CN101096920B - 用于控制液压系统的响应时间的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于液压系统(HS)的控制系统和方法，该液压系统控制发动机中的流体供给，该控制系统包括计时器模块，该计时器模块确定HS进行以下操作中的至少一个的响应时间：按照状态变化指令将流体供给的压力增大到预定的阈值之上，以及按照所述状态变化指令将所述流体供给的所述压力降低到所述预定的阈值之下。更新模块基于HS的响应时间更新HS的希望的时间。

Description

用于控制液压系统的响应时间的系统
技术领域
本发明涉及内燃机，并且更具体地涉及一种用于控制液压系统的响应时间的系统。
背景技术
进气门控制空气/燃料混合气到内燃机的气缸中的进入。排气门控制排出内燃机的气缸的气体。凸轮轴上的凸轮轴凸角(或“凸轮凸角”)推靠气门以在凸轮轴转动时打开气门。气门上的弹簧使气门返回到关闭位置。气门的开启的正时、持续时间和程度或“气门升程”会影响性能。
当凸轮轴转动时，凸轮凸角与活塞的运动合拍地打开和关闭进气门和排气门。在凸轮凸角的形状与发动机在不同速度和负荷下的运行方式之间有直接关系。当在低速下运行时，凸轮凸角应被理想地成形为当活塞在进气冲程中开始向下移动时打开进气门。通常，进气门应在活塞到达其冲程的底部时关闭，并且然后排气门打开。当活塞在其冲程顶部完成排气冲程时，排气门关闭。
然而，在较高的发动机速度下，用于凸轮凸角的该构造不能同样工作。例如，如果发动机在4000RPM下运行，则气门每秒打开和关闭33次。在该速度下，活塞非常快地移动。冲入气缸的空气/燃料混合气也非常快地移动。当进气门打开并且活塞开始进气冲程时，进气道中的空气/燃料混合气开始加速并移动到气缸中。到活塞到达其进气冲程的底部的时刻，空气/燃料混合气正高速移动。如果进气门快速关闭，则所有空气/燃料流停止并且不进入气缸。通过使进气门打开较长时间，当活塞开始其压缩冲程时，快速移动的空气/燃料混合气的动量继续流入气缸。发动机转动得越快，空气/燃料混合气移动得越快，并且进气门应保持打开的时间越长。气门还应在较高速度和较高负荷下打开到较大升程值。称为“气门升程”的该参数受到凸轮凸角轮廓的约束。总是使气门升起相同量的固定的凸轮凸角轮廓不能在所有发动机速度和负荷下良好地工作。固定的凸轮凸角轮廓往往折衷在怠速和高负荷下的发动机性能。
可变气门致动(VVA)技术通过作为发动机工况的函数来改变气门事件升程、正时和持续时间提高了燃料经济性、发动机效率和/或性能。两级VVA系统能够在进气门和/或排气门上实现两个分立的气门事件。发动机控制模块(ECM)选择优化的气门事件轮廓，该优化的气门事件轮廓最好地用于每个发动机工况。
在两级VVA系统的开发和应用中的问题是控制阀(CV)和VVA液压控制系统的响应时间可变性。有限量的时间可用于在接合一个气门事件与接合由相同CV控制的另一个发动机气缸的下一个气门事件的对应部分之间切换两级切换滚子指状随动件(Switching RollerFinger Followers(SRFF))。如果CV使挺柱流体道中的流体压力变化相对于气门升程曲线的临界部分发生得太快，则SRFF臂锁销可能仅部分地接合，并且继而在气门开始升起后脱开。该计划外的脱开被称为“临界移动”，并且会使发动机气门从高升程气门事件失控地下降到低升程气门事件，或下降到气门座上。在大量这种事件后，SRFF臂或气门会表现出加速的磨损或损坏的迹象。
若干因素可影响液压系统变化，包括但不限于发动机油通风、发动机操作的持续时间、发动机部件的磨损、流体品质随时间的劣化、发动机温度和/或流体粘性。这些因素增大了发动机之间的液压系统变动，并且促进了发动机部件的磨损和损坏。
发明内容
一种用于液压系统(HS)的控制系统和方法，该液压系统控制发动机中的流体供给，该控制系统包括计时器模块，该计时器模块确定HS进行以下操作中的至少一个的响应时间：按照状态变化指令将流体供给的压力增大到预定的阈值之上，以及按照所述状态变化指令将所述流体供给的所述压力降低到所述预定的阈值之下。更新模块基于HS的响应时间更新HS的希望的时间。
在其它特征中，压力传感器检测流体供给的压力。控制阀(CV)控制流体供给。当发动机要求要求模式变化并且发动机在预定的操作范围内操作时，指令模块选择性地产生并发送状态变化指令到CV。
在其它特征中，当指令模块将状态变化指令发送到CV时，计时器模块存储第一时间，并且当比较模块检测到流体供给的压力超过预定的阈值或下降低于所述预定的阈值时，计时器模块存储第二时间。HS的响应时间是基于第一时间与第二时间之间的差。
在其它特征中，HS的希望的时间索引在一查阅表中，查阅表是预定的发动机工况的函数。当响应时间超过用于预定的发动机工况的希望的时间周围的预定时间范围时，更新模块将希望的时间更新成等于响应时间。发动机工况是基于发动机速度、发动机电压、发动机温度和流体温度中的至少一个。
一种用于控制发动机中的液压系统(HS)的控制系统包括检测流体供给的压力的压力传感器。HS的控制阀(CV)控制流体供给。控制模块与压力传感器通讯。控制模块选择性地产生并发送状态变化指令到CV。控制模块确定HS对以下操作中的至少一个的响应时间：按照状态变化指令将流体供给的压力增大到预定的阈值之上和按照状态变化指令将流体供给的压力降低到预定的阈值之下。控制模块基于HS的响应时间更新HS的希望的时间。
在其它特征中，当发动机要求模式变化并且发动机在预定的操作范围内操作时，控制模块选择性地产生并发送状态变化指令到CV。控制模块在产生状态变化指令时存储第一时间，并且在测到流体供给的压力超过预定的阈值或下降低于预定的阈值时存储第二时间。HS的响应时间是基于第一时间与第二时间之间的差。HS的希望的时间索引在一查阅表中，查阅表是预定的发动机工况的函数。
在其它特征中，当响应时间超过用于所述发动机操作点的所述希望的时间的预定时间范围时，控制模块将希望的时间更新成等于响应时间。发动机操作点是基于发动机速度、发动机电压、发动机温度和流体温度中的至少一个。
本发明的适用性的其它领域将从下文的详细说明而变得明显。应理解，详细说明和特定示例虽然指示了本发明的优选实施例，但它们仅是意在为了说明的目的，而不是意在限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图将更完全地理解本发明，在附图中：
图1示出一示例性车辆，该车辆包括发动机控制模块(ECM)，该发动机控制模块与发动机传感器通讯并控制切换滚子指状随动件(SRFF)机构的控制阀(CV)；
图2是SRFF机构的三维视图；
图3是穿过SRFF机构的剖视图；
图4是根据本发明用于控制液压系统的响应时间的控制系统的功能方块图；
图5是示出通过根据本发明用于控制液压系统的响应时间的控制系统执行的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
优选实施例的以下说明本质上仅是示例性的，而绝非意在限制本发明及其应用或使用。为了清楚的目的，在附图中将使用相同的附图标记指示类似的元件。如这里所使用的，术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它适当的部件。
参照图1，示例性车辆10包括发动机12、变速器14和发动机控制模块(ECM)16。通过控制阀(CV)30控制两级切换滚子指状随动件(SRFF)机构28的操作，该控制阀(CV)30控制到液压间隙调节器29的流体供给(未示出)。ECM16使用各种发动机传感器监测车辆10的操作。ECM16与流体压力传感器18、发动机速度传感器22、发动机电压传感器24和发动机温度传感器26通讯。流体压力传感器18产生指示液压间隙调节器29流体通道(未示出)内的流体压力的信号，并且发动机速度传感器22产生指示发动机速度(RPM)的信号。在各种实施例中，流体压力传感器18可位于其它固定的发动机流体通道中，该发动机流体通道包括但不限于凸轮相位器通道(未示出)。发动机电压传感器24产生指示发动机电气系统的操作电压的信号，并且发动机温度传感器26产生指示发动机的操作温度的信号。ECM16包括存储查阅表50的存储器20，如图4所示，用于在命令CV30切换SRFF机构28的操作模式中使用。在各种实施例中，可命令SRFF28的特定操作模式从操作中无效，而不是在SRFF机构28的操作模式之间切换。这种实施例在现有技术中已知，并且包括但不限于气门断开系统。
现在参照图2和3，示意性地示出切换滚子指状随动件(SRFF)机构28。应理解，SRFF机构28本质上仅是示例性的。SRFF机构28包括通过枢转销154枢转地连接的内臂组件150和外臂组件152。内臂组件150包括与凸轮轴(未示出)的低升程凸轮凸角(未示出)相互作用的低升程接触件156。外臂组件152包括如图2所示的一对高升程接触件158a、158b，该对高升程接触件构造成用于与凸轮轴的一对高升程凸轮凸角(未示出)接触，并且位于低升程接触件156两侧上。内臂组件150限定一空腔160，液压间隙调节器(未示出)的一部分可插入该空腔中，并且内臂组件150也可绕该空腔枢转。
如图3所示，锁销外壳162容纳锁销164a、164b。当锁销164a、164b处于接合位置时，锁销164a、164b限制外臂组件152绕枢转销154相对于内臂组件150的独立运动。锁销164a、164b的端面165a、165b分别与诸如流体供给(未示出)的流体压力源166流体连通。流体供给从液压间隙调节器(未示出)通过流体供给孔168供给到锁销外壳162。
通过如图1中30所示的螺线管或CV控制来自液压间隙调节器的流体供给。在预定的发动机操作范围内，如图1中16所示的ECM可使CV 30将液压间隙调节器的流体供给在锁销外壳162内从低压(P1)(未示出)切换到高压(P2)。当流体压力(P2)足够高时，施加到锁销164a、164b上的压力足以克服由弹簧170a、170b提供的阻力，导致锁销164a、164b从它们的缩回位置(示出)伸展到接合位置(未示出)。当锁销164a、164b处于接合位置时，外臂组件152锁定到内臂组件150上，并且使气门(未示出)跟随高升程凸轮(未示出)，该高升程凸轮与高升程接触件158a、158b相互作用。
图3示出构造成在低升程模式中操作的SRFF机构28。在“正常”(在P1下的流体压力供给)操作或“低升程”模式中，低升程凸轮凸角使内臂组件150按照低升程凸轮的指定几何形状枢转到第二位置，并由此使气门(未示出)打开第一预定量。在各种实施例中，可存在不同的低模式升程轮廓，用于任何给定气缸中的每个相邻气门。锁销外壳162内的压力足够低，以便使锁销164a、164b保持在缩回位置。在空腔160处进入内臂组件150并且通过液压间隙调节器供给的低压流体供给(P1)的压力不足以压缩弹簧170并使锁销164a、164b接合来锁定内臂组件150从属于外臂组件152而运动。在这种情况下，气门(未示出)由于与内臂(150)上的低升程接触件相互作用的低升程凸轮(未示出)而移动。
在高升程模式(未示出)中，ECM 16命令CV 30将锁销外壳162中的流体压力充分地升高到较高压力状态(P2)，以便使锁销164a、164b分别压缩弹簧170a、170b，并且处于接合位置，导致外臂组件152锁定到低升程内臂150，并且因而防止外臂组件绕枢转销154独立地枢转。外臂组件152按照高升程凸轮凸角几何形状枢转到第三位置，使气门打开比第一预定量大的第二预定量。本发明认识到，在许多实施例中，将流体供给从P1切换到P2可使锁销164a、164b缩回，并因此将外臂组件152与内臂组件150分离，防止气门(未示出)跟随与高升程接触件158相互作用的高升程凸轮(未示出)。
另外，本发明预见了可能要求将流体供给维持在P2的压力状态中的其它实施例，其中P2代表SRFF机构28的“正常”操作。在这种实施例中，ECM 16命令CV 30将锁销外壳162中的流体压力降低到较低压力状态(P1)，以便接合或分离锁销164a、164b。本发明还预见了具有单个锁销164的实施例，该单个锁销用于接合外臂组件152。
现在参照图4，液压控制系统32包括监控并发送从发动机传感器接收的信号，所述发动机传感器包括但不限于发动机速度传感器22、发动机电压传感器24和发动机温度传感器26。两级变化标志34指示发动机需要SRFF机构28的升程模式的变化，以维持适当的发动机操作。SRFF定位模块38监测两级变化标志34，并且将从发动机速度传感器22接收的测量的发动机操作速度RPMop与预定的RPM范围进行比较。如果RPMop的值在预定的RPM范围内，并且两级变化标志34被设置，则SRFF定位模块38起动CV指令模块40。
指令模块40通过产生并发送状态变化指令到CV30命令CV30改变其操作状态。按照状态变化指令，CV30将经由液压间隙调节器提供给锁销外壳162的流体供给从低压状态(P1)切换到较高的压力状态(P2)。当指令模块40命令CV30改变其状态时，计时器模块42将该指令的时钟时间存储为Ta。比较模块44监测流体压力传感器18，并且将液压间隙调节器29的流体通道内的压力与预定的压力阈值相比较。当比较模块44检测到来自流体压力传感器18的信号，该信号指示由液压间隙调节器29的流体通道内的流体供给施加的压力已超过或下降低于预定阈值时，计时器模块42将该第二时钟时间存储为Tb。计时器模块42继而计算Ta与Tb之间的时间差，作为CV30对改变状态指令的时间响应Tact。
更新模块46从发动机速度传感器22、发动机电压传感器24和发动机温度传感器26接收指示发动机工况的信号。更新模块46继而从查阅表50检索CV30的希望的时间Tdes，该时间对应于由更新模块46检测的发动机工况。更新模块46将Tact的值与Tdes相比较。如果Tact的值已超过Tdes周围的预定的时间范围，则更新模块46通过将Tdes设置成等于Tact将新值赋给Tdes，并且作为发动机工况的函数将新值Tdes存储在查阅表50中。
现在参照图5，将详细说明液压控制系统32。在步骤100中，如果发动机12起动，则ECM16将是可操作的，并且进行到步骤102。如果发动机没有起动，则ECM16将不是可操作的，并且液压控制系统32将不起动。在步骤102中，SRFF定位模块38判断发动机是否在预定的RPM范围内操作。预定的RPM范围是对发动机和机构特定的范围。如果发动机操作速度RPMop不在预定的PRM范围内，则程序终止。
如果RPMop在预定的RPM范围内，则SRFF定位模块38在步骤104中判断两级变化标志34是否被设置指示发动机要求SRFF机构28的升程模式的变化。如果不要求SRFF机构28的位置变化，并且两级变化标志34没有被设置，则程序终止。如果两级变化标志34被设置，则SRFF定位模块38起动指令模块40。在步骤106中，指令模块40产生并发送状态变化指令，该指令指导CV30通过将提供到锁销外壳162的流体供给从低压状态(P1)切换到较高压力状态(P2)或从P2切换到P1而改变其操作状态。另外在步骤106中，计时器模块42将状态变化指令的时间存储为第一时间Ta。
在步骤108中，当比较模块44检测到锁销外壳162内由流体供给中的变化施加的压力已超过或下降低于预定的压力阈值时，计时器模块42将对应的时间存储为第二时间Tb。在步骤110中，计时器模块42计算Ta与Tb之间的时间差作为Tact。液压控制系统32的响应时间是基于Tact。在步骤112中，更新模块46通过监测发动机速度传感器22、发动机电压传感器24和发动机温度传感器26确定发动机工况。
在步骤114中，更新模块46从查阅表50检索液压控制系统32的希望的时间Tdes，该时间对应于步骤112中的发动机工况。在步骤116中，更新模块46将值Tact与Tdes相比较。如果更新模块46确定Tact在Tdes周围的预定的时间范围内，则程序终止。如果更新模块46确定Tact已超过Tdes周围的预定时间范围，则更新模块46通过在步骤118中将Tdes设置成等于Tact而将新值赋给Tdes。在步骤120中，查阅表50作为在步骤112中读取的发动机工况的函数存储值Tdes。程序在步骤122中终止。重要的是应注意，本发明的适用性不限于采用SRFF技术的实施例，而是还适用于利用CV控制液压系统的起动以管理气门事件的气门机构技术。这种气门机构技术包括但不限于按需排量技术和其它相关的VVA技术。
另外，本发明的范围不限于仅应用发动机部件或系统控制阀的实施例。本发明适用于包括但不限于变速器变矩器、离合器和制动器的采用各种阀控制操作的系统。
本领域的技术人员现在从以上说明应理解，可在各种形式中实施本发明的宽泛教导。因此，虽然已结合其具体示例说明了本发明，但本发明的范围不应如此限制，因为当研究附图、说明书和以下权利要求书时，其它变型对于本领域的技术人员将变得显而易见。

Claims (19)

1. 一种用于液压系统(HS)的控制系统，所述液压系统控制发动机中的流体供给，所述控制系统包括：
计时器模块，所述计时器模块确定所述HS进行以下操作中的至少一个的响应时间：按照状态变化指令将所述流体供给的压力增大到预定的阈值之上，和按照所述状态变化指令将所述流体供给的所述压力降低到所述预定的阈值之下；以及
更新模块，所述更新模块基于所述HS的所述响应时间更新所述HS的希望的时间。
2. 根据权利要求1所述的控制系统，还包括：
检测所述流体供给的所述压力的压力传感器。
3. 根据权利要求2所述的控制系统，还包括：
控制所述流体供给的所述HS的控制阀(CV)；以及
指令模块，当所述发动机要求要求模式变化并且所述发动机在预定的操作范围内操作时，所述指令模块选择性地产生并发送所述状态变化指令到所述CV。
4. 根据权利要求3所述的控制系统，其中当所述指令模块将所述状态变化指令发送到所述CV时，所述计时器模块存储第一时间，并且当比较模块检测到所述流体供给的所述压力超过所述预定的阈值或下降低于所述预定的阈值时，所述计时器模块存储第二时间，其中所述HS的所述响应时间是基于所述第一时间与所述第二时间之间的差。
5. 根据权利要求1所述的控制系统，其中所述HS的所述希望的时间索引在一查阅表中，所述查阅表是预定发动机工况的函数。
6. 根据权利要求5所述的控制系统，其中当所述响应时间超过用于所述预定发动机工况的所述希望的时间周围的预定时间范围时，所述更新模块将所述希望的时间更新成等于所述响应时间。
7. 根据权利要求6所述的控制系统，其中所述发动机工况是基于发动机速度、发动机电压、发动机温度和流体温度中的至少一个。
8. 一种控制液压系统(HS)的方法，所述液压系统控制发动机中的流体供给，所述方法包括：
确定所述HS进行以下操作中的至少一个的响应时间：按照状态变化指令将所述流体供给的压力增大到预定的阈值之上，和按照所述状态变化指令将所述流体供给的所述压力降低到所述预定的阈值之下；以及
基于所述HS的所述响应时间更新所述HS的希望的时间。
9. 根据权利要求8所述的方法，还包括：
检测所述流体供给的压力。
10. 根据权利要求9所述的方法，还包括：
当所述发动机要求模式变化并且所述发动机在预定的操作范围内操作时，选择性地产生并发送所述状态变化指令到所述HS的控制阀(CV)。
11. 根据权利要求10所述的方法，还包括：
当所述状态变化指令被发送到所述CV时，存储第一时间；以及
当所述流体供给的所述压力超过所述预定的阈值或下降低于所述预定的阈值时，存储第二时间，其中所述HS的响应时间是基于所述第一时间与所述第二时间之间的差。
12. 根据权利要求8所述的方法，其中所述HS的所述希望的时间索引在一查阅表中，所述查阅表是预定发动机工况的函数，并且其中当所述响应时间超过用于所述预定发动机工况的所述希望的时间周围的预定时间范围时，所述希望的时间更新成等于所述响应时间。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中所述发动机工况是基于发动机速度、发动机电压、发动机温度和流体温度中的至少一个。
14. 一种用于控制发动机中的液压系统(HS)的控制系统，包括：
检测由流体供给施加的压力的压力传感器；
控制所述流体供给的所述HS的控制阀(CV)；以及
与所述压力传感器通讯的控制模块，所述控制模块选择性地产生并发送状态变化指令到所述CV，确定所述HS对以下操作中至少一个的响应时间：按照所述状态变化指令将所述流体供给的所述压力增大到预定的阈值之上和按照所述状态变化指令将所述流体供给的所述压力降低到所述预定的阈值之下，并且基于所述HS的所述响应时间更新所述HS的希望的时间。
15. 根据权利要求14所述的控制系统，其中当所述发动机要求模式变化并且所述发动机在预定的操作范围内操作时，所述控制模块选择性地产生并发送所述状态变化指令到所述CV。
16. 根据权利要求15所述的控制系统，其中所述控制模块在将所述状态变化指令发送到所述CV时存储第一时间，并且在测到所述流体供给的所述压力超过所述预定的阈值或下降低于所述预定的阈值时存储第二时间，其中所述HS的所述响应时间是基于所述第一时间与所述第二时间之间的差。
17. 根据权利要求14所述的控制系统，其中所述HS的所述希望的时间索引在一查阅表中，所述查阅表是预定的发动机工况的函数。
18. 根据权利要求17所述的控制系统，其中当所述响应时间超过用于所述预定的发动机工况的所述希望的时间周围的预定时间范围时，所述控制模块将所述希望的时间更新成等于所述响应时间。
19. 根据权利要求18所述的控制系统，其中所述发动机工况是基于发动机速度、发动机电压、发动机温度和流体温度中的至少一个。
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