CN102536474B - 一种电控气门的控制装置及控制方法 - Google Patents

一种电控气门的控制装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电控气门的控制装置，包括：传感器，用于采集凸轮轴正时齿轮的相位信号；ECU控制器，用于接收所述相位信号，并根据配气相位的计算数据和气门升程的需要，计算发动机各缸的气门开启时间和气门关闭时间，将气门开启、关闭时间涉及的数字信号转换为电信号；执行器，用于接收来自ECU控制器的所述电信号并有序地控制发动机各个气门的开启和关闭。本发明还公开了一种与上述控制装置相应的控制方法。本发明通过ECU来实现对气门的电控有序控制，取消了传统的必须依靠凸轮轴、挺柱和摇臂机构来进行传动的方式，既精简了传动机构，同时控制更为准确、及时。

Description

一种电控气门的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及发动机制造领域，特别涉及一种发动机电控气门的控制装置及控制方法。
背景技术
目前对于柴油发动机来说，现有技术对于控制气门正时的方式，是采用凸轮轴正时齿轮、凸轮轴及挺柱和摇臂机构来对进、排气门进行正时控制。受凸轮轴型线加工误差的影响以及中间环节(如挺柱和摇臂)众多因素的影响，各缸气门正时开启的误差较大，而且发动机的机体在布置时需要留较大的空间给凸轮轴及传动机构的布置，不利于紧凑性的原则。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，通过ECU来实现对气门的电控有序控制，取消了传统的必须依靠凸轮轴、挺柱和摇臂机构来进行传动的方式。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种电控气门的控制装置，包括：传感器，用于采集凸轮轴正时齿轮的相位信号；ECU控制器，用于接收相位信号，并根据配气相位的计算数据和气门升程的需要，计算发动机各缸的气门开启时间和气门关闭时间，将气门开启、关闭时间涉及的数字信号转换为电信号；执行器，用于接收来自ECU控制器的电信号并有序地控制发动机各个气门的开启和关闭。
其中，ECU控制器具体包括：相位信号接收模块，用于接收由传感器采集的凸轮轴正时齿轮相位信号；计算模块，用于根据配气相位的计算数据和气门升程的需要，计算发动机各缸的气门开启时间和气门关闭时间并形成相应的数字信号；数模转换模块，用于将数字信号转换为执行器需要的电信号。
其中，执行器包括：接插件，用于传递来自ECU控制器的电信号并控制执行器中的线圈通电；还用于将气门实际行程信号反馈给ECU控制器进行实时对比修正；线圈托盘，套设于气门的顶端，用于承托线圈；磁力组件，包括铁芯、缠绕在铁芯上的线圈以及磁铁，磁铁位于磁铁固定托架上；线圈通电后控制铁芯相对于磁铁运动从而控制所述气门的开启和关闭。
其中，磁铁固定托架中部设凸耳，凸耳的下部插入线圈托盘凸部的沉孔中，凸耳的上部套设第一弹簧，第一弹簧抵接在磁铁固定托架和线圈托盘凸部之间。
其中，气门上套设第二弹簧，第二弹簧的上端通过气门弹簧锁夹组件固定在气门上，第二弹簧的下端抵接在气缸盖上。
优选地，传感器可以为霍尔传感器。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种控制方法，包括如下步骤：采集凸轮轴正时齿轮的相位信号；根据配气相位的计算数据和气门升程的需要，计算发动机各缸的气门开启时间和气门关闭时间并形成数字信号；将气门开启、关闭时间涉及的数字信号转换为电信号；执行器通过所述电信号有序地控制发动机各个气门的开启和关闭。
优选地，还包括：执行器将气门实际行程信号进行反馈从而实时对比修正。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明可实现各缸气门运动轨迹的精确控制，抗干扰能力强，同时减少了凸轮轴及摇臂传动机构，精简了复杂的传动机构，使发动机更为紧凑精巧，减少了因为机加工误差及中间环节的传递误差的影响；
2、本发明通过ECU控制器将采集到的凸轮轴正时齿轮的相位信号进行计算、处理，进而对输入线圈的电流大小进行控制，从而得到实时的需要的电磁力，进而实现对线圈托盘上下运动的控制，再结合第一弹簧和第二弹簧实现对气门上、下行程的有效控制；
3、执行器的接插件不仅可以为线圈输入电流，还可及时将气门的实际行程信号反馈给ECU进行对比计算，以利于ECU对传给气门执行器的电信号进行适时修正，从而使ECU对气门的电控控制更加准确、及时。
附图说明
图1是本发明实施例中电控气门的控制流程示意图；
图2是本发明实施例中电控气门控制装置中执行器的结构示意图。
结合附图在其上标记以下附图标记：
1-磁铁，2-第一弹簧，3-接插件，4-磁铁固定托架，41-托架凸耳，5-铁芯，6-线圈，7-线圈托盘，71-托盘凸部，8-气门，9-第二弹簧，10-气缸盖。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
本发明的电控气门的控制装置，通过ECU(即电子控制元件)的控制策略来实现对气门的电控有序控制，从而改变了传统上的必须依靠凸轮轴、摇臂机构等来进行传动的方式。尤其适用于电控发动机。
电控装置可借用原有的凸轮轴正时齿轮传感器(可采用霍尔传感器)，和新增的ECU控制策略(即在ECU中增加相应的处理模块)以及执行器。传感器采集来自凸轮轴正时齿轮的位置信号(即相位信号)，在原有ECU控制器的基础上增加对上述相位信号的处理模块，处理模块将采集的信号进行处理、计算并转换成电信号后发给执行器，通过执行器来控制气门的开启和关闭时间，执行器安装在各缸的气门顶端处。
装置实施例：
如图1所示，本发明的电控气门控制装置包括：传感器，该传感器用于采集凸轮轴正时齿轮的相位信号；ECU控制器，该控制器具体包含相位信号接收模块(用于接收由传感器采集的凸轮轴正时齿轮相位信号)、计算模块(用于根据配气相位的计算数据和气门升程的需要，计算发动机各缸的气门开启时间和气门关闭时间并形成相应的数字信号)、数模转换模块，用于将数字信号转换为执行器需要的电信号；执行器，该执行器用于接收来自ECU控制器的电信号并有序地控制发动机各个气门的开启和关闭，以及控制气门的运动规律，从而实现气门的所需的运动轨迹。该控制装置抗干扰能力强。
进一步如图2所示，上述执行器具体包括：接插件3，接插件3用于传递来自ECU控制器的电信号并控制执行器中的线圈通电，同时还可用于将气门实际行程信号反馈给ECU控制器进行实时对比修正；线圈托盘7套设于气门的顶端，用于承托线圈6；由铁芯5、线圈6及磁铁1组成的磁力组件线圈6缠绕在铁芯5上，磁铁1位于磁铁固定托架4上，磁铁固定托架4的中部设凸耳41，凸耳41的下部插入线圈托盘凸部71的沉孔中，凸耳41的上部套设第一弹簧2，第一弹簧2抵接在磁铁固定托架4和线圈托盘凸部71之间，气门8上套设第二弹簧9，第二弹簧9的上端通过气门弹簧锁夹组件(弹簧锁夹组件为现有技术，在此不再详述)固定在气门8上，第二弹簧的下端抵接在气缸盖上。线圈有电流输入后使得磁力组件产生电磁力，电磁力的计算公式为：F＝BIL(其中F是导体上的电磁力，B为磁感应强度，I为导体内流过的电流，L为导体的有效长度)，该电磁力可控制铁芯相对于磁铁运动从而带动线圈托盘7、气门8整体运动，控制气门的开启和关闭。气门8运动过程中，上述第一弹簧2和第二弹簧9将配合对气门上、下行程进行有效控制。
本发明的电控气门控制装置可实现各缸气门运动轨迹的精确控制，抗干扰能力强，同时减少了凸轮轴及摇臂传动机构，精简了复杂的传动机构，使发动机更为紧凑精巧，减少了因为机加工误差及中间环节的传递误差的影响。
方法实施例：
本发明的控制方法包括如下步骤：
步骤1，传感器采集凸轮轴正时齿轮的相位信号；
步骤2，ECU控制器根据配气相位的计算数据和气门升程的需要(即气门升程对应发动机转角的要求)，计算发动机各缸的气门开启时间和气门关闭时间并形成数字信号；
步骤3，ECU控制器将气门开启、关闭时间涉及的数字信号转换为电信号，并发出控制指令；
步骤4，执行器通过该电信号的控制指令直接对输出的电磁力的大小进行控制，从而有序地控制发动机各个气门的开启和关闭；
步骤5，气门在运动过程中，执行器将气门实际行程信号反馈给ECU控制器，在ECU控制器中将气门实际行程与预设的标定行程进行对比，从而实时进行修正。
本发明的控制方法通过ECU控制器将采集到的凸轮轴正时齿轮的相位信号进行计算、处理，进而对输入线圈的电流大小进行控制，从而得到实时的需要的电磁力，进而实现对线圈托盘上下运动的控制，再结合第一弹簧和第二弹簧实现对气门上、下行程的有效控制；执行器的接插件不仅可以为线圈输入电流，还可及时将气门的实际行程信号反馈给ECU进行对比计算，以利于ECU对传给气门执行器的电信号进行适时修正，从而使ECU对气门的电控控制更加准确、及时。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电控气门的控制装置，其特征在于，包括：
传感器，用于采集凸轮轴正时齿轮的相位信号；
ECU控制器，用于接收所述相位信号，并根据配气相位的计算数据和气门升程的需要，计算发动机各缸的气门开启时间和气门关闭时间，将气门开启、关闭时间涉及的数字信号转换为电信号；
执行器，用于接收来自ECU控制器的所述电信号并有序地控制发动机各个气门的开启和关闭；
所述ECU控制器具体包括：
相位信号接收模块，用于接收由传感器采集的凸轮轴正时齿轮相位信号；
计算模块，用于根据配气相位的计算数据和气门升程的需要，计算发动机各缸的气门开启时间和气门关闭时间并形成相应的数字信号；
数模转换模块，用于将所述数字信号转换为所述执行器需要的电信号。
2.根据权利要求1所述的电控气门的控制装置，其特征在于，所述执行器包括：
接插件，用于传递来自ECU控制器的电信号并控制执行器中的线圈通电；还用于将气门实际行程信号反馈给ECU控制器进行实时对比修正；
线圈托盘，套设于气门的顶端，用于承托所述线圈；
磁力组件，包括铁芯、缠绕在铁芯上的所述线圈以及磁铁，磁铁位于磁铁固定托架上；所述线圈通电后控制铁芯相对于磁铁运动从而控制所述气门的开启和关闭。
3.根据权利要求2所述的电控气门的控制装置，其特征在于，所述磁铁固定托架中部设凸耳，凸耳的下部插入线圈托盘凸部的沉孔中，凸耳的上部套设第一弹簧，第一弹簧抵接在磁铁固定托架和所述线圈托盘凸部之间。
4.根据权利要求3所述的电控气门的控制装置，其特征在于，所述气门上套设第二弹簧，第二弹簧的上端通过气门弹簧锁夹组件固定在气门上，第二弹簧的下端抵接在气缸盖上。
5.根据权利要求1所述的电控气门的控制装置，其特征在于，所述传感器为霍尔传感器。
6.一种电控气门的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
采集凸轮轴正时齿轮的相位信号；
根据配气相位的计算数据和气门升程的需要，计算发动机各缸的气门开启时间和气门关闭时间并形成数字信号；
将气门开启、关闭时间涉及的数字信号转换为电信号；
执行器通过所述电信号有序地控制发动机各个气门的开启和关闭。
7.根据权利要求6所述的电控气门的控制方法，其特征在于，还包括：执行器将气门实际行程信号进行反馈从而实时对比修正。
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