CN101046165A - 可变凸轮正时阻尼器 - Google Patents

可变凸轮正时阻尼器 Download PDF

Info

Publication number
CN101046165A
CN101046165A CNA2006101423140A CN200610142314A CN101046165A CN 101046165 A CN101046165 A CN 101046165A CN A2006101423140 A CNA2006101423140 A CN A2006101423140A CN 200610142314 A CN200610142314 A CN 200610142314A CN 101046165 A CN101046165 A CN 101046165A
Authority
CN
China
Prior art keywords
timing
rotor
timing chamber
stator
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2006101423140A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101046165B (zh
Inventor
杰米·汉肖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN101046165A publication Critical patent/CN101046165A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101046165B publication Critical patent/CN101046165B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/022Chain drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/024Belt drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • F01L1/053Camshafts overhead type
    • F01L2001/0535Single overhead camshafts [SOHC]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/3445Details relating to the hydraulic means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34453Locking means between driving and driven members
    • F01L2001/34469Lock movement parallel to camshaft axis

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

一种可变凸轮正时移相器,包括具有多个向内延伸的定子凸台的定子和具有多个向外延伸的转子凸台的转子。转子可旋转地位于定子内,使得转子凸台与定子凸台交错以在各个定子凸台之间形成第一正时室和第二正时室。移相器还包括液压阀,其中移相器配置为在操作阀以选择性地将第二正时室连接到液压液源而将第一正时室连接到液压液槽时,使转子朝向终止位置旋转,其中第一正时室中的至少一个至少部分地与液压液槽隔绝,从而在第一正时室和第二正时室之间产生压力平衡的趋势。所述可变凸轮正时移相器提供了可变凸轮正时的优点,而同时最小化或消除由现有技术中的可变凸轮正时系统产生的不合需要的NVH水平。

Description

可变凸轮正时阻尼器
技术领域
本发明涉及可变气门正时系统,具体涉及一种可变气门正时阻尼器(damper)。
背景技术
可变气门正时有很多优点,包括改进效率、功率和排放。在基于凸轮的发动机中,通常通过变化曲轴和凸轮轴之间的相对角度来实现可变气门正时。可以使用液压驱动的凸轮移相器来提供相对角度的变化。
在这样的凸轮移相器装置中,在转子和定子之间设定(define)多个提前室和延迟室。转子连接到凸轮轴,而定子通过正时皮带或链条连接到曲轴。使用液压阀系统来控制提前和延迟室之间的相对液压。为了提前凸轮正时,相对于延迟室增加提前室中的液压压力,从而产生转子和定子之间的相对旋转。相反,通过相对于提前室增加延迟室中的压力来延迟正时。通过保持提前和延迟室内的压力基本上不变来保持给定的正时。
虽然很多凸轮正时移相器能提供有效的可变气门操作,但同时会产生相当大的噪音。例如,在实现最大延迟或最大提前正时的时候,液压力会使转子以相当大的速度撞击定子。此外,在转子离定子很近时(如,几乎完全提前或延迟),凸轮扭转效应会使转子用力地撞击定子。这会产生高得足以使操作者不舒服的噪音、振动和不平稳(NVH)水平。
发明内容
因此,本发明提供具有定子和转子的可变凸轮正时移相器。定子具有多个向内延伸的定子凸台,而转子具有多个向外延伸的转子凸台。转子可旋转地位于定子内,使得转子凸台与定子凸台交错从而在各个定子凸台之间形成第一正时室和第二正时室。
根据一个示例,移相器还包括阀,其中在操作阀以选择性地将第二正时室连接到液压液源而将第一正时室连接到液压液槽时,使转子朝向终止位置旋转,其中第一正时室中的至少一个至少部分地与液压液槽隔绝(seal off),从而在第一正时室和第二正时室之间产生压力平衡的趋势。
根据另一个示例,移相器还包括多个液压液孔。每个第一正时室与一个这样的孔联合,以允许对每个第一正时室加注和排空液压液。设置这些孔使得在定子和转子处于第一相对旋转位置时,每个孔都流体连通地连接到与其关联的第一正时室。在定子和转子处于第二相对旋转位置时,至少一个孔与其关联的第一正时室隔绝。
通过特定的设置,本文中所述的示例实施例提供了可变凸轮正时的优点,而同时最小化或消除由现有技术中的可变凸轮正时系统产生的不合需要的NVH水平。
附图说明
图1示出根据本发明的汽车动力系统的发动机及其他组件。
图2示出发动机的局部视图。
图3示意性示出可以连接本发明的可变凸轮正时装置使用的液压阀。
图4是根据本发明的可变凸轮正时移相器的俯视图。
图5是图4中的可变凸轮正时移相器的转子的等比例视图。
图6是图4中的可变凸轮正时移相器放大的部分视图,其中示出转子朝向完全提前位置旋转。
具体实施方式
首先参考图1,在此示例中,本文参考图2将进一步描述的内燃机10如图所示经由曲轴13连接到扭矩转换器11。扭矩转换器11还经由涡轮轴17连接到变速器15。扭矩转换器11具有可以接合、分离,或部分接合的旁路或锁止离合器14。当离合器分离或部分接合时,扭矩转换器如所述处于未锁定状态。锁止离合器14可以是例如电力驱动、液压驱动,或电液压驱动的。锁止离合器14接收来自控制器的控制信号(未示出),如下文中更详细地描述。控制信号可以是用于基于发动机、汽车,和/或变速器操作条件使离合器接合、部分接合,及分离的脉冲宽度调制信号。涡轮轴17也称为变速器输入轴。变速器15包括具有多个可选择的离散齿数比的电子控制变速器。变速器15还包括各种其它档位,例如,终端传动比(未示出)。变速器15还经由车轴21连接到轮胎19。轮胎19连接汽车(未示出)和路面23。注意,在一个示例实施例中,将此动力系统连接到行驶于路上的客车中。
图2示出多汽缸发动机的一个汽缸,以及连接到该汽缸的进气和排气路径。继续该图,示例发动机10使用直接喷射,且包括多个燃烧室。发动机操作的各个方面由电子发动机控制器12控制。发动机10的燃烧室30如图所示包括燃烧室壁32,活塞36位于其中并连接到曲轴40。起动机电动机(未示出)可以经由飞轮(未示出)连接到曲轴40。在此具体示例中,活塞36包括凹陷或槽(未示出)来帮助形成分层的进气和进燃料。燃烧室或汽缸30如图所示经由相应的进气门52a和52b(未示出)及排气门54a和54b(未示出)与进气歧管44和排气歧管48连通。燃料喷射器66A如图所示直接连接到燃烧室30以根据通过常规电子驱动器68从控制器12接收的信号脉冲宽度fpw成比例地直接向其中供给喷射的燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵,及燃料导管的常规高压燃料系统(未示出)供给到燃料喷射器66A。在其他示例实施例中,可以使用进气道喷射(如,进入进气歧管44)来补充或代替所示的直接喷射配置。
进气歧管44如图所示经由节气门片62与节气门体58连通。在此具体示例中,节气门片62连接到电动机94,使得节气门片62的位置通过电动机94由控制器12控制。此配置可以称为电子节气门控制(ETC),这也可以在怠速控制期间使用。在对本领域的技术人员熟悉的可选实施例中(未示出),平行于节气门片62安排旁路空气通道,以通过定位于空气通道内的节气门控制阀在怠速控制期间控制吸入的空气流。
排气传感器76如图所示连接到催化转化器70上游的排气歧管48。请注意,取决于具体的排气系统配置,传感器76可以对应于各种不同的传感器和传感器类型。传感器76可以是用于提供排气空燃比的指示的多种已知传感器中的任何一种,如线性氧传感器,宽域氧含量UEGO、双态氧含量传感器,排气氧含量EGO、加热排气氧含量HEGO、或碳氢化合物HC含量或一氧化碳CO含量传感器。在此具体示例中,传感器76是向控制器12提供信号EGO的双态氧传感器,控制器12将信号EGO转换为双态信号EGOS。信号EGOS的高电压状态指示排气处于浓化学计量,而信号EGOS的低电压状态指示排气处于稀化学计量。信号EGOS可在反馈空燃比控制期间有利地使用,以在化学计量的均匀操作模式期间保持具有化学计量值的平均空燃比。
常规的无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花以响应来自控制器12的点火提前信号SA。虽然示出了火花点火组件,但也可以按有火花辅助或无火花辅助的压缩点火模式操作发动机10(或其汽缸的一部分)。
控制器12可以配置为通过控制喷射正时,使燃烧室30以均匀空燃比模式和/或分层空燃比模式操作。在分层模式中,控制器12在发动机压缩行程期间激活燃料喷射器66A,使得燃料被直接喷射到活塞36的槽中。从而形成分层的空气/燃料层。最接近火花塞的层包含具有化学计量比的混合气或稍浓于化学计量比的混合气,而后续的层包含逐渐更稀的混合气。在均匀火花点火模式期间,控制器12在进气行程期间激活燃料喷射器66A,从而在由点火系统88向火花塞92提供点火动力时形成基本上均匀的空燃混合气。控制器12控制由燃料喷射器66A供给的燃料的量,从而可以选择使燃烧室30中均匀空燃混合气处于化学计量比、浓于化学计量比,或稀于化学计量比。分层的空燃混合气总是处于稀于化学计量比的值,具体的空燃比是向燃烧室30供给的燃料的量的函数。附加的分离操作模式也是可能的,其中当以分层模式操作时在排气行程期间喷射附加的燃料。
氮氧化物(NOx)吸附剂或捕集器72如图所示位于催化转化器70下游。NOx捕集器72可以是在发动机10以比化学计量稀的混合气操作时吸附NOx的三元催化剂。在控制器12使发动机10以浓混合气均匀模式或接近化学计量的均匀模式操作时,所吸附的NOx接下来与HC和CO发生反应并被催化,这样的操作发生在需要净化NOx捕集器72中存储的NOx时的NOx净化循环期间,或在用于复原来自燃料箱的燃料蒸气的蒸气净化循环期间。例如,也以示意形式图示出燃料系统164向进气歧管44供给蒸气。可以根据本发明的发动机实施例使用各种燃料系统和燃料蒸气净化系统。
控制器12如图2所示是常规的微计算机,包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质,在此具体示例中如图所示为只读存储器芯片106、随机存取存储器108、保活存储器110,及常规数据总线。除了先前讨论的那些信号之外,如图所示控制器12还从连接到发动机10的传感器接收各种信号,包括来自连接到节气门体58的质量空气流量传感器100的吸入质量空气流量(MAF)测量值、来自连接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)、来自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118的齿面点火传感器信号(PIP),来自节气门位置传感器120的节气门位置(TP)、来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)、来自爆震传感器182的爆震指示,及来自传感器180的绝对或相对环境湿度指示。发动机转速信号RPM由控制器12通过信号PIP以常规方式生成,而来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP提供进气歧管中的真空或压力的指示。在化学计量的操作期间,此传感器可以给出发动机负荷的指示。此外,此传感器和发动机转速一起可以提供吸入汽缸中的进气(包括空气)的估计。在一个示例中,传感器118也被用作发动机转速传感器,它在曲轴每旋转一周时产生预定数量的等距脉冲。
在此具体示例中,催化转化器70的温度Tcat1和排放控制装置72(为NOx捕集器)的温度Tcat2可以从如编号为5,414,994的美国专利所公开的那样的发动机操作中推断,本文中参考引用该专利的公开。在可选实施例中,温度Tcat1由温度传感器124提供,而温度Tcat2由温度传感器126提供。
继续图2,发动机10的凸轮轴130如图所示与摇臂132和134连接以驱动进气门52a、52b和排气门54a、54b。凸轮轴130直接连接到壳体136。壳体136形成具有多个齿138的齿轮。壳体136液压连接到内部的轴(未示出),而后者进而经由正时链条(未示出)直接连接到凸轮轴130。因此,壳体136和凸轮轴130以基本上等于内部凸轮轴的速度旋转。内部凸轮轴以相对于曲轴40恒定的速度比旋转。然而,通过如本文稍后将描述的液压连接的处理,凸轮轴130相对曲轴40的位置可以随提前室142和延迟室144中的液压压力改变。通过允许高压液压液进入提前室142,凸轮轴130和曲轴40之间的相对关系提前。因此,进气门52a、52b和排气门54a、54b相对于曲轴40在早于正常的时间开启和关闭。类似地,通过允许高压液压液进入延迟室144,凸轮轴130和曲轴40之间的相对关系延迟。因此,进气门52a、52b和排气门54a、54b相对于曲轴40在晚于正常的时间开启和关闭。
齿138连接到壳体136和凸轮轴130,其允许经由向控制器12提供信号VCT的凸轮正时传感器150测量相对的凸轮位置。齿1、2、3和4较佳地用于测量凸轮正时并等距排列(例如,在V-8双组发动机中,彼此间隔90度),而齿5较佳地用于汽缸标识,如本文稍后所描述。此外,控制器12发送控制信号(LACT、RACT)到常规的电磁阀(未示出)来控制进入提前室142、延迟室144的液压液的流量,或不让液压液进入两者。
可以使用编号为5,548,995的美国专利中描述的方法来测量相对凸轮正时,将该专利结合在此作为参考。总的来说,PIP信号的上升边缘(rising edge)与接收来自壳体136上的多个齿138中的一个的信号之间的时间或旋转角度,提供了相对凸轮正时的测量。对V-8发动机的具体示例来说,对两个汽缸组和五齿的齿轮,每周旋转中四次接收特定组的凸轮正时的测量,及用于汽缸标识的额外信号。
可变凸轮正时系统的其他示例在编号为5,386,807、6,053,138、6,085,708、5,002,023、5,107,804、5,172,659、5,184,578、5,361,735和5,497,738的美国专利中公开,将这些专利的内容完整结合在此作为参考用于所有目的。
传感器160也可以经由信号162提供排气中的氧浓度的指示,其向控制器12提供O2浓度的电压指示。例如,传感器160可以是HEGO、UEGO、EGO,或其它类型的排气传感器。还应注意,如上文中关于传感器76所述的那样,传感器160能够对应于各种不同的传感器。
如上所述,图2仅示出了多汽缸发动机中的一个汽缸,且每个汽缸都具有其自身的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。此外,图2只示出了一个示例,而很多其他发动机配置都是可能的。例如,某些气门可以按机电方式或电液压方式驱动,而不是只使用机械凸轮。此外,可能需要使用各种燃烧模式,包括火花点火、均匀进气压缩点火(HCCI),和/或具有火花辅助的HCCI。此外,有时可能需要随时切换一个或多个燃烧汽缸的燃烧模式。因此,在某些情况下需要对气门操作执行可变控制,以便在给定的燃烧模式下获取所需的性能。气门控制变化(如,正时、升程等的变化)可以通过对燃烧汽缸的进气门和排气门两者的凸轮轮廓切换、可变凸轮正时、机电气门驱动(EVA)等来实现。
同样,在此处描述的示例实施例中,发动机可以连接到起动机电动机(未示出)用来起动发动机。例如,当驾驶员旋转驾驶杆上的点火开关中的钥匙时,起动机电动机产生动力。例如通过发动机10在预定时间之后达到预定转速所表明发动机已起动之后,起动机分离。此外,在所公开的实施例中,排气再循环(EGR)系统经由EGR阀(未示出)将所需的部分排气从排气歧管48导入进气歧管44中。或者,可以通过控制排气门正时将部分燃烧气体保留在燃烧室中。
发动机10可以用各种模式操作,包括稀混合气操作、浓混合气操作,及“接近化学计量”的操作。“接近化学计量”的操作可以指在化学计量空燃比周围振荡的操作。通常,此振荡操作通过来自排气氧传感器的反馈来控制。在此接近化学计量操作模式中,发动机可以在接近化学计量空燃比的一个空燃比内操作。此振荡操作通常在1Hz的量级上,但也可能变得比1Hz更快或更慢。此外,振荡的振幅通常在一个化学计量空燃比内,但在各种操作条件下也可以超过一个空燃比。注意,此振荡在振幅或时间上不一定是对称的。此外还应注意可能包括空燃比偏差(bias),其中,调整空燃比偏差为稍稀于或稍浓于化学计量比(如,在一个化学计量空燃比内)。同时注意,可以通过估计存储在三元催化剂上游和/或下游的氧的量来控制此偏差及稀和浓振荡。
可以使用反馈空燃比控制来提供接近化学计量操作。此外,来自排气氧传感器的反馈可用于在稀燃和浓燃操作期间控制空燃比。特别地,开关类型的加热排气氧含量传感器(HEGO)可用于通过基于来自HEGO传感器的反馈和所需空燃比控制喷射的燃料(或通过节气门或VCT的附加空气)进行化学计量空燃比控制。此外,UEGO传感器(它提供与排气空燃比相对的基本线性的输出)可用于在稀燃、浓燃和化学计量操作期间控制空燃比。在此情况下,可以基于所需空燃比和来自传感器的空燃比调整燃料喷射(或通过节气门或VCT的附加空气)。此外,如果需要的话,可以使用单个汽缸的空燃比控制。
如上所示,使用可变凸轮正时通常是理想的。可变凸轮正时的优点可以包括改进排放、燃料经济和功率密度。如上所述,一种用于提供可变凸轮正时的方法包括液压驱动的可旋转连接,其也可被称为凸轮移相器。现参考图3-5描述示例可变凸轮正时移相器。
在某些示例实施例中,使用滑阀302(图3)来控制一个或多个允许选择性地加注和排空由转子410和定子420所设定的提前室402(a-e)和延迟室404(a-e)的液压管路(图4和图5)。这产生的液压力用于控制转子和定子之间的相对角度。定子420通过正时皮带、链条或其他链接(未示出)连接到曲轴40,并且其包括多个向内延伸的凸台422(a-e)。转子410连接到凸轮轴130,并包括多个向外延伸的凸台,或叶片412(a-e)。转子和定子的凸台如图4所示那样交错,使得提前室402和延迟室404在每个转子叶片412的相反两侧、相邻的一对定子凸台422之间被设定。
如图3所示,通常控制滑阀302以响应从控制器12接收的控制信号。通常,应用控制信号来控制滑阀内的电磁线圈或类似装置的运动。电磁线圈的运动控制液压液经由滑阀的行程,通常液压液是加压的发动机机油。更具体地,可以控制滑阀的状态来选择性地启用和禁用相对高压力的源304、相对低压力的槽306,及转子和定子之间设定的延迟和提前室之间的液压管路。
在转子410中设定多个孔,以允许选择性地将液压源304和液压槽306(图3)流体连通到转子410和定子420之间设定的提前和延迟室。具体来说,如图4和图5所示,对每个延迟室404,都在转子内设定孔406(a-e),使得孔流体连通地连接到与其关联的延迟室404。然后,取决于滑阀的状态,(1)流体从液压源304流入延迟室,(2)流体从延迟室流到液压槽306,或(3)不存在流体流动,且保持转子和定子的相对旋转位置。类似地,在每个转子叶片相反的一侧上,在转子中设定孔408(a-e)用于提前室402。
更具体地,在第一状态中,滑阀302将提前室402与相对高压力的液压源304(如,包含发动机机油)连接,并将延迟室404与相对低压力的液压槽306连接。当滑阀处于此状态时,在提前室内相对较高压力的发动机机油会使提前室对延迟室的体积相对增加。这产生了转子410相对于定子420的旋转(在图4中为逆时针)。这会提前凸轮轴相对于曲轴的角位置,从而提前凸轮正时。提前的旋转会持续,直到转子叶片紧贴着定子,或直到转子两侧的压力平衡。
一种平衡压力并固定转子相对于定子的位置的方法是使滑阀处于关闭的第二状态。在此状态中,提前/延迟室和源/槽之间的流体连通被隔绝。液压液从而被密封到提前和延迟室中,同时在转子叶片相反两侧上具有平衡的压力,这进而会将移相器保持在固定的角位置(如,在曲轴和凸轮轴之间保持所需的正时关系)。
为了延迟凸轮正时,可将滑阀302置于第三状态,在此状态中滑阀将提前室402与相对低压力的液压槽306连接,并将延迟室404与相对高压力的液压源304连接。所得的延迟室内较高的压力使转子在相反的方向上旋转,从而凸轮轴和曲轴之间的相对正时延迟。如前述提前方向上那样,在延迟方向上的旋转继续,直到力/压力在叶片的相反两侧上平衡,例如,直到滑阀关闭或转子叶片紧贴着定子。
此外,滑阀可以根据需要在上述状态之间快速振荡。例如,有时可能需要快速振荡阀使快速地在提前和延迟凸轮正时控制之间交替。通过快速地在延迟和提前之间快速振荡,可以保持凸轮轴/曲轴的相对角度,同时仍然向各室提供加压的机油以补偿室中的液压损失(如,由于有少量的机油在密封的表面之间溢出)。
本文中的示例凸轮移相器也可以使用其他方法来实现或保持转子和定子之间所需的相对角度。例如,可以使用如弹簧这样的扭转辅助装置将凸轮移相器偏向特定的位置,和/或在缺乏足够的机油压力时提供旋转力。此外,可以使用锁定销428将转子和定子固定或保持在所需的相对角位置。锁定销428可以用于例如保持所需的起动凸轮正时,或在低机油压力期间保持所需的正时。
例如本文中所述的叶片型凸轮移相器的操作可能产生可能是噪音的来源。在某些情况下,可被汽车的乘坐者听到或以其他方法感知的声音,从而可能是不需要的噪音、振动和不平稳(NVH)的来源。例如,在正时转子通过最大延迟或最大提前切换时,转子的叶片可能以较大的力撞击定子。这产生的冲击能可能是噪音源。此外,在某些VCT系统中使用的锁定销需要小量的侧隙(backlash)(通常是0.8度)来确保能够打开销。VCT转子可能由于凸轮扭转效应而撞击这个侧隙并产生噪音。
因此,本发明的可变凸轮正时移相器可提供具有粘性阻尼能力以减少或消除上述噪音,从而消除潜在的操作者不满意来源。在第一示例中,通过一个或多个延迟或提前室的加注/排空孔的位置来实现粘性阻尼。参考图6,转子410随着凸轮正时提前而相对于定子420逆时针运动。定位延迟室404a的孔406a,使得该孔与延迟室404a隔绝,同时叶片412a仍然与定子壁区域424有距离。因此,随着转子410接近其最大提前位置,延迟室内的发动机机油被密封在该室内而不会流出孔406a进入液压槽306。当转子靠近壁区域424时,延迟室内的压力所产生的增加会停止或至少减缓转子,从而消除或减少转子和定子之间的撞击产生的噪音。在图6所述的位置中,延迟室404a中捕获的发动机机油充当粘性NVH阻尼器。
在转子到达图6所示的终止位置之前(如,在叶片412a居于定子凸台422e和422a中间时),在提前室402a和延迟室404a之间保持了相对较大的压力差,因为(1)提前室402a通过孔408a与液压源304流体连通;及(2)延迟室404a通过孔406a与液压槽306流体连通。该相对较大的压力差使得转子逆时针运动。然后,在转子到达所示位置时,孔406a的部分或完全阻挡/密封使得延迟室404a与液压槽306流体连接断开。然后被捕获而留在延迟室中的流体缓冲叶片并最小化或消除撞击噪音。
完全或部分密封可以应用于完全提前状态(如图6所示)、完全延迟状态,或两者。具体地,如图6所示,将提前室孔408a定位在使得该孔在转子到达完全延迟位置时(顺时针旋转)完全或部分地由定子凸台422a密封。
通常,并不需要定位全部燃烧室上的孔来使得在转子接近其最大提前或延迟位置时产生所述密封。例如,再次参考图6,在转子410的所示位置,定位孔406a,使得延迟室与液压管路隔绝,从而在延迟室中提供发动机机油的所述缓冲。然而,定位孔406b以保持与延迟室404b流体连通。因此,在控制滑阀302来延迟凸轮正时的时候,孔406b的位置能够使得加压的发动机机油从源304流入延迟室406b。参考图4,可以定位五个延迟室中的两个孔来提供阻尼,而可以定位余下的三个的孔使得即使在转子的最大旋转期间也能保留延迟室和滑阀之间的液压管路。这种液压管路的保存允许同一个孔可以在相反方向上控制转子的运动(即,延迟凸轮正时)时使用。因此,在离开最大提前位置的运动中,首先主要通过延迟室孔中的三个来从源304提供液压液。在有足够的旋转时,余下的两个孔也将开启,且使得液压流流经这些孔。
在某些条件下,被捕获用于提供阻尼的发动机机油可能随着时间推移而耗尽。例如,在转子被锁定在初始(base)位置(如,用锁定销)时,对转子叶片的凸轮扭转效应可能将捕获的机油泵出室外,从而减弱了所需的阻尼效应。因此,对适配于提供所述阻尼的正时室,可以设定(define)平衡管或连通槽426。如图6的示例,通常设定该管以便仅在由于转子叶片靠近定子凸台(如,接近最大提前或延迟位置)而需要阻尼时提供转子叶片相反两侧设定的室之间的流体连通。在这些极限/终止位置,需要保留所述的阻尼效应。因此,适配转子和/或定子,使得平衡管开启或可用。该管允许从叶片相反的一侧补充阻尼液。例如,滑阀的快速振荡可以断续地在提前室402a内施加压力,而在叶片412a处于所示的提前位置时通过管426来平衡压力。
因此,移相器通常配置为使得在第一位置(如,转子居中)时关闭平衡管。在第二位置,如需要阻尼的终止位置,开启平衡管。通常,在使用阻尼时,室上的孔和平衡管都定位或配置为使得(产生阻尼的)室上的孔的部分或完全密封以及平衡管的开启大约发生在转子的同一旋转位置,如图6所示。

Claims (18)

1.一种可变凸轮正时移相器,包括:
具有多个向内延伸的定子凸台的定子;
具有多个向外延伸的转子凸台的转子,所述转子可旋转地位于所述定子内,使得所述转子凸台与所述定子凸台交错以在各个定子凸台之间形成第一正时室和第二正时室,其中在第一方向上相对于所述定子旋转所述转子使得所述第一正时室中的每一个体积增加而所述第二正时室中的每一个体积减小,且其中在相反的第二方向上相对于所述定子旋转所述转子使得所述第二正时室中的每一个体积增加而所述第一正时室中的每一个体积减小;及
多个液压液孔,每个所述第一正时室与一个所述孔联合,以允许对每个所述第一正时室加注和排空液压液,定位所述孔,使得在所述定子和转子处于第一相对旋转位置时,每个所述孔都和与其关联的第一正时室流体连接,且在所述定子和转子处于第二相对旋转位置时,所述孔中的至少一个和与其相关的第一正时室隔绝。
2.如权利要求1所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,所述定子配置为通过正时皮带或链条连接到发动机曲轴,且其中所述转子配置为连接到凸轮轴。
3.如权利要求2所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,还包括在所述定子和转子的至少一个中设定的平衡管,其中在所述定子和转子处于第二相对旋转位置时,所述平衡管开启,使得所述平衡管流体连接具有被封住孔的第一正时室和相邻的一个第二正时室,在所述定子和转子处于第一相对旋转位置时,所述平衡管关闭。
4.如权利要求3所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,所述第一正时室是延迟正时室而所述第二正时室是提前正时室。
5.如权利要求2所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,在所述定子和转子处于所述第二相对旋转位置时,所述孔中的至少另外一个保持和与其关联的第一正时室流体连接。
6.如权利要求2所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,所述第一正时室是延迟正时室而所述第二正时室是提前正时室。
7.如权利要求2所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,所述第一正时室是提前正时室而所述第二正时室是延迟正时室。
8.一种可变凸轮正时移相器,包括:
具有多个向内延伸的定子凸台的定子;
具有多个向外延伸的转子凸台的转子,所述转子可旋转地位于所述定子内,使得所述转子凸台与所述定子凸台交错以在各个定子凸台之间形成第一正时室和第二正时室;及
阀,其中配置所述移相器使得在操作所述阀来选择性地将所述第二正时室连接到液压液源并将所述第一正时室连接到液压液槽时、使所述转子朝向终止位置旋转,其中所述第一正时室中的至少一个至少部分地与所述液压液槽隔绝,从而在所述第一正时室和第二正时室之间产生压力平衡的趋势。
9.如权利要求8所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,每个所述第一和第二正时室中都包括,配置为取决于所述滑阀的操作、将所述正时室流体连接到所述液压液源或液压液槽的孔,且其中将所述转子旋转到终止位置使得所述孔中的至少一个变得至少部分地与其正时室隔绝。
10.如权利要求9所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,在所述转子处于所述终止位置时,所述转子凸台间隔开所述定子凸台,以便在所述转子凸台和定子凸台之间容纳NVH阻尼体积的液压液。
11.如权利要求9所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,所述转子和定子中的至少一个配置为在所述转子处于终止位置时,在具有被封住孔的正时室与相邻的一个正时室之间设定平衡管。
12.如权利要求9所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,在所述转子旋转到所述终止位置时,所述孔中的至少另外一个仍然与其正时室保持流体连接。
13.如权利要求8所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,所述第一正时室是提前正时室而所述第二正时室是延迟正时室。
14.如权利要求8所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,所述第一正时室是延迟正时室而所述第二正时室是提前正时室。
15.一种可变凸轮正时移相器,包括:
具有多个向内延伸的定子凸台的定子;
具有多个向外延伸的转子凸台的转子,所述转子可旋转地位于所述定子内,使得所述转子凸台与所述定子凸台交错以在各个定子凸台之间形成第一正时室和第二正时室;及
其中所述定子和转子配置为使得所述第一正时室中的一个和所述第二正时室中的一个在所述转子相对于所述定子处于第一位置时断开流体连接,并在所述转子相对于所述定子处于第二位置时流体连接。
16.如权利要求15所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,还包括液压阀,其中配置所述移相器使得在操作所述阀来选择性地将所述第二正时室连接到液压液源并将所述第一正时室连接到液压液槽时,使所述转子朝向终止位置旋转,其中所述第一正时室中的至少一个至少部分地与所述液压液槽隔绝,从而在所述第一正时室和第二正时室之间产生压力平衡的趋势。
17.如权利要求16所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,所述第一正时室是提前正时室而所述第二正时室是延迟正时室。
18.如权利要求16所述的可变凸轮正时移相器,其特征在于,所述第一正时室是延迟正时室而所述第二正时室是提前正时室。
CN2006101423140A 2006-03-30 2006-09-28 可变凸轮正时阻尼器 Active CN101046165B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/395,484 2006-03-30
US11/395,484 US7240651B1 (en) 2006-03-30 2006-03-30 Variable cam timing damper

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101046165A true CN101046165A (zh) 2007-10-03
CN101046165B CN101046165B (zh) 2012-06-06

Family

ID=38226936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006101423140A Active CN101046165B (zh) 2006-03-30 2006-09-28 可变凸轮正时阻尼器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7240651B1 (zh)
CN (1) CN101046165B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101881196A (zh) * 2009-05-05 2010-11-10 通用汽车环球科技运作公司 用于控制凸轮移相器的方法和系统
US8356583B2 (en) 2008-03-13 2013-01-22 Borgwarner Inc. Variable camshaft timing device with hydraulic lock in an intermediate position
US8800515B1 (en) 2013-03-13 2014-08-12 Borgwarner Inc. Cam torque actuated variable camshaft timing device with a bi-directional oil pressure bias circuit
US8893677B2 (en) 2013-03-14 2014-11-25 Borgwarner Inc. Dual lock pin phaser
US9121358B2 (en) 2013-02-22 2015-09-01 Borgwarner Inc. Using camshaft timing device with hydraulic lock in an intermediate position for vehicle restarts
CN105587358A (zh) * 2016-02-23 2016-05-18 山西微风无人系统科技有限公司 顶置式凸轮轴四冲程电喷无人直升机发动机
CN106226081A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 浙江大行科技有限公司 移相器疲劳试验机
US10001036B2 (en) 2013-06-19 2018-06-19 Borgwarner Inc. Variable camshaft timing mechanism with a lock pin engaged by oil pressure
US10544714B2 (en) 2017-06-30 2020-01-28 Borgwarner Inc. Variable camshaft timing device with two locking positions

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010121210A2 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Rotary Valve Technologies, Llc Fluid-actuated controller capable of feedback regulation
US9021998B2 (en) 2012-11-12 2015-05-05 Ford Global Technologies, Llc Variable cam timing system and method
DE102018107351A1 (de) * 2017-03-28 2018-10-04 Borgwarner Inc., Patent Department Geschalteter pufferanschlag

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361735A (en) 1989-10-16 1994-11-08 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation Belt driven variable camshaft timing system
US5172659A (en) 1989-10-16 1992-12-22 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation Differential pressure control system for variable camshaft timing system
US5107804A (en) 1989-10-16 1992-04-28 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation Variable camshaft timing for internal combustion engine
US5002023A (en) 1989-10-16 1991-03-26 Borg-Warner Automotive, Inc. Variable camshaft timing for internal combustion engine
DE4116169A1 (de) 1991-05-17 1992-11-19 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur verstellung der drehwinkelzuordnung einer nockenwelle zu ihrem antriebselement
US5184578A (en) 1992-03-05 1993-02-09 Borg-Warner Automotive Transmission & Engine Components Corporation VCT system having robust closed loop control employing dual loop approach having hydraulic pilot stage with a PWM solenoid
US5497738A (en) 1992-09-03 1996-03-12 Borg-Warner Automotive, Inc. VCT control with a direct electromechanical actuator
US5657725A (en) 1994-09-15 1997-08-19 Borg-Warner Automotive, Inc. VCT system utilizing engine oil pressure for actuation
DE19756015A1 (de) 1997-12-17 1999-06-24 Porsche Ag Vorrichtung zur hydraulischen Drehwinkelverstellung einer Welle zu einem Antriebsrad
DE19756016A1 (de) 1997-12-17 1999-06-24 Porsche Ag Vorrichtung zur hydraulischen Drehwinkelverstellung einer Welle zu einem Antriebsrad
US6276321B1 (en) 2000-01-11 2001-08-21 Delphi Technologies, Inc. Cam phaser having a torsional bias spring to offset retarding force of camshaft friction
JP4236462B2 (ja) 2000-07-10 2009-03-11 三菱電機株式会社 バルブタイミング調整装置
DE10055334C2 (de) * 2000-11-08 2003-10-30 Porsche Ag Vorrichtung zur relativen Drehwinkelverstellung einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine zu einem Antriebsrad
US6453859B1 (en) 2001-01-08 2002-09-24 Borgwarner Inc. Multi-mode control system for variable camshaft timing devices
US6763791B2 (en) 2001-08-14 2004-07-20 Borgwarner Inc. Cam phaser for engines having two check valves in rotor between chambers and spool valve
US6766777B2 (en) 2002-06-14 2004-07-27 Borgwarner, Inc. Method to ensure robust operation of a pin lock in a vane style cam phaser
US6799544B1 (en) * 2003-05-29 2004-10-05 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for actuating a cam phaser

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8356583B2 (en) 2008-03-13 2013-01-22 Borgwarner Inc. Variable camshaft timing device with hydraulic lock in an intermediate position
CN101952560B (zh) * 2008-03-13 2013-06-12 博格华纳公司 具有在中间位置的液压锁定的可变凸轮轴正时装置
CN101881196A (zh) * 2009-05-05 2010-11-10 通用汽车环球科技运作公司 用于控制凸轮移相器的方法和系统
CN101881196B (zh) * 2009-05-05 2013-06-19 通用汽车环球科技运作公司 用于控制凸轮移相器的方法和系统
US9121358B2 (en) 2013-02-22 2015-09-01 Borgwarner Inc. Using camshaft timing device with hydraulic lock in an intermediate position for vehicle restarts
US8800515B1 (en) 2013-03-13 2014-08-12 Borgwarner Inc. Cam torque actuated variable camshaft timing device with a bi-directional oil pressure bias circuit
US8893677B2 (en) 2013-03-14 2014-11-25 Borgwarner Inc. Dual lock pin phaser
US10001036B2 (en) 2013-06-19 2018-06-19 Borgwarner Inc. Variable camshaft timing mechanism with a lock pin engaged by oil pressure
US10767518B2 (en) 2013-06-19 2020-09-08 Borgwarner Inc. Variable camshaft timing mechanism with a lock pin engaged by oil pressure
CN105587358A (zh) * 2016-02-23 2016-05-18 山西微风无人系统科技有限公司 顶置式凸轮轴四冲程电喷无人直升机发动机
CN106226081A (zh) * 2016-08-31 2016-12-14 浙江大行科技有限公司 移相器疲劳试验机
US10544714B2 (en) 2017-06-30 2020-01-28 Borgwarner Inc. Variable camshaft timing device with two locking positions

Also Published As

Publication number Publication date
US7240651B1 (en) 2007-07-10
CN101046165B (zh) 2012-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101046165B (zh) 可变凸轮正时阻尼器
US7128044B1 (en) Engine control with variable control valve
US6799421B2 (en) Engine fueling control for catalyst desulfurization
US7174879B1 (en) Vibration-based NVH control during idle operation of an automobile powertrain
US7520261B2 (en) Apparatus for and method of controlling intake operation of an internal combustion engine
US8371264B2 (en) Vehicle control system
US7869929B2 (en) Internal combustion engine having variable valve lift mechanism
US7748353B2 (en) Hydraulic actuation system for improved engine control
JP4767152B2 (ja) 内燃機関及び内燃機関の制御方法
RU2432479C2 (ru) Модуль управления (варианты) и способ управления (варианты) для механизма регулируемых фаз газораспределения
CN201420628Y (zh) 排气再循环阀
US20070125339A1 (en) Vehicle Control System
JP2009019586A (ja) 火花点火式内燃機関
KR20050016744A (ko) 내연기관의 밸브타이밍 제어장치
CN103982307A (zh) 前馈动态滑阀
RU2390637C2 (ru) Устройство регулирования фаз газораспределения
WO2006118063A1 (ja) 内燃機関の動弁装置
US7980993B2 (en) Vehicle controller and vehicle control method
JP4020543B2 (ja) 筒内噴射式内燃機関のバルブ特性制御装置
JP5299103B2 (ja) エンジンのバルブタイミング制御装置
JP3424479B2 (ja) 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JP2007146800A (ja) 内燃機関の動弁装置
JP2020122412A (ja) 車両の制御装置
JPH09158749A (ja) 内燃機関のバルブタイミング制御装置
JPH10231742A (ja) 内燃機関のバルブタイミング制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant