно-поступательным движением перемещаться вдоль распределительного вала в осевом направлении. Осевое перемещение детали с возвратно-поступательным движением вдоль коленчатого вала может изменять профиль подъема кулачков посредством перемещения текущего кулачка от впускного или выпускного клапана и перемещения другого кулачка, чтобы взаимодействовал с клапаном (в зависимости от угла поворота распределительного вала).

Должно быть отмечено, что вышеприведенный пример показывает систему, посредством которой достигается приведение в действие с использованием сигнала ШИМ (с широтно-импульсной модуляцией, PWM), который электрически усиливается мощным формирователем. Таким образом, можно регулировать усилие привода электромеханически посредством соленоида, чтобы впоследствии формировать более быстрое перемещение штыря или золотникового клапана. Модуль электромеханической силы, вырабатываемой этим механизмом, может меняться, главным образом, вследствие электрического напряжения системы (состояния заряда аккумуляторной батареи), а также полного сопротивления соленоида (меняется в соответствии с температурой соленоида). Несмотря на то что вышеприведенный подход является одним из примеров, различные другие предполагаются в материалах настоящей заявки. Например, способ применим к сигналу управления усилием переключения профиля кулачков, является ли он управляемым по току, управляемым посредством ШИМ или управляемым иным образом. Сигнал управления переключением профиля кулачков не обязательно должен соответствовать сигналу постоянной частоты или относительной длительности включения либо сигналу вычисляемой и заданной контроллером частоты или относительной длительности включения. Например, рассмотрим формирователь устройства постоянного тока, который может использоваться в одном из примеров. Схема меняет частоту и относительную длительность включения в целях поддержания постоянной силы соленоида (настоящая заявка включает в себя четыре дискретных уровня силы), в то время как меняются условия окружающей среды (электрическое напряжение системы, состояние заряда аккумуляторной батареи, полное сопротивление соленоида (пропорциональное его температуре), отдача мощности схемы формирователя (обратно пропорциональная его температуре), и т.д.). К тому же схема преобразователя DC/DC (постоянного тока в постоянный ток) может использоваться для подъема напряжения, имеющегося в распоряжении для формирователей устройств, для того чтобы выдавать большую мощность во временном отношении.

Фиг. 2B схематически показывает систему 220 переключения профиля кулачков (CPS) с гидравлическим приводом. Подобно системе 200 CPS, система 220 CPS может управлять профилями кулачков и тем самым управлять вводом в действие/выводом из работы цилиндров двигателя. Однако в отличие от системы 200 CPS система 220 CPS может включать в себя гидравлический привод, такой как золотниковый клапан 228 вместо штока.

Подобно системе 200 CPS, система 220 CPS включает в себя контроллер 222, который может соответствовать контроллеру 12 по фиг. 1. Контроллер 212 может отправлять сигнал 234 управления системы CPS с широтно-импульсной модуляцией на формирователь 224. Формирователь 224 обрабатывает сигнал и отправляет обработанный сигнал на соленоид 226. Соленоид 226 может быть электрогидравлическим приводом, который управляет золотниковым клапаном 208, золотниковый клапан взаимодействует с пазом детали 230 с возвратно-поступательным движением (например, пазом 376, который описан ниже со ссылкой на фиг. 3). Деталь 230 с возвратно-поступательным движением может быть физически соединена с распределительным валом 232, из условия чтобы перемещение штока 208 в пазу детали с возвратно-поступательным движением осуществляло поворот распределительного вала. Как будет детализировано ниже со ссылкой на фиг. 3, вследствие кривизны паза это действие может модифицировать профиль подъема кулачка, например, приводя к вводу в действие или выводу из работы одного или более цилиндров двигателя.

Электрогидравлический привод может управляться посредством формирователя на многочисленных уровнях для управления клапанным механизмом цилиндра, таким как механизм вывода из работы/ввода в действие клапана цилиндра, механизм переключения профиля кулачков или другие механизмы настройки клапанов. Например, формирователь может управлять на первом уровне без перемещения клапана, а в ответ на повышенный потенциал для перемещения клапана формирователь может управляться на втором среднем уровне без перемещения клапана. Кроме того, формирователь может управляться на третьем верхнем уровне, вызывающем перемещение клапана, в ответ на запрос перемещения клапана. Повышенный потенциал может быть частично основан на водительской команде и, например, может включать в себя повышенную температуру двигателя выше порогового уровня, при которой разрешены перемещения клапанов, или двигателе, работающем в пределах порогового значения рабочего состояния перемещения клапанов, где перемещения клапанов могут быть перемещениями переключения профиля кулачков и/или перемещениями вывода из работа клапанов (например, VDE). Условия эксплуатации двигателя и перемещения клапанов будут подробнее описаны ниже со ссылкой на фиг. 4-6.

Фиг. 3 показывает вид сбоку цилиндра 312. Подобно цилиндру 14 по фиг. 1, цилиндр 312 может быть одним из множества цилиндров, включенных в двигатель, такого как двигатель 10, описанный выше. Местный вид системы 304 переключения профиля кулачков (CPS) также показан на фиг. 3. Система 304 CPS может вводить в действие или выводить из работы каждый цилиндр 312 двигателя в зависимости от условий эксплуатации двигателя. Например, как описано подробнее ниже, посредством настройки кулачковых механизмов цилиндра клапаны в одном или более цилиндров 312 могут управляться с или без подъема клапана на основании условий эксплуатации двигателя. В других примерах, цилиндры могут быть работоспособными в многочисленных разных режимах подъема клапанов, например высокого подъема клапана, низкого подъема клапана и нулевого подъема клапана, вместо ввода в действие или вывода из работы.

Каждый цилиндр 312 может включать в себя свечу зажигания и топливную форсунку для подачи топлива непосредственно в камеру сгорания, как описано выше на фиг. 1. Однако в альтернативных вариантах осуществления каждый цилиндр 312 может не включать в себя свечу зажигания и/или топливную форсунку непосредственного впрыска.

Каждый из цилиндров 312 может обслуживаться одним или более газообменных клапанов. В настоящем примере каждый цилиндр 312 включает в себя два впускных клапана и два выпускных клапана; на виде сбоку, показанном на фиг. 3, однако, видимы только два выпускных клапана 361 и 362 цилиндра 312. Каждый впускной и выпускной клапан выполнен с возможностью открывать и закрывать впускной канал и выпускной канал цилиндра 312 соответственно.

Для того чтобы давать возможность вывода из работы выбранных впускных и выпускных клапанов, например, в целях экономии топлива, каждый клапан в каждом цилиндре включает в себя механизм, присоединенный к распределительному валу над клапаном, для настройки величины подъема клапана для такого клапана и/или вывода из работы такого клапана. Например, цилиндр 312 включает в себя механизмы 382 и 384, присоединенные к распределительному валу 324 для выпускных клапанов, над выпускными клапанами 361 и 362 соответственно, а также механизмы, присоединенные к распределительному валу для впускных клапанов над впускными клапанами цилиндра (не видны на виде сбору, показанном на фиг. 3). В примере, изображенном на фиг. 3, каждый из механизмов 328 и 384 включает в себя два кулачка с разным профилем подъема: кулачок 326 без подъема и кулачок 328 с подъемом. Однако будет принято во внимание, что механизмы могут включать в себя дополнительные профили подъема, не выходя из объема этого раскрытия (например, кулачок с высоким подъемом, кулачок с низким подъемом и кулачок без подъема).

Система 304 CPS может управлять распределительными валами для впускных и выпускных клапанов, чтобы вводить в действие и выводить из работы цилиндры двигателя посредством контакта между штырем 372, связанным с соленоидом 370, и деталью 374 с возвратно-поступательным движением. Как показано, извилистый паз 376 может проходить по окружности детали с возвратно-поступательным движением, из условия, чтобы перемещение штыря в пазу могло осуществлять осевое перемещение детали с возвратно-поступательным движением вдоль распределительного вала. То есть, система 304 CPS может быть выполнена с возможностью перемещать специфичные части распределительного вала в продольном направлении, тем самым побуждая режим работы клапанов цилиндра меняться между кулачками 326 и 328 и/или другими кулачками. Таким образом, система 304 CPS может переключаться между многочисленными профилями кулачков. Несмотря на то что не показаны, в гидравлических вариантах осуществления, золотниковый клапан вместо штыря может физически взаимодействовать с деталью с возвратно-поступательным движением, чтобы осуществлять осевое перемещение детали с возвратно-поступательным движением. По существу, гидравлический электромагнитный клапан может быть присоединен в гидравлическом контуре двигателя, который может быть дополнительно присоединен к исполнительному механизму клапана цилиндра.

Система 304 CPS может приводить в действие каждый выпускной клапан между открытым положением, предоставляющим отработавшим газам возможность выходить из соответствующего цилиндра, и закрытым положением, по существу, удерживающим газ в пределах соответствующего цилиндра, посредством распределительного вала 324 для выпускных клапанов. Распределительный вал 324 для выпускных клапанов включает в себя множество выпускных кулачков, выполненных с возможностью управлять открыванием и закрыванием выпускных клапанов. Каждый выпускной клапан может управляться кулачками 326 без подъема и кулачками 328 с подъемом в зависимости от условий эксплуатации двигателя. В настоящем примере кулачки 326 без подъема имеют профиль рабочего выступа кулачка без подъема для вывода из работы своих соответственных цилиндров на основании условий эксплуатации двигателя. Кроме того, в настоящем примере кулачки 328 с подъемом имеют профиль рабочего выступа кулачка с подъемом, который является большим, чем профиль рабочего выступа кулачка без подъема, для открывания впускного или выпускного клапана.

Подобным образом, каждый впускной клапан является приводимым в действие между открытым положением, допускающим всасываемый воздух в соответственный цилиндр, и закрытым положением, по существу блокирующим всасываемый воздух от соответственного цилиндра, посредством распределительного вала для впускных клапанов (не видимого на виде сбоку по фиг. 3). Распределительный вал для впускных клапанов расположен в верхнем положении над цилиндрами 312, параллельном распределительному валу 324 для выпускных клапанов. Подобно распределительному валу 324 для выпускных клапанов распределительный вал для впускных клапанов включает в себя множество впускных кулачков, выполненных с возможностью управлять открыванием и закрыванием впускных клапанов.

Кулачковые механизмы могут быть расположены непосредственно над соответствующим клапаном в цилиндре 312. Кроме того, рабочие выступы кулачков могут быть с возможностью скольжения присоединены к распределительному валу, так чтобы они могли скользить вдоль распределительного вала на основе каждого цилиндра. Например, фиг. 3 показывает пример, где кулачки 326 без подъема расположены над каждым клапаном в цилиндре. Набор рабочих выступов кулачка, расположенных над каждым клапаном цилиндра, может плавно сдвигаться на распределительном валу, чтобы изменять профиль рабочего выступа, присоединенный к механизмам детали с возвратно-поступательным движением клапана, чтобы изменять длительности открывания и закрывания клапана. Например, механизм 382, расположенный над клапаном 361, может переключаться, чтобы перемещать кулачок 328 с подъемом в положение над клапаном 361, так чтобы профиль с подъемом, ассоциативно связанный с кулачком 328 с подъемом, использовался для управления открыванием и закрыванием клапана 361.

Стойки кулачков, например стойка 392 кулачка, показанные на фиг. 3, могут быть присоединены к головке 310 блока цилиндров двигателя. Однако, хотя фиг. 3 показывает стойку 392 кулачка, присоединенную к головке блока цилиндров, в других примерах, стойки кулачков могут быть присоединены к другим компонентам блока цилиндров двигателя, например к каретке распределительного вала или крышке кулачкового механизма. Стойки кулачков могут поддерживать верхние распределительные валы и могут разделять механизмы, расположенные на распределительных валах, друг от друга.

Дополнительные элементы, не показанные на фиг. 3, могут включать в себя штоки детали с возвратно-поступательным движением, коромысла клапана, детали с возвратно-поступательным движением клапана и т.д. Такие устройства и признаки могут управлять приведением в действие впускных клапанов и выпускных клапанов, преобразуя вращательное движение кулачков в поступательное движение клапанов. В других примерах клапаны могут приводиться в действие посредством дополнительных профилей выступа кулачка на распределительных валах, где профили выступа кулачка между разными клапанами могут обеспечивать меняющуюся высоту подъема кулачка, длительность кулачка и/или установку фаз кулачкового распределения. Однако альтернативные компоновки распределительного вала (поверх головки блока и/или с деталями с возвратно-поступательным движением клапана) могли бы использоваться, если требуется. Кроме того, в некоторых примерах цилиндры 312 каждый может иметь только один выпускной клапан и/или впускной клапан или более чем два впускных и/или выпускных клапана. Кроме того, в других примерах выпускные клапаны и впускные клапаны могут приводиться в действие общим распределительным валом. В еще одном альтернативном варианте осуществления по меньшей мере один из впускных клапанов и/или выпускных клапанов могут приводиться в действие своим собственным независимым распределительным валом или другим устройством.

Как отмечено выше, двигатель может включать в себя системы регулируемого привода клапанов, например систему 304 CPS. Система регулируемого привода клапанов может быть выполнена с возможностью работать в многочисленных режимах работы. Первый режим работы может возникать вслед за холодным запуском двигателя, например, когда температура двигателя находится ниже порогового значения или в течение заданной длительности после запуска двигателя. Во время первого режима система регулируемого привода клапанов может быть выполнена с возможностью открывать только подмножество выпускных окон подмножества цилиндров, при закрытых всех других выпускных каналах. Например, могут открываться выпускные клапаны менее чем всех (например, подмножества) цилиндров 312. Второй режим работы может возникать во время обычной работы прогретого двигателя. Во время второго режима система регулируемого привода клапанов может быть выполнена с возможностью открывать все выпускные каналы всех цилиндров 312. Кроме того, во время второго режима система регулируемого привода клапанов может быть выполнена с возможностью открывать подмножество выпускных окон подмножества цилиндров в течение более короткой длительности, чем оставшиеся выпускные каналы. Третий режим работы может возникать во время работы прогретого двигателя с низким числом оборотов и высокой нагрузкой. Во время третьего режима система регулируемого привода клапанов может быть выполнена с возможностью поддерживать подмножество выпускных окон подмножества цилиндров закрытыми наряду с открыванием оставшихся выпускных окон, например, противоположно первому режиму. Дополнительно, система регулируемого привода клапанов может быть выполнена с возможностью избирательно открывать и закрывать впускные каналы в соответствии с открыванием и закрыванием выпускных окон во время различных режимов работы.

Конфигурация кулачков, описанная выше, может использоваться для обеспечения управления количеством и временными характеристиками воздуха, подаваемого в, и отработавших газов из цилиндров 312. Однако другие конфигурации могут использоваться, чтобы давать системе 304 CPS возможность переключать управление клапаном между двумя или более кулачками. Например, переключаемые детали с возвратно-поступательным движением или коромысла клапана могут использоваться для изменения управления клапаном между двумя или более кулачками.

Устройства и системы управления клапанами/кулачками, описанные выше, могут быть с гидравлическим силовым приводом или с электроприводом, или их комбинацией, как описано со ссылкой на фиг. 2A и 2B. Сигнальные шины могут отправлять сигналы управления в и принимать измерения установки фаз кулачкового распределения и/или выбора кулачка из системы 304 CPS.

Как отмечено в материалах настоящей заявки, в одном из примеров способного к воспламенению от сжатия или самовоспламенению, впускной клапан(ы) может приводиться в действие профилем кулачка с высоким или низким подъемом в зависимости от выбранного режима сгорания. Профиль кулачка с низким подъемом может использоваться для захвата высокого уровня остаточных (отработавших) газов в цилиндре. Захваченные газы способствуют воспламенению от сжатия или самовоспламенению, повышая начальную температуру заряда, в некоторых примерах. Однако в режиме искрового зажигания (высокой или низкой нагрузок) может использоваться профиль кулачка с высоким подъемом. Такой переключаемый профиль кулачка может достигаться благодаря различным системам деталей с возвратно-поступательным движением и кулачков. Переключение может достигаться любым пригодным образом, например, посредством гидравлических приводов на потоке смазки или с использованием электрических приводов. В качестве еще одного примера, такие системы могут включать в себя увеличенное количество деталей с возвратно-поступательным движением.

В качестве используемой в материалах настоящей заявки активная работа клапана может указывать ссылкой на открывание и закрывание клапана во время цикла цилиндра, тогда как выведенные из работы клапаны могут удерживаться в закрытом положении в течение цикла цилиндра (или удерживаться в фиксированном положении в течение цикла). Должно быть принято во внимание, что вышеприведенные конфигурации являются примерами, и подходы, обсужденные в материалах настоящей заявки, могут применяться к многообразию разных систем и конфигураций регулируемых профилей подъема клапанов, к примеру к системам выпуска, а также системам, которые имеют более чем два впускных или два выпускных клапана на каждый цилиндр.

Фиг. 4 иллюстрирует временную диаграмму 400, которая относится к рабочей области двигателя с уровнем относительной длительности включения/тока сигнала управления системы CPS. Временная диаграмма 400 включает в себя диаграмму 420, показывающую область работы двигателя по оси Y и время по оси X, наряду с диаграммой 440, показывающей относительную длительность включения и/или ток сигнала управления системы CPS по оси Y и время по оси X.

На диаграмме 420 текущая рабочая область двигателя представлена характеристикой 402. В изображенном примере до момента T1 времени двигатель является работающим в рабочей области без VDE. Как будет детализировано ниже со ссылкой на фиг. 5 и 6, рабочая область без VDE может быть областью, соответствующей условиям нагрузки двигателя и числа оборотов двигателя, например, которые не являются благоприятными для вывода из работы цилиндра. В это время относительная длительность включения и/или ток сигнала управления системы CPS (указываемые ссылкой как «сигнал» для краткости описания фиг. 4) могут находиться на минимальном уровне 410. Минимальный уровень 410 может быть функцией условий эксплуатации двигателя, например состояния заряда аккумуляторной батареи, и, таким образом, может меняться в диапазоне, ограниченном сверху порогом переключения соленоида, в зависимости от условий эксплуатации двигателя. Кроме того, до момента T1 времени соленоид системы CPS, чье состояние определяется сигналом, может быть «выключен» (где «выключенный» соленоид обозначает состояние соленоида, соответствующее активным цилиндрам и подъему кулачков, а «включенный» соленоид обозначает состояние соленоида, соответствующее одному или более выведенных из работы цилиндров без подъема кулачков). Однако в момент T1 времени условия числа оборотов и нагрузки двигателя (или другие рабочие параметры двигателя) могут изменяться, например, вследствие нажатия педали акселератора водителем. Измененные условия эксплуатации двигателя могут побуждать двигатель переходить из области без VDE в область предварительной зарядки в момент T1 времени. Как будет детализировано ниже со ссылкой на фиг. 5 и 6, область предварительной зарядки может быть областью работы двигателя, которая имеет повышенный потенциал для перехода электромагнитного клапана между «включенным» и «выключенным» состояниями вследствие повышенного потенциала для перехода в или из рабочей области с VDE. В ответ на переход в область предварительной зарядки из области без VDE сигнал может повышаться до нижнего уровня 414 предварительной зарядки или предварительного ввода в действие, как показано на диаграмме 440. Нижний уровень 414 предварительной зарядки может быть уровнем непосредственно ниже порога 406 переключения (где соленоид изменяет состояние с «выключенного» на «включенное», когда сигнал превышает порог переключения, и где соленоид изменяет состояние с «включенного» на «выключенное», когда сигнал падает ниже порога переключения). Нижний уровень 414 предварительной зарядки может быть функцией условий эксплуатации двигателя, например состояния заряда аккумуляторной батареи, и, таким образом, может меняться в диапазоне, ограниченном минимальным уровнем и порогом переключения, в зависимости от условий эксплуатации двигателя.

В момент T2 времени рабочая область двигателя переходит из области предварительной зарядки в область с VDE (например, вследствие изменений числа оборотов и/или нагрузки двигателя). В ответ на это изменение сигнал повышается до максимального уровня 408, как показано на диаграмме 440. Повышение сигнала до максимального уровня 408 может преимущественно уменьшать время переключения соленоида, управляемого сигналом. Максимальный уровень 408 может быть функцией условий эксплуатации двигателя, например состояния заряда аккумуляторной батареи, и, таким образом, может меняться в диапазоне с нижней границей, соответствующей порогу переключения соленоида, в зависимости от условий эксплуатации двигателя. По истечении некоторой длительности времени, в момент T3 времени, соленоид переключается во «включенное» состояние, и сигнал снижается до верхнего уровня 412 предварительной зарядки или предварительного ввода в действие. Эта длительность может меняться на основании условий эксплуатации двигателя, например на основании состояния заряда аккумуляторной батареи.

Верхний уровень 412 предварительной зарядки может быть ниже, чем максимальный уровень, но выше, чем нижний уровень предварительной зарядки, и выше, чем пороговое значение переключения. Снижение сигнала от максимального уровня до верхнего порогового значения предварительной зарядки, как только произошло переключение соленоида, может преимущественно улучшать эффективность использования энергии наряду с обеспечением, чтобы соленоид оставался во «включенном» состоянии во время работы двигателя в области с VDE. Соответственно, тогда как сигнал может не переходить с минимального уровня на нижний уровень предварительной зарядки до тех пор, пока двигатель не входит в область предварительной зарядки из области без VDE, сигнал может переходить с максимального уровня на верхний уровень предварительной зарядки, в то время как двигатель по-прежнему является работающим в области с VDE (после того, как соленоид переключился во «включенное» состояние). Такая операция может обеспечивать дополнительное ускорение переключения состояния соленоида, к тому же, наряду с обеспечением выгод эффективности использования энергии.

В момент T4 времени, вследствие изменения условий эксплуатации двигателя (например, изменения числа оборотов и/или нагрузки двигателя), рабочая область двигателя может переходить из области с VDE в область предварительной зарядки и двигатель может продолжать работать в области предварительной зарядки до после момента T5 времени, как показано на диаграмме 420. В ответ на это изменение сигнал может уменьшаться с верхнего уровня 412 предварительной зарядки до минимального уровня 410 за некоторую длительность, чтобы ускорять переключение соленоида из «включенного» состояния в «выключенное» состояние. Эта длительность может меняться на основании условий эксплуатации двигателя, например на основании состояния заряда аккумуляторной батареи. По истечение длительности времени сигнал может повышаться до нижнего уровня предварительной зарядки, так как работа в области предварительной зарядки повышает вероятность перехода в область с VDE, и выгоды обеспечения быстрого переключения соленоида при переходе в область с VDE могут перевешивать недостатки, ассоциативно связанные с повышением сигнала от минимального уровня (например, повышенной рассеиваемой мощностью относительно поддержания сигнала на минимальном уровне).

Должно быть принято во внимание, что временная диаграмма 400 изображает настройки для относительной длительности включения и/или тока сигнала управления CPS на основании рабочей области двигателя во время только одного примерного интервала и на протяжении только одной примерной последовательности переходов между рабочими областями двигателя. Многие другие последовательности переходов между рабочими областями двигателя и соответствующих настроек относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS могут использоваться, не выходя из объема этого раскрытия.

Фиг. 5 показывает график 500, иллюстрирующий три примерные рабочие области двигателя, основанные на RPM двигателя и нагрузке двигателя. Ось X представляет нагрузку двигателя, которая может соответствовать, например, измеренной нагрузке двигателя или запрошенному крутящему моменту двигателя. Ось Y представляет RPM двигателя, например, которое может соответствовать измеренному числу оборотов двигателя/RPM.

Рабочая область двигателя с VDE показана под 502. В примере по фиг. 5, рабочая область двигателя без VDE соответствует условиям низкого RPM двигателя и низкой нагрузки двигателя, условиям высокого RPM двигателя, условиям низкого RPM двигателя RPM и условиям высокого RPM двигателя и высокой нагрузки двигателя. В других примерах, однако, область без VDE может соответствовать другим комбинациям числа оборотов и нагрузки двигателя или может определяться на основании других рабочих параметров двигателя. Во время работы в области без VDE соленоид системы CPS может управляться, например, из условия, чтобы профили кулачка с подъемом использовались для клапанов цилиндров двигателя, вводили в действие цилиндры. Другими словами, в ответ на двигатель, работающий в состоянии без VDE, привод может устанавливаться в неактивное состояние посредством установки низкого уровня тока в схеме формирователя.

Рабочая область предварительной зарядки показана позицией 504. Во время рабочего состояния предварительной зарядки двигателя соленоид системы CPS может устанавливаться в состояние предварительного ввода в действие посредством установки среднего уровня тока в схеме формирователя, которое может быть в большей степени активированным, чем неактивное состояние. Кроме того, рабочее состояние предварительной зарядки может быть при более высокой температуре, чем первое рабочее состояние двигателя. В примере по фиг. 5 рабочая область предварительной зарядки приблизительно соответствует условиям среднего RPM двигателя и средней нагрузки двигателя. В других примерах, однако, область предварительной зарядки может соответствовать другим комбинациям числа оборотов и нагрузки двигателя или может определяться на основании других рабочих параметров двигателя. Будет понятно, что область предварительной зарядки является областью между областью без VDE и областью с VDE, которые будут описаны ниже. Например, двигатель может работать в области предварительной зарядки, когда число оборотов и нагрузка двигателя являются изменяющимися в направлении области VDE. Однако двигатель также может переходить туда и обратно между областью без VDE предварительной зарядки, не входя в область с VDE, или может переходить туда и обратно между областью с VDE и областью предварительной зарядки, не входя в область без VDE, во время определенных условий. Кроме того, во время условий, где число оборотов и нагрузка двигателя (или другие рабочие параметры двигателя) быстро изменяются, двигатель может переходить из области без VDE сразу в область с VDE или из области с VDE сразу в область без VDE. Когда работа двигателя входит в область предварительной зарядки, сигнал управления системы CPS может повышаться от минимальных относительной длительности включения и/или тока или снижаться от максимальных относительной длительности включения и/или тока либо может оставаться неизменным, например, в зависимости от состояния соленоида и предыдущей рабочей области, как описано со ссылкой на фиг. 4 и 6.

Рабочая область с VDE показана позицией 506. В примере по фиг. 5 рабочая область с VDE приблизительно соответствует условиям средних RPM двигателя и нагрузки двигателя, на меньшей дальности от центра графика, чем дальность средних значений числа оборотов и нагрузки двигателя, включенных в область 504 предварительной зарядки. В других примерах, однако, область с VDE может соответствовать другим комбинациям числа оборотов и нагрузки двигателя или может определяться на основании других рабочих параметров двигателя. Область с VDE может быть областью работы двигателя, в которой полезен вывод из работы цилиндров (работы с VDE), например, во время условий, где требуется пониженная выходная мощность двигателя, и вывод из работы цилиндров будет улучшать эффективность использования топлива без отрицательного влияния на рабочие характеристики двигателя. Когда работа двигателя входит в область с VDE, сигнал управления системы CPS может повышаться до максимальных относительной длительности включения и/или тока, от нижнего уровня предварительной зарядки, если переходит из эксплуатации в области предварительной зарядки, или с минимального уровня, если переходит непосредственно из эксплуатации в области без VDE, как описано со ссылкой на фиг. 4 и 6. Во время работы в области с VDE соленоид системы CPS может устанавливаться в состояние ввода в действие и управляться, из условия чтобы профили кулачка без подъема использовались для одного или более клапанов цилиндров двигателя, чтобы выводить из работы цилиндры.

Должно быть принято во внимание, что график 500 является одним из неограничивающих примеров рабочих областей двигателя. В других примерах могут использоваться рабочие области двигателя, иные чем три изображенные на графике 500. В качестве альтернативы, каждая из областей без VDE, предварительной зарядки и с VDE может быть профилирована по-разному, меньшей или большей, и т.д., не выходя из объема этого раскрытия.

Фиг. 6 показывает примерный способ 600 для эксплуатации системы CPS, такой как система 304 CPS, показанная на фиг. 3. В частности, способ 600 описывает установку относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS на основании рабочей области двигателя, где относительная длительность включения и/или ток VDE определяет состояние переключения электромагнитного привода, такого как соленоид, чтобы приводить в действие механизм CPS, который действует в качестве механизма вывода из работы/ввода в действие цилиндра, и где соленоид управляет положением распределительного вала (и таким образом, управляет профилями подъема кулачков клапанов цилиндра), для того чтобы эксплуатировать цилиндры двигателя с или без VDE. Система CPS может включать в себя многочисленные профили кулачка. В одном из примеров профиль кулачка может быть профилем вывода из работы цилиндра. Во время состояния без VDE работы двигателя привод может управляться на первом уровне без перемещения профиля кулачка. На 602 способ 600 включает в себя оценку и/или измерение условий эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут включать в себя число оборотов (RPM) двигателя, скорость изменения числа оборотов двигателя, нагрузку двигателя/требуемый крутящий момент (например, по датчику положения педали), давление в коллекторе (MAP), расход воздуха в коллекторе (MAF), BP, температуру двигателя, температуру каталитического нейтрализатора, температуру на впуске, установку момента зажигания, уровень наддува, температуру воздуха, пределы детонации, и т.д.

На 604 способ 600 включает в себя определение, является ли эксплуатация двигателя переходящей из области без VDE (например, области 502 без VDE по фиг. 5) в область предварительной зарядки (например, область 504 предварительной зарядки по фиг. 5). Например, контроллер может определять область работы двигателя на основании оцененных и/или измеренных условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов и нагрузка двигателя. Как показано на фиг. 5, область работы без VDE может окружать область предварительной зарядки, а область предварительной зарядки может окружать область работы с VDE. По существу, переход эксплуатации двигателя из области без VDE в область предварительной зарядки может быть индикатором, что работа с VDE является неминуемой, и таким образом, что предварительная зарядка может быть необходима, чтобы гарантировать быстрое переключение соленоида в случае перехода к работе с VDE.

Если ответом на 604 является Нет, способ 600 переходит на этап 608, который будет описан ниже. Иначе, если ответом на 604 является Да, способ 600 переходит на 606. На 606 способ 600 включает в себя установку относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS на нижний уровень предварительной зарядки (например, уровень 414 в примере по фиг. 4). Например, если двигатель является переходящим из области без VDE в область предварительной зарядки, число оборотов и/или нагрузка двигателя могут увеличиваться или уменьшаться по направлению к области предварительной зарядки и, таким образом, условия, подходящие для работы с VDE, могут быть неизбежными, указывая повышенный потенциал для перемещения клапана. Поэтому, в ответ на повышенный потенциал для перемещения клапана, привод может управляться на втором уровне, который может быть более высоким, чем первый уровень. Повышение потенциала для перемещения клапана может быть основано на увеличенном или уменьшенном нажатии педали акселератора водителем. Соответственно, посредством установки относительной длительности включения и/или тока VDE на нижний уровень предварительной зарядки в это время, относительная длительность включения и/или ток могут находиться ближе к порогу переключения (например, порогу 406 переключения по фиг. 4), когда пора переключаться на работу с VDE и, таким образом, переключение может завершаться быстрее относительно скорости переключения при переключении с минимальных относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS на значение выше порога переключения.

После 606, или если ответом на 604 является Нет, способ 600 переходит на 608. На 608 способ 600 включает в себя определение, является ли работа двигателя переходящей из области предварительной зарядки в область с VDE (например, область 506 с VDE по фиг. 5). Как описано выше для этапа 604, контроллер может определять область работы двигателя на основании оцененных и/или измеренных условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов и нагрузка двигателя.

Если ответом на 608 является Нет, способ 600 переходит на этап 616, который будет описан ниже. Иначе, если ответом на 608 является Да, способ 600 переходит на 610. На 610 способ 600 включает в себя установку относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS на пиковый уровень. Например, пиковый уровень может соответствовать значению относительной длительности включения и/или тока, большему, чем порог переключения соленоида, такой как уровень 408, показанный на фиг. 4. Установка относительной длительности включения и/или тока сигнала управления на пиковый уровень при переходе из области предварительной зарядки в область с VDE может обеспечивать наиболее быстрое переключение соленоида (например, самый быстрый переход на уровень магнитной силы, которая будет переключать состояние соленоида). Другими словами, чтобы вызывать перемещение клапана, привод может управляться на третьем уровне, который может находиться выше, чем первый и второй уровни.

После 610 способ 600 переходит на 612. На 612, способ 600 включает в себя определение, завершено ли переключение соленоида. Определение может выполняться на основании измерения тока в соленоиде в одном из неограничивающих примеров. Если переключение соленоида не завершено, соленоид еще не управлял штоком, золотниковым клапаном или другим исполнительным механизмом, соединенным с деталью с возвратно-поступательным движением и распределительным валом, и, таким образом, профиль подъема кулачка для работы без VDE (например, профиль кулачка с подъемом) по-прежнему могут использоваться. Например, если переключение соленоида не завершено, один или более клапанов цилиндра может находиться в контакте с кулачком с подъемом, таким как кулачок 328 по фиг. 3, тогда как один или более клапанов цилиндра могут быть в контакте с кулачком без подъема, таким как кулачок 326 по фиг. 3, если переключение соленоида завершено.

Если ответом на 612 является Нет, способ 600 продолжает проверку, завершено ли переключение соленоида (например, посредством выполнения процедуры для определения с предопределенными интервалами или на основе прерывания). Иначе, если ответом на 612 является Да, указывая, что состояние соленоида переключилось, и таким образом, что профиль подъема кулачка, подходящий для работы с VDE (например, профиль кулачка без подъема), может быть в употреблении, способ 600 переходит на 614. На 614 способ 600 включает в себя установку относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS на верхний уровень предварительной зарядки. Для того чтобы поддерживать перемещение клапана после управления приводом на третьем уровне, привод может управляться на четвертом уровне, например на верхнем уровне предварительной зарядки, который может соответствовать значению относительной длительности включения и/или тока, слегка большему, чем порог переключения соленоида, таком как уровень 412, показанный на фиг. 4. Другими словами, четвертый уровень может находиться ниже, чем третий уровень, но выше, чем первый и второй уровни. Установка относительной длительности включения и/или тока сигнала управления на верхний уровень предварительной зарядки после того, как переключается соленоид, и во время работы с VDE может преимущественно снижать энергопотребление наряду с обеспечением, что состояние переключения соленоида не изменяется.

После 614 способ 600 переходит на 616. На 616 способ 600 включает в себя определение, является ли работа двигателя переходящей из области с VDE в область предварительной зарядки. Как описано выше для этапа 604, контроллер может определять область работы двигателя на основании оцененных и/или измеренных условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов и нагрузка двигателя.

Если ответом на 616 является Да, способ 600 переходит на 618. На 618 способ 600 включает в себя установку относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS на минимальный уровень. Например, минимальный уровень может соответствовать значению относительной длительности включения и/или тока, меньшему, чем порог переключения соленоида, такому как уровень 410, показанный на фиг. 4, и может быть минимальным приемлемым уровнем относительной длительности включения и/или тока для сигнала управления системы CPS. Поэтому в ответ на повышенный потенциал для второго перемещения клапана привод может управляться на пятом уровне, чтобы возвращать работу двигателя в состояние без VDE. Установка относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS на минимальный уровень при переходе от работы с VDE к работе в области предварительной зарядки может преимущественно снижать энергопотребление наряду с обеспечением, что состояние переключения соленоида не изменяется.

Иначе, если ответом на 616 является Нет, способ 600 переходит на 620. На 620 способ 600 включает в себя определение, является ли работа двигателя переходящей из области с VDE в область без VDE. Как описано выше для этапа 604, контроллер может определять область работы двигателя на основании оцененных и/или измеренных условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов и нагрузка двигателя. Несмотря на то что менее частые, чем переходы из области с VDE в область предварительной зарядки, переходы из области с VDE в область без VDE могут происходить во время условий эксплуатации двигателя, таких как резкое торможение, быстрый разгон и т.д.

Если ответом на 620 является Нет, способ 600 заканчивается. Иначе, если ответом на 620 является Да, способ 600 переходит на 622. На 622 способ 600 включает в себя установку относительной длительности включения и/или тока сигнала управления системы CPS на минимальный уровень. Например, минимальный уровень может соответствовать значению относительной длительности включения и/или тока, меньшему, чем порог переключения соленоида, такому как уровень 410, показанный на фиг. 4, и может быть минимальным приемлемым уровнем относительной длительности включения и/или тока для сигнала управления системы CPS. Установка относительной длительности включения и/или тока сигнала управления на минимальный уровень при переходе от работы с VDE к работе в области без VDE может преимущественно ускорять переключение состояния соленоида в состояние, подходящее для работы без VDE, наряду со снижением энергопотребления. После 622 способ 600 заканчивается работой двигателя на всех работающих цилиндрах (например, в режиме без VDE).

Будет принято во внимание, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.

Нижеследующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.

Реферат

Изобретение может быть использовано в газораспределительной системе двигателей с переменным профилем кулачков распределительного вала. Способ для двигателя состоит в том, что настраивают электромеханический привод для приведения в действие механизма переключения профиля кулачков. Управляют приводом на первом уровне без перемещения клапана, управляют приводом на втором уровне без перемещения клапана в ответ на повышенный потенциал для перемещения клапана и управляют приводом на третьем уровне, вызывающем перемещение клапана. Второй уровень находится между первым и третьим уровнями. Раскрыты варианты способа для двигателя. Технический результат заключается в повышении надежности работы при повышенных числах оборотов двигателя. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула