CN107100692B - 具有通过油压接合的锁定销的可变凸轮轴定时机构 - Google Patents

Abstract

液压操作式凸轮轴相位机构具有两个锁定销。所述锁定销中的一个在中间位置接合，而端部锁定销在靠近相位器权限范围的端部的停止位之一处接合。当端部锁定销的油压侧排空时，所述锁定销中的至少一个（优选地当叶片处于端部停止位置时的所述端部锁定销）通过油压接合，并且通过加载弹簧来释放。

Description

具有通过油压接合的锁定销的可变凸轮轴定时机构

本申请是申请号为201480033982.2、申请日为2014年6月5日、名称为“具有通过油压接合的锁定销的可变凸轮轴定时机构”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及可变凸轮定时领域。更具体地，本发明涉及具有通过油压接合的至少一个锁定销的可变凸轮轴定时机构。

背景技术

在内燃发动机中已经采用各种机构来改变凸轮轴与曲轴之间的相对定时，以提高发动机性能或减少排放。这些可变凸轮轴定时（VCT）机构当中，绝大多数都会在发动机的凸轮轴（或者在多凸轮轴发动机的多个凸轮轴）上使用一个或多个“叶片相位器”。如图所示，叶片相位器具有带有一个或多个叶片104的转子105，转子105安装在凸轮轴的端部并由壳体组件100包围，壳体组件100设有叶片室，叶片装配在所述叶片室内。也可以将叶片104安装到壳体组件100，而所述室安装在转子组件105内。壳体外圆周101形成有通过链条、皮带或齿轮通常从曲轴或者可能从多凸轮发动机的另一凸轮轴接收驱动力的链轮、皮带轮或齿轮。

除凸轮轴扭矩致动式（CTA）可变凸轮轴定时（VCT）系统外，大多数液压VCT系统的操作原理有两个，即油压致动（OPA）或扭转辅助（TA）。在油压致动式VCT系统中，油控制阀（OCV）在对相对的由壳体组件、转子组件和叶片限定的工作室进行排空的同时，将发动机油压导向VCT相位器内的一个工作室。这样穿过一个或多个叶片产生压力差，以沿一个或另一个方向液压推动VCT相位器。使阀门保持中立或移动阀门至零点位置，以在叶片相对两侧施加相等的压力并使相位器保持在任一中间位置上。如果相位器沿某个方向移动使阀门更早地打开或关闭，那么相位器被称为是提前的，并且如果相位器沿某个方向移动使阀门将更晚打开或关闭，则相位器被称为是延迟的。

为了防止VCT相位器沿着与命令相反的方向运动而遭受反向力（如凸轮操作产生的扭矩脉冲），扭转辅助（TA）系统中设有一个或多个止回阀，除此之外，其操作原理与前面类似。

汽车工业中，已确定有多种策略可以与进气凸轮轴相位机构结合使用。例如，锁定于某中间启动位置上的凸轮轴相位器最适用于发动机冷启动时产生的排放物。被命令到全延迟位置的进气凸轮轴相位器在发动机工作期间对改进燃料经济性是最好的。

在OPA或TA系统中实施上述策略所面临的问题在于油控制阀的默认位置是排出提前或延迟工作室内的所有油并填充相对的工作室。在这种模式下，相位器默认沿一个方向移动到接合有锁定销的极限停止位。可以利用偏置弹簧优先将相位器引导至期望位置。当发动机没有产生任何油压时，在发动机启动周期期间，OPA或TA系统不能将VCT相位器引向其它任何位置。这就限制了相位器，使其只能在发动机停机模式下沿一个方向移动。这种情形放在过去可被接受，因为在发动机停机时以及在发动机启动期间，VCT相位器会按照命令锁定在其中一个行程极限位置处（全提前或全延迟）。

此外，通过缩短车辆内燃发动机的闲置时间，可以提高燃料效率并减少排放。因此，车辆上可以采用自动停止和自动重启内燃发动机的“停止-启动模式”，以缩短停车（如在红灯前停车或行驶过程中停车）时发动机的闲置时间。发动机的这种停止不同于通过停用点火开关的“车钥熄火”位置或手动停车，后者中车主关闭发动机或停车并将车熄火。在“停止-启动模式”中，发动机随车辆停止而停止，接着以车主几乎无法察觉的方式自动重启。在“停止-启动”期间，已经确定在发动机热重启期间，全延迟相位器位置减少了发动机启动所需的能量，而全延迟相位减少了发动机噪声、振动和粗劣性（NVH）。可以开发需要与上述不同的锁定位置的其它策略。

扩大了权限范围并能够在全延迟停止处锁定进气凸轮轴相位器的进气凸轮轴相位器设计中所存在问题在于如果关闭发动机而进气凸轮轴相位器被锁定在延迟停止位置或临近所述位置处，而且发动机可以得到冷却，那么在相位器锁定在延迟停止处附近的情况下，发动机可能无法实现成功的冷启动。因此，在发动机启动期间，将相位器解锁或重新定位至中间锁定位置是理想的。典型的液压操作式凸轮轴相位器使用弹簧力来接合锁定销并使用发动机油压来释放锁定销。然而，在发动机启动期间，可能没有足够的发动机油压来释放锁定销。

发明内容

在一些实施例中，液压操作式凸轮轴相位机构具有两个锁定销。锁定销中的一个在中间位置接合，而端部锁定销在靠近相位器权限范围的提前端部或延迟端部的停止位之一处接合。当端部锁定销的油压侧被排空时，所述锁定销中的至少一个，优选为在延迟停止位的端部锁定销，是由油压接合，并通过加载弹簧来释放。

在替代实施例中，蓄压器可以与锁定销切换回路流体连通，以增加发动机关闭后，端部锁定销接合的时间。

在实施例中，端部锁定销在发动机内形成发动机油压之前释放，以使相位器可在发动机启动期间重新定位到用于发动机冷启动的更佳位置，同时在“停止-启动”期间启动时保持锁定状态。

在另一实施例中，设有单个锁定销，所述锁定销在靠近相位器范围的提前端或延迟端的停止位之一处接合。

附图说明

图1示出了朝向提前位置移动的第一实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图。

图2示出了处于全停止延迟位置的第一实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图，其中端部锁定销处于锁定位置，锁定相位器。

图3示出了处于保持位置的第一实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器示意图。

图4示出了第一实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图，其中液压回路处于开启位置，且中间锁定销处于锁定位置，锁定相位器。

图5示出了朝向延迟位置移动的第一实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图。

图6示出了第二实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图，其中蓄压器流体连通延迟端部锁定销，且延迟端部锁定销处于锁定位置，锁定相位器。

图7示出了第三实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图，具有向入口止回阀下游的中间锁定销施加的源油和压力。

图8示出了处于全停止提前位置的替代实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图，其中端部锁定销处于锁定位置，锁定相位器。

图9示出了朝向全提前位置移动的另一替代实施例的扭转辅助式（TA）相位器的示意图。

图10示出了朝向延迟位置移动的另一替代实施例的扭转辅助式（TA）相位器的示意图。

图11示出了处于全停止延迟位置的另一替代实施例的扭转辅助式（TA）相位器的示意图，其中端部锁定销处于锁定位置，锁定相位器。

图12示出了处于保持位置的另一替代实施例的扭转辅助式（TA）相位器的示意图。

图13示出了另一替代实施例的扭转辅助式（TA）相位器的示意图，其中液压回路处于开启位置，且中间锁定销处于锁定位置，锁定相位器。

图14示出了从一个位置向中间位置移动的另一替代实施例的扭转辅助式（TA）相位器的示意图，在所述一个位置中，提前制动线路暴露给提前室，且中间锁定销解锁，而在所述中间位置中，中间锁定销经由液压回路锁定。

图15示出了从一个位置向中间位置移动的另一替代实施例的扭转辅助式（TA）相位器的示意图，在所述一个位置中，延迟制动线路暴露给延迟室，且中间锁定销解锁，而在所述中间位置中，中间锁定销经由液压回路锁定。

图16示出了朝向提前位置移动的另一实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图。

图17示出了处于延迟锁定位置的另一实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图。

图18示出了朝向延迟位置移动的另一实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图。

图19示出了处于保持位置的另一实施例的凸轮扭矩致动式（CTA）相位器的示意图。

具体实施方式

实施例中的液压操作式凸轮轴相位机构具有两个锁定销，其中一个在发动机关闭前由发动机油压接合，并由在锁定销连通到大气时作用的弹簧力释放，以卸去油压。另一个锁定销由弹簧力接合，并且一旦发动机运行就由油压释放。

在替代实施例中，蓄压器可以与锁定销切换回路流体连通，以增加发动机关闭后，端部锁定销接合的时间。

在所描述的实施例中，端部锁定销在发动机内形成发动机油压之前释放，以使相位器可在发动机启动期间重新定位到用于发动机冷启动的更佳位置。

在一些实施例中，控制凸轮轴相位机构或相位器的致动位置及速度的控制阀还具有控制锁定销切换功能的一部分控制阀。此外，同一液压回路可以用于控制液压制动阀，所述液压制动阀使得凸轮轴相位机构找到中间锁定位置。

尽管在一些实施例中，由压力接合的端部锁定销处于延迟停止位，但是相同的原理可以用于在相位器权限范围内的任何其它位置处锁定。

在一些实施例中，相位器具有增设在液压回路辅助装置上用于管理液压制动切换功能的偏置或远程先导阀，该相位器在启动期间或在使用完整发动机关闭之前为发动机冷启动提供中间位置锁定。一旦电流信号从致动器或可变力螺线管移除，相位器的中间位置锁定将凸轮定位在发动机冷重启的最佳位置。在停止-启动模式下，在发动机的自动“停止”期间，还可以将相位器锁定在全延迟位置。

在一些实施例中，相位器具有两个锁定销。当处于锁定位置时，该两个锁定销可以接合壳体组件的外端板，并当处于锁定位置或被分开时，接合壳体组件的内端板，以使得处于锁定位置的中间锁定销接合相位器的壳体组件的外端板，并且处于锁定位置的端部锁定销接合壳体组件的内端板。在一个实施例中，当相位器处于全延迟位置时，锁定销的其中一个移动到锁定位置，且当相位器处于中间位置或中间相位角时，锁定销的另一个移动到锁定位置。另外，当相位器处于全提前位置时，锁定销的其中一个移动到锁定位置，且当相位器处于中间位置或中间相位角时，锁定销的另一个移动到锁定位置。在另一替代实施例中，当相位器处于全提前位置时，锁定销的其中一个可移动到锁定位置，且当相位器处于全延迟位置时，锁定销的另一个可移动到锁定位置。

在其他实施例中，相位器具有锁定销，当处于锁定位置时，所述锁定销接合壳体组件的外端板，或当处于锁定位置时，接合壳体组件的内端板，从而锁定壳体相对于转子的旋转。当相位器处于全延迟位置时，锁定销优选移动到锁定位置。为了将锁定销移动到锁定位置，需要压力来抵抗弹簧的力而移动锁定销主体，使其根据锁定销所处的位置，接合壳体组件的外端板或壳体组件的内端板。

先导阀的开启/关闭可以通过接合或释放两个锁定销其中一个的同一液压回路控制。这缩短了可变凸轮定时（CVT）控制阀到两个液压回路、VCT控制回路和组合的锁定销/液压制动控制回路。先导阀到第一位置的移动由相位器的远程开/关阀或控制阀主动控制。

使用远程先导阀的优点之一在于它不受螺线管的限制，因此具有比控制阀长的冲程。因此，先导阀可以为液压制动模式打开更大流动通路，并改善制动模式下的致动速率。此外，远程先导阀的位置缩短并简化了液压制动回路，并由此，提高了VCT制动模式的性能或相位器的中间相位角位置。

图1至图5示出了根据滑阀位置的CTA VCT相位器的操作模式。图中所示位置限定了VCT相位器移动的方向。应该理解的是，相位控制阀具有无限数量的中间位置，因此控制阀不仅控制VCT相位器移动的方向，而且根据离散的阀芯位置，控制VCT相位器改变位置的速度。因此，应该理解，相位控制阀还可以在无限的中间位置操作，且不限于图中所示的位置。

参考图1至图5，由开启和关闭发动机阀门的力引起的凸轮轴的扭矩反转移动叶片104。提前室102与延迟室103被布置成抵抗凸轮轴中的正负扭矩脉冲，并另外通过凸轮扭矩加压。控制阀109根据所需的移动方向，通过允许流体从提前室102流到延迟室103或反之，从而允许相位器中的叶片104移动。

相位器的壳体组件100具有用于接受驱动力的外圆周101，内端板（未示出）和外端板（未示出）。转子组件105连接到凸轮轴，并同轴地位于壳体组件100内。转子组件105具有叶片104，该叶片将形成在壳体组件100和转子组件105之间的室分成提前室102和延迟室103。叶片104能够旋转，以改变壳体组件100和转子组件105的相对角位置。此外，还存在液压制动回路133以及锁定销回路123。如上所述，液压制动回路133和锁定销回路123大致是一个回路，但为了简明起见将分开讨论。

液压制动回路133包括弹簧131加载型先导阀130以及将提前室102连接到先导阀130和共用线路114的提前制动线路128，以及将延迟室103连接到先导阀130的延迟制动线路134，以及连接到先导阀130和共用线路114的线路129。提前制动线路128和延迟制动线路134与叶片104间隔预定距离或长度。先导阀130位于转子组件105中，并且通过线路132流体连接到锁定销回路123和线路119a。锁定销回路123包括中间锁定销143，中间锁定销弹簧139，线路132，先导阀130，供给线路119a，线路145，排放线路121，线路146，端部锁定销147以及端部锁定销弹簧144。

中间锁定销143以及端部锁定销147可滑动地容纳在转子组件105的孔中，并更优选地容纳在叶片104的孔中。中间锁定销143的端部通过中间锁定销弹簧139被弹簧偏置朝向并装配在壳体组件100的端板的凹口142中。端部锁定销147的端部被弹簧偏置远离凹口141或液压式偏置朝向并装配在壳体组件100的端板的凹口141中。液压制动回路133的开启和关闭以及锁定销回路123的加压均通过相位控制阀109的切换/移动来控制。

虽然中间锁定销143和端部锁定销147是整体锁定销回路123的一部分，但存在独立模式，其中端部锁定销147被排空，而中间锁定销被加压或填充。例如，如图1所示，当阀芯被充满或正在朝向提前位置移动时，中间锁定销143被加压或填充，且端部锁定销147被排空或没有被填充。如图2所示，在低占空比中，中间锁定销143被加压或填充，且端部锁定销147也被加压或填充。如图4所示，在0%占空比中，中间锁定销143和端部锁定销均被排空或没有被填充。

控制阀109，优选地滑阀，包括具有圆柱形环带111a，111b，111c，111d的阀芯111，所述圆柱形环带可滑动地接纳在套筒116中。控制阀可以位于相位器的较远处而在转子组件105的孔内，所述转子组件在相位器的凸轮轴或中心螺栓中导向。阀芯的一端接触弹簧115，并且阀芯的相对端接触脉冲宽度调制可变力螺线管（VFS）107。还可以通过改变电流或电压或其他适用方法对螺线管107进行线性控制。另外，阀芯111的相对端可以接触并受马达或替代可变力螺线管107的其他致动器影响。

控制可变力螺线管107的占空比的发动机控制单元（ECU）106控制控制阀109的位置。ECU106优选地包括中央处理单元（CPU），所述中央处理单元运行各种计算过程，以控制发动机、存储器以及用于与外部设备和传感器交换数据的输入和输出端口。

阀芯111的位置受弹簧115以及受ECU106控制的螺线管107的影响。下文将详细讨论有关相位器控制的更多细节。阀芯111的位置控制相位器的运动（如，朝向提前位置、保持位置、延迟位置或延迟锁定位置的移动）以及锁定销回路123和液压制动回路133是否开启（开）或关闭（关）以及中间锁定销143或端部锁定销147是否处于锁定或解锁位置。换言之，阀芯111的位置主动控制先导阀130。控制阀109具有提前模式，延迟模式，延迟锁定模式，零位模式（保持位置）以及制动模式。

在提前模式中，阀芯111移动到使得流体可以从延迟室103穿过阀芯111流到提前室102的位置，阻止流体从提前室102流出，且制动阀回路133关闭或闭合。锁定销147，143均处于解锁位置。

在延迟模式中，阀芯111移动到使得流体可以从提前室102穿过阀芯111流到延迟室103的位置，阻止流体从延迟室103流出，且制动阀回路133关闭，且锁定销147，143均处于解锁位置。

在零位模式中，阀芯111移动到阻止流体从提前室102和延迟室103流出的位置，且制动阀回路133关闭。

在延迟锁定模式中或端部停止锁定模式中，叶片104已经移动到全延迟位置，且流体继续从提前室穿过阀芯111到达延迟室，其中阻止流体从延迟室103流出。在该模式中，制动回路关闭，且端部锁定销147加压，由此，导致端部锁定销弹簧144压缩并使端部锁定销147接合端板的凹口141并移动到锁定位置。“全延迟位置”被定义为当叶片104接触室117的提前壁102a或基本靠近提前壁102a时，且可以被称为叶片的“延迟端部停止位置”。

在制动模式下，存在三种功能。制动模式下的第一种功能是阀芯111移动至如下位置：在该位置处阀芯环带111b阻止来自阀芯环带111a与阀芯环带111b之间的线路112的流体流动进入任何其他线路以及线路113，以有效地消除控制阀109对相位器的控制。制动模式下的第二种功能是打开或开启制动阀回路133。制动阀回路133具有在相位器移动至提前或者延迟期间的完整控制，直到叶片104到达中间相位角位置。制动模式下的第三种功能是排空锁定销回路123，以允许中间锁定销143接合壳体组件100的端板中的凹口142。应注意，端部锁定销147也被排空并且被端部锁定销弹簧144弹簧偏置至解锁位置。中间相位角位置或中间位置是当叶片104介于限定壳体组件100与转子组件105之间的室的提前壁102a与延迟壁103a之间时的位置。中间相位角位置可以是在提前壁102a与延迟壁103a之间的任何位置，并且通过制动通道128和134相对于叶片104的位置来确定。

基于脉宽调制可变力螺线管107的占空比，阀芯111沿其冲程移动至相应位置。当可变力螺线管107的占空比为约40%、60%或大于60%时，阀芯111将移动至分别与延迟模式/延迟锁定模式、零位模式（保持位置）和提前模式对应的位置，并且先导阀130将被加压并且移动至并保持在第一位置，液压制动回路133将关闭，并且中间锁定销143将被加压并且释放至解锁位置。在延迟锁定模式或端部停止锁定模式下，端部锁定销147被加压并且接合壳体组件100的端板的凹口141。

当可变力螺线管107的占空比为0%时，阀芯111移动至制动模式，使得先导阀130排空并移动至第二位置，液压制动回路133将开启，并且中间锁定销143排空并与凹口142接合。端部锁定销147也通过线路146至排放线路121排空，使得端部锁定销弹簧144偏置端部锁定销147使其脱离凹口141并且因此处于解锁位置。选择0%的占空比作为沿着阀芯冲程以打开液压制动回路133、排空先导阀130以及排空并使中间锁定销143与凹口142接合的极端位置，这是因为如果失去动力或控制，相位器将默认处于锁定位置。应注意，以上所列的占空比百分数是示例并且可以改变它们。此外，如果需要，在100%的占空比下，液压制动回路133可以开启，先导阀130排空以及中间锁定销143排空并且与凹口142接合。

当占空比设置为大于60%时，相位器的叶片朝向提前位置和/或在提前位置中移动。阀芯的冲程或阀芯相对于套管的位置对于提前位置来说在3.5mm与5mm之间。

图1示出了朝向提前位置移动的相位器。为了朝向提前位置移动，占空比增加至大于60%，在阀芯111上的VFS107的力增加并且阀芯111通过在提前模式下的VFS107向右移动，直到弹簧115的力与VFS107的力相平衡。在示出的提前模式下，阀芯环带111a、阻塞线路112和线路113及线路114开启。凸轮轴扭矩对延迟室103加压，导致流体从延迟室103移出并且进入提前室102，并且叶片104朝向延迟壁103a移动。流体从延迟室103通过线路113排出至阀芯环带111a与阀芯环带111b之间的控制阀109，并且再回流到通向提前室102的中央线路114和线路112。

补充的油从供应源S通过泵140供给至相位器以补充泄漏并进入线路119。如果控制阀109在凸轮轴中，那么线路119可以通过轴承钻通。线路119分成两根线路119a和线路119b。

线路119b通向入口止回阀118和控制阀109。流体从控制阀109通过止回阀108进入线路114，并且流到提前室102。

线路119a通向两根不同的线路：通向端部锁定销147的线路146以及通向中间锁定销143的线路145。线路145进一步分支成通向先导阀130的线路132。线路119a中的流体压力通过环带111c与环带111d之间的阀芯111进入线路145以抵靠中间锁定销弹簧139将中间锁定销143偏置至释放位置。线路145中的流体还流经线路132并且抵靠弹簧131加压先导阀130，将先导阀130移动至如下位置：在该位置处延迟制动线路134、提前制动线路128和线路129被阻塞，如图1中所示，并且制动回路关断。同时，来自与端部锁定销147流体连通的线路146的流体被排到排放线路121，使得端部锁定销弹簧144偏置端部锁定销147使其脱离凹口141并且因此处于解锁位置。排放线路121被阀芯环带111c阻塞以防止线路145排空。阀芯环带111b防止来自线路113的流体通过排放线路121排空。

当占空比设置在40-60%之间时，相位器的叶片朝向延迟位置移动和/或处于延迟位置。对于延迟位置，阀芯的冲程或者阀芯相对于套筒的位置在2到3.5mm之间。

图5示出了朝向延迟位置移动的相位器。为了朝向延迟位置移动，占空比变为大于40%但小于60%，减小阀芯111上的VFS107的力，并且通过弹簧115移动阀芯111，直到弹簧115的力与VFS107的力平衡为止。在延迟模式下，阀芯环带111b阻塞线路113，而线路112和114开启。凸轮轴扭矩对提前室102加压，使得提前室102中的流体流到延迟室103内，且叶片104朝向提前室壁102a移动。流体通过线路112从提前室102排出到阀芯环带111a和111b之间的控制阀109，并再回流到中央线路114和通向延迟室103的线路113。

补充的油从供应源S由泵140提供给相位器，以补充泄漏和进入线路119的油。线路119分成两条线路119a和119b。线路119b通向入口止回阀118和控制阀109。流体从控制阀109通过延迟止回阀110进入线路114，并流到延迟室103。

线路119a通向两个不同的线路，通向端部锁定销147的线路146以及通向中间锁定销143的线路145。线路145进一步分支出线路132，其通向先导阀130。线路119a中的流体压力通过环带111c和111d之间的阀芯111流入线路145，以将中间锁定销143抵靠中间锁定销弹簧139偏置到释放位置，使锁定销回路123中充满流体。线路145中的流体还流经线路132，并抵靠弹簧131加压先导阀130，将先导阀130移动到如下位置：制动线路134、提前制动线路128、以及线路129被阻塞且制动回路被关闭。线路146部分地打开，通向阀芯环带111c和111d之间的排放线路121。端部锁定销147将保持抵靠弹簧144部分地偏置在释放位置，直至端板的凹口141与端部锁定销147对齐为止，如图2所示。排放线路121由阀芯环带111c阻塞，以防线路145和146排空。

当占空比设置为40-60%之间时，相位器的叶片朝向延迟锁定位置移动和/或处于延迟锁定位置。对于延迟锁定位置，阀芯的冲程或者阀芯相对于套筒的位置大约为2mm。

图2示出了全延迟位置或延迟端部停止位置的延迟锁定位置中的相位器。为了朝向全延迟位置移动，占空比变为大于40%但小于60%，减小阀芯111上的VFS107的力，在图中所示的端部停止锁定模式下通过弹簧115向左移动阀芯111，直到弹簧115的力与VFS107的力平衡为止。在示出的端部停止锁定模式下，阀芯环带111b阻塞线路113，而线路112和114开启。凸轮轴扭矩对提前室102加压，使得提前室102中的流体流到延迟室103内，且叶片104朝向提前室壁102a移动。流体通过线路112从提前室102排出到阀芯环带111a和111b之间的控制阀109，并再回流到中央线路114和通向延迟室103的线路113。当叶片104接触提前壁102a或基本上接近提前壁102a时，相位器处于全延迟位置或延迟端部停止位置。

补充的油从供应源S由泵140提供给相位器，以补充泄漏和进入线路119的油。线路119分成两条线路119a和119b。线路119b通向入口止回阀118和控制阀109。流体从控制阀109通过延迟止回阀110进入线路114，并流到延迟室103。

线路119a通向两个不同的线路，即通向端部锁定销147的线路146以及通向中间锁定销143的线路145。线路145进一步分支出线路132，其通向先导阀130。线路119a中的流体压力通过环带111c和111d之间的阀芯111流入线路145，以抵靠中间锁定销弹簧144将中间锁定销143偏置到释放位置，使锁定销回路123中充满流体。线路145中的流体还流经线路132，并抵靠弹簧131使先导阀130加压，将先导阀130移动到如下位置：制动线路134、提前制动线路128、以及线路129被阻塞且制动回路被关闭。线路146还从线路119a接收流体。线路146中的流体将端部锁定销147偏置入端板171的凹口141内，并处于锁定位置，将壳体组件100相对于转子组件105进行锁定。排放线路121由阀芯环带111c阻塞，以防线路145和146排空。

在关闭热发动机之前，使用压力接合或锁定端部锁定销147。滑阀111将保持在2mm（端部停止锁定模式）位置，将油滞留在端部锁定销147的后面，而且只要油依然在锁定销室内，则一直保持端部锁定销147的接合状态。如果发动机进入客户触发的“车钥熄火”模式，而非发动机控制的停机模式（比如“停止-启动”发动机技术中所用的模式），那么在“车钥熄火”模式下，控制阀109将移到零位置，从而排气并释放完全停止锁定。这将使得相位器在下一个发动机启动循环中返回到优化的冷启动位置。

相位器的保持位置优选地出现在相对于壳体的叶片的延迟与提前位置之间。阀芯的冲程或滑阀的位置相对于套筒为3.5mm。

图3示出相位器处于零点位置。在该位置，可变力螺线管107的占空比为约60%，并且在阀芯111的一端上的VFS107的力等于在保持模式下的阀芯111的相对端上的弹簧115的力。环带111a和环带111b分别阻止来自线路112和线路113的流体的流动。补充的油从供应源S通过泵140供给至相位器以补充泄漏并进入线路119。

线路119分成两条线路119a和119b。线路119b通向入口止回阀118和控制阀109。流体从控制阀109通过止回阀108、110中的任一个进入线路114，并流到提前室102或延迟室103。线路119a通向线路145以及通向中间锁定销143。线路145进一步分支成通向先导阀130的线路132。线路119a中的加压流体经过环带111c与环带111d之间的阀芯111，进入线路145以抵靠中间锁定销弹簧139将中间锁定销143偏置至释放位置。线路145中的流体还流经线路132并且抵靠弹簧131对先导阀130加压，移动先导阀130至如下位置：在该位置处延迟制动线路134、提前制动线路128和线路129被阻塞，并且制动回路关断。排放线路121被阀芯环带111c阻塞以防止线路145排空。线路146中的流体在阀芯环带111b与111c之间通过排放线路121排空。线路146的排空允许端部锁定销弹簧144偏置端部锁定销147远离凹口至解锁位置。

当占空比为0%时，相位器的叶片处于中间位置或者中间相位器角位置。阀芯冲程（阀芯相对于套筒的位置）为0mm。

图4示出相位器处于中间位置或者中间相位角位置，其中可变力螺线管的占空比为0%，阀芯109在制动模式下，先导阀130通过阀芯排到通向储液槽或排放口的排放线路121，并且液压制动回路133打开或开启。

根据在可变力螺线管107的占空比改变至0%之前叶片104的位置，提前制动线路128或者延迟制动线路134将分别暴露于提前室102或延迟室103。另外，如果发动机异常关闭（例如，发动机失速），当发动机启动时，可变力螺线管107的占空比将为0%，转子组件105将经由制动回路移动至中间位置或中间相位角位置，并且中间锁定销143将在中间位置或中间相位角位置处接合而无论在发动机的异常关闭之前叶片104相对于壳体组件100的位置如何。

在没有使用电子控制的情况下本发明的相位器默认处于中间位置或中间相位角位置的能力允许相位器移动至中间位置或中间相位角位置，即使当电子控制没有被典型地用于控制凸轮相位器位置时发动机运转期间也是如此。另外，由于相位器默认处于中间位置或中间相位角位置，其提供了失效的安全位置，特别当保证发动机将能够启动甚至运转而没有对VCT相位器的主动控制的控制信号或动力丢失时更是如此。由于发动机运转时相位器处于中间位置或中间相位角位置，因此相位器的相位的较长行程是可能的，以提供校准机会。在现有技术中，较长行程的相位器或较长的相位角是不可能的，由于中间位置或中间相位角位置在发动机运转和启动时不存在，因此发动机在极端提前或延迟停止处启动有困难。

当可变力螺线管107的占空比恰设置为0%时，阀芯111上的VFS上的力减小，并且弹簧115使阀芯111移动至阀芯冲程的远左端至制动模式。在制动模式下，阀芯环带111b阻塞来自阀芯环带111a与阀芯环带111b之间的线路112的流体流动进入任何其他线路以及线路113，以有效地消除控制阀109对相位器的控制。同时，来自供应源的流体可以流过线路119至线路119b和入口止回阀118至围绕套筒116内的孔的共用线路114。

通过阀芯环带111d防止流体从线路119a流至线路145和线路132至先导阀130。由于流体不能流至线路145和线路132，因此先导阀130排到排放线路121，以通过通向线路129和共用线路114的先导阀130打开提前制动线路128与延迟制动线路134之间的通道，换言之，打开或开启液压制动回路133。采用来自线路132和线路145的流体的排出，中间锁定销弹簧139偏置中间锁定销143以接合壳体组件100的端板中的凹口142，并且锁定相对于转子组件105的壳体组件100。同时，流体还通过排放线路121从线路146排放。采用从线路146排放的流体，端部锁定销弹簧147将端部锁定销147偏置至释放、解锁位置。

如果叶片104位于壳体组件100内接近或处于提前位置，并且提前制动线路128被暴露给提前室102，那么来自提前室102的流体将流入提前制动线路128，并经开启的先导阀130到达通向共用线路114的线路129。流体从共用线路114经止回阀110流入延迟室103，从而相对于壳体组件100移动叶片104以隔绝或阻塞通到提前室102的提前制动线路128。由于转子组件105隔绝提前制动线路128与提前室102，叶片104在壳体组件100和转子组件105之间形成的室内移动到中间位置或者中间相位角位置。

如果叶片104位于壳体组件100内接近或处于延迟位置，并且延迟制动线路134被暴露给延迟室103，那么来自延迟室103的流体将流入延迟制动线路134，并经开启的先导阀130到达通向共用线路114的线路129。流体从共用线路114经止回阀108流入提前室102，从而相对于壳体组件100移动叶片104以隔绝通到延迟室103的延迟制动线路134。由于转子组件105隔绝延迟制动线路134与延迟室103，叶片104在壳体组件100和转子组件105之间形成的室内移动到中间位置或者中间相位角位置。

应注意，虽然将端部停止锁定模式描述为将相位器锁定在全延迟位置，但是全延迟位置可以被替换为相位器在全提前位置的锁定。在该位置，如图8所示，全提前位置是叶片104接触延迟壁103a或者基本上接近延迟壁103a，并且可以被称为叶片的“提前端部停止位置”。

对于具有处于全提前位置的端部停止锁定模式的相位器，在提前模式中，阀芯111移动到使得流体可以从延迟室103经阀芯111流到提前室102的位置，阻止流体排出提前室102，并且制动阀回路133关闭或闭合。锁定销147，143均处于解锁位置。

在延迟模式中，阀芯111移动到使得流体可以从提前室102经阀芯111流到延迟室103的位置，阻止流体离开延迟室103，并且制动阀回路133关闭，且锁定销147，143均处于解锁位置。

在零位模式中，阀芯111移动到阻止流体离开提前室102和延迟室103的位置，且制动阀回路133关闭。

在提前锁定模式中，叶片104已经移动到全提前位置，且流体继续从延迟室103经阀芯111流到提前室102，且阻止流体流出提前室102。在该模式中，制动回路关闭，且端部锁定销147被加压，由此，导致弹簧144压缩并使端部锁定销147接合端板的凹口141并移动到锁定位置。“全提前位置”被定义为叶片104接触室117的延迟壁103a，或基本上接近延迟壁103a，且可以被称为叶片的“提前端部停止位置”。

在制动模式下，存在三种功能。制动模式下的第一功能是阀芯111移动到一个位置，在该位置中，阀芯环带111b阻塞来自阀芯环带111a与阀芯环带111b之间的线路112的流体流入任何其他线路以及线路113，以有效地消除控制阀109对相位器的控制。制动模式下的第二功能是打开或开启制动阀回路133。制动阀回路133具有对相位器移向提前或者延迟的完整控制，直到叶片104到达中间相位角位置。制动模式下的第三功能是排空锁定销回路123，以允许中间锁定销143接合壳体组件100的端板中的凹口142。应注意，端部锁定销147也被排空并且被端部锁定销弹簧144弹簧偏置至解锁位置。中间相位角位置或中间位置是叶片104在限定了壳体组件100与转子组件105之间的室的提前壁102a与延迟壁103a之间的位置。中间相位角位置可以是在提前壁102a与延迟壁103a之间的任何位置，并且通过制动通道128和134相对于叶片104的位置来确定。

基于脉宽调制可变力螺线管107的占空比，阀芯111沿其冲程移动至相应位置。当可变力螺线管107的占空比为约40%、60%或大于60%时，阀芯111将移动至分别与提前模式/提前锁定模式、零位模式和延迟模式对应的位置，并且先导阀130将被加压并且移动至并保持在第一位置，液压制动回路133将被关闭，并且中间锁定销143将被加压并且被释放至解锁位置。在延迟锁定模式或端部停止锁定模式下，端部锁定销147被加压并且接合壳体组件100的端板的凹口141。

当可变力螺线管107的占空比为0%时，阀芯111移动至制动模式，使得先导阀130排空并移动至第二位置，液压制动回路133将开启，并且中间锁定销143排空并与凹口142接合。端部锁定销147也通过线路146向排放线路121排空，使得端部锁定销弹簧144偏置端部锁定销147使其脱离凹口141，并因此处于解锁位置。选择0%占空比作为沿着阀芯冲程以打开液压制动回路133、排放先导阀130以及排放并使中间锁定销143与凹口142接合的极端部位置，这是因为如果失去动力或控制，相位器将默认处于锁定位置。应注意，以上所列的占空比百分数是示例并且可以改变它们。此外，如果需要，在100%的占空比下，液压制动回路133可以开启，先导阀130排空以及中间锁定销143排空并且与凹口142接合。

当占空比设置为大于60%时，相位器的叶片朝向延迟位置移动和/或处于延迟位置。对于延迟位置，阀芯冲程或者阀芯相对于套筒的位置在3.5与5mm之间。

当占空比设置为在40-60%之间时，相位器的叶片朝向提前位置移动和/或处于提前位置。对于提前位置，阀芯冲程或者阀芯相对于套筒的位置在2与3.5mm之间。

相位器的保持位置优选地出现在相对于壳体的叶片的延迟和提前位置之间。阀芯的冲程或阀芯相对于套筒的位置为3.5mm。

当占空比为0%时，相位器的叶片处于中间位置或者中间相位角位置。阀芯冲程（阀芯相对于套筒的位置）为0mm。

图6示出了全延迟位置或延迟端部停止位置的延迟锁定位置下的第二实施例的相位器。该相位器类似于图2的相位器，具有增设到线路146的蓄压器200。由于期望端部锁定销147后的油可以比希望更快地漏出，以允许端部锁定销147在热发动机重启之前脱离，蓄压器200可以与锁定销切换回路123的线路146流体连通。在发动机关闭后，蓄压器200增加了端部锁定销147与凹口141接合的时间。蓄压器200是压力存储容器，其中由外部源201，202在压力下保持不可压缩液压流体。在本实施例中，外部源是弹簧201偏置活塞202。外部源还可以是弹簧、提升的重物或压缩气体。其他位置（例如，零位模式（保持位置），提前模式，延迟模式以及制动模式）如上述相对于图1，图3，图4和图5所述，并通过引用并入本文中。

应注意，在图6中，当蓄压器200放置在线路146中时，蓄压器200还可以与线路119以及119a连通，并产生类似结果。

图7示出了全延迟位置或延迟端部停止位置的延迟锁定位置下的第三实施例的相位器。该相位器类似于图6相位器，具有增设到线路146的蓄压器200。该相位器与图6的相位器的区别在于入口止回阀118的布置。在图7的相位器中，流体从来源S供给到中间锁定销143和端部锁定销147，并流经如图1-图5所示的入口止回阀118之前相对位置的入口止回阀118。

应注意，在图6中，当蓄压器200放置在线路146中时，蓄压器200还可以与线路119、119a或119b连通，并产生类似结果。

应注意，虽然将图6-图7中的端部停止锁定模式描述为将相位器锁定在全延迟位置，但是全延迟位置可以被替换为相位器在全提前位置的锁定。在该位置，如图8所示，全提前位置是叶片104接触延迟壁103a或者基本上接近延迟壁103a，并且可以称为叶片的“提前端部停止位置”。

图9-图15示出了根据滑阀位置的TA VCT相位器的操作模式。图中所示的位置限定了VCT相位器移动的方向。应该理解的是，相位器控制阀具有无限数量的中间位置，这样，控制阀不仅控制VCT相位器移动的方向，而且根据离散的阀芯位置，控制VCT相位器改变位置的速度。因此，应该理解，相位器控制阀还可以在无限的中间位置操作，且不限于图中所示的位置。

来自于油供应源140的油压移动叶片104。根据所需的移动方向，控制阀209通过允许流体从供应源140流到提前室102且从延迟室103流到排放线路122或者从供应源140流到延迟室103且从提前室102流到排放线路121，从而允许相位器中的叶片104移动。

相位器的壳体组件100具有用于接受驱动力的外圆周101，内端板（未示出）以及外端板（未示出）。转子组件105连接至凸轮轴并且同轴地位于壳体组件100内。转子组件105具有叶片104，叶片104将在壳体组件100和转子组件105之间形成的室分成提前室102和延迟室103。叶片104能旋转以改变壳体组件100和转子组件105的相对角位置。

此外，还存在液压制动回路233（未示出）以及锁定销回路123（未示出）。如上所讨论的液压制动回路233和锁定销回路123基本上是一个回路，但为了简单起见将被分开讨论。

液压制动回路233包括弹簧131加载的先导阀130，以及将提前室102连接至先导阀130和共用线路214的提前制动线路128，将延迟室103连接至先导阀130的延迟制动线路134，以及连接至先导阀130和共用线路214的线路129。应当注意的是在该相位器中，共用线路214仅连接至先导阀130并且不直接连接至控制阀209。共用线路214进一步与提前止回阀108和延迟止回阀110流体连通。提前止回阀108和延迟止回阀110防止来自提前室102和延迟室103的流体进入线路129和液压制动回路233。

无论先导阀130是打开或关闭，提前止回阀108和延迟止回阀110总是防止油进入线路129。当先导阀130关闭时，先导阀130防止提前制动线路128和延迟制动线路134顺流。止回阀108和110总是防止回流。

提前制动线路128和延迟制动线路134与叶片104保持预定的距离或长度。先导阀130在转子组件105中并且通过线路132与锁定销回路123和线路119a流体连接。锁定销回路123包括中间锁定销143、中间锁定销弹簧139、线路132、先导阀130、供应线路119a、线路145、排放线路121、线路146、端部锁定销147以及端部锁定销弹簧144。

中间锁定销143和端部锁定销147可滑动地容纳在转子组件105的孔中，并且更优选地在叶片104的孔中。中间锁定销143的端部部分通过中间锁定销弹簧139被弹簧偏置向并且装配到壳体组件100的端板中的凹口142内。端部锁定销147的端部部分被偏置远离凹口141并且液压地偏置向凹口141并且装配到壳体组件100的端板中的凹口141内。液压制动回路233的打开和关闭以及锁定销回路123的加压均由相位控制阀209的切换/移动来控制。

虽然中间锁定销143和端部锁定销147是整体锁定销回路123的部分，但存在独立模式，其中端部锁定销147被排空，而中间锁定销被加压或填充。例如，如图9所示，当阀芯被充满或正朝向提前位置移动时，中间锁定销143被加压或填充，将中间锁定销143移动至解锁位置并且端部锁定销147被排空或未被填充，将端部锁定销移动至解锁位置。在低占空比期间，如图11所示，中间锁定销143被加压或填充，将中间锁定销143移动至解锁位置并且端部锁定销147也被加压或填充，将端部锁定销147移动至锁定位置。在0%的占空比期间，如图13所示，中间锁定销143和端部锁定销147均被排空或未被填充，使得中间锁定销143移动至锁定位置并且端部锁定销147移动至解锁位置。

控制阀209，优选地滑阀，包括阀芯211，阀芯211具有可滑动地容纳在套管116中的圆柱形环带211a、211b、211c、211d、211e。控制阀可以位于相位器的较远处，而位于转子组件105的孔内，转子组件105在凸轮轴或相位器的中心螺栓中导向。阀芯的一端与弹簧115接触并且阀芯的另一端与脉冲宽度调制可变力螺线管（VFS）107接触。还可以通过改变电流或电压或其他可适用的方法对螺线管107进行线性控制。此外，阀芯211的相对端可以接触并且受到马达或代替可变力螺线管107的其他致动器影响。

控制阀209的位置由发动机控制单元（ECU）106控制，ECU106控制可变力螺线管107的占空比。ECU106优选地包括中央处理单元（CPU），该CPU运行各种计算程序，用于控制发动机、存储器以及用于与外部设备和传感器交换数据的输入端口和输出端口。

阀芯211的位置受弹簧115和由ECU106控制的螺线管107的影响。下文将详细讨论关于相位器控制的更多细节。阀芯211的位置控制相位器的运动（例如，朝向提前位置、保持位置、延迟位置或延迟锁定位置的移动）以及锁定销回路123和液压制动回路233是否打开（开）或关闭（关）以及中间锁定销143或端部锁定销147是否处于锁定位置或解锁位置。换言之，阀芯211的位置主动控制先导阀130。控制阀209具有提前模式、延迟模式、延迟锁定模式、零位模式（保持位置）以及制动模式。

在提前模式中，阀芯211移动到某位置，使得流体可以从供应源源140经过阀芯211进入提前室102。阀芯211阻止流体流出提前室102。延迟室103内的流体通过阀芯211排到排放线路122。制动阀回路133切断或关闭。锁定销147和143均处于解锁位置。

在延迟模式中，阀芯211移动到某位置，使得流体可以从供应源140经过阀芯211进入延迟室103。阀芯211阻止流体流出延迟室103。提前室102内的流体通过阀芯211排到排放线路121。制动阀回路233切断且锁定销147和143均处于解锁位置。

在零位模式中，阀芯211移动到阻止流体流出提前室102和延迟室103的位置，且制动阀回路233切断。

在延迟锁定模式或端部停止锁定模式中，叶片104已经移动至全延迟位置或延迟端部停止位置,，且来自提前室102的流体流经阀芯211至排放线路121。流体仍从供应源140被提供至延迟室。在该模式中，制动回路处于切断状态，且端部锁定销147被加压，从而导致弹簧144压缩且使得端部锁定销147接合端板的凹口141并移动到锁定位置。“全延迟位置”被定义为叶片104接触室117的提前壁102a，或基本上接近提前壁102a，且可被称为叶片的“延迟端部停止位置”。

在制动模式下，产生三种功能。制动模式下的第一个功能是阀芯211移动至某位置，在该位置，阀芯环带211b阻止来自线路113和延迟室103的流体流出至排放线路122，且阀芯环带211d阻止来自线路112和提前室102的流体排出至排放线路121，从而有效地消除控制阀209对相位器的控制。制动模式下的第二个功能是打开或开启制动阀回路233。制动阀回路233完全控制相位器提前或延迟移动叶片104，直到中间相位角位置为止。制动模式下的第三个功能是排空锁定销回路123，以允许中间锁定销143接合壳体组件100的端板中的凹口142。应当注意，端部锁定销147也被排空并且被端部锁定销弹簧144弹簧偏置至解锁位置。中间相位角位置或中间位置为，当叶片104处于限定壳体组件100与转子组件105之间的室的提前壁102a与延迟壁103a之间的位置时。中间相位角位置可以是在提前壁102a与延迟壁103a之间的任何位置，并且通过制动通道128和134相对于叶片104的位置来确定。

基于脉宽调制可变力螺线管107的占空比，阀芯211沿其冲程移动至对应位置。当脉宽调制可变力螺线管107的占空比为约40%、60%或大于60%时，阀芯211将移动至分别与延迟模式/延迟锁定模式、零位模式和提前模式对应的位置，并且先导阀130将被加压并且移动至第一位置并保持在该位置，液压制动回路233将关闭，并且中间锁定销143将加压并且释放至解锁位置。在延迟锁定模式或端部停止锁定模式下，端部锁定销147被加压并且接合壳体组件100的端板的凹口141。

当脉宽调制可变力螺线管107的占空比为0%时，阀芯211移动至制动模式，使得先导阀130排空并移动至第二位置，液压制动回路233将开启，并且中间锁定销143排空并与凹口142接合。端部锁定销147也通过线路146向排放线路121排空，使得端部锁定销弹簧144偏置端部锁定销147，使其脱离凹口141，从而处于解锁位置。选择0%占空比作为沿着阀芯冲程以打开液压制动回路133、排空先导阀130以及排空并接合中间锁定销143与凹口142的极端位置，因为如果失去动力或控制，相位器将默认处于锁定位置。应当注意，以上所列的占空比百分比是示例，并且可以将其改变。此外，如果需要，在100%的占空比下，液压制动回路233可以开启、先导阀130排空且中间锁定销143排空并且与凹口142接合。

当占空比设置为大于60%时，相位器的叶片朝向提前位置移动和/或处于提前位置。对于提前位置，阀芯冲程或者阀芯相对于套筒的位置在3.5与5mm之间。

图9示出朝向提前位置移动的相位器。为了向提前位置移动，占空比增加至大于60%，阀芯211上的VFS107的力增加，且阀芯211被处于提前模式的VFS107移动至左侧，直到弹簧115的力与VFS107的力平衡。

在提前模式中，阀芯环带211c防止来自于提前室102及来自供应源的流体排放进排放线路121中。流体通过泵140从供给源S供应到相位器，并进入线路119。如果控制阀209在凸轮轴中，则线路119可以通过轴承钻通。线路119分成两条线路119a和119b。线路119b通向入口止回阀118和控制阀209。流体从线路119b通过阀芯环带211b和211c之间的阀芯211并通过线路112供给到提前室102。同时，在延迟室103中的流体通过线路113以及阀芯环带211a和211b之间的阀芯211排放到排放线路122。阀芯环带211b阻止流体从供给源140供应到延迟室103。在提前室102中的流体朝向延迟壁103a移动叶片104。

线路119a通向两个不同的线路，即通向端部锁定销147的线路146以及通向中间锁定销143的线路145。线路145进一步分支成通向先导阀130的线路132。线路119a中的流体压力移动穿过环带211d和211e之间的阀芯211进入线路145，以抵靠中间锁定销弹簧139将中间锁定销143偏置到释放位置。线路145中的流体还流经线路132并且抵靠弹簧131对先导阀130加压，以移动先导阀130至如图9所示的延迟制动线路134、提前制动线路128以及线路129被阻塞且制动回路关断的位置。同时，来自于线路146的流体与端部锁定销147流体连通，并被排到阀芯环带211d和211c之间的排放线路121，这样，端部锁定销弹簧144偏置端部锁定销147使其与凹口141脱离，并因此处于解锁位置。排放线路121被阀芯环带211d阻塞以防止线路145排空。

当占空比设置为在40-60%之间时，相位器的叶片朝向延迟位置移动和/或处于延迟位置。对于延迟位置，阀芯冲程或者阀芯相对于套筒的位置在2与3.5mm之间。

图10示出朝向延迟位置移动的相位器。为了朝向延迟位置移动，将占空比改变为大于40%但小于60%，VFS107在阀芯211上的力降低，且阀芯211通过弹簧115移动，直到弹簧115的力平衡VFS107的力。

在延迟模式中，阀芯环带211b防止来自于延迟室103及供给源S的流体排放进排放线路122中。流体通过泵140从供给源S供应到相位器，并进入线路119。如果控制阀209在凸轮轴中，则线路119可以通过轴承钻通。线路119分成两条线路119a和119b。线路119b通向入口止回阀118和控制阀209。流体从线路119b通过阀芯环带211b和211c之间的阀芯211并通过线路113供给到延迟室103。同时，在提前室102中的流体通过线路112以及阀芯环带211c和211d之间的阀芯211排放到排放线路121。阀芯环带211c阻止流体从供给源140供应到提前室102。在延迟室103中的流体朝向提前壁102a移动叶片104。

线路119a通向两个不同的线路，即通向端部锁定销147的线路146以及通向中间锁定销143的线路145。线路145进一步分支成通向先导阀130的线路132。线路119a中的流体的压力移动穿过环带211d和211e之间的阀芯211进入线路145，以抵靠中间锁定销弹簧139将中间锁定销143偏置到释放位置，从而给锁定销回路123填充流体。线路145中的流体还流经线路132并且抵靠弹簧131对先导阀130加压，以将先导阀130移动至延迟制动线路134、提前制动线路128以及线路129被阻塞且制动回路关断的位置。利用来自于线路119a的流体给线路146加压，且端部锁定销147将保持部分地抵靠弹簧144偏置在释放位置，直到，如图10所示，端板的凹口141与端部锁定销147对齐。排放线路121被阀芯环带211d阻塞以防止线路145和146排空。

当占空比设置为在40-60%之间时，相位器的叶片朝向延迟锁定位置移动和/或处于延迟锁定位置。对于延迟锁定位置，阀芯冲程或者阀芯相对于套筒的位置大约是2mm。

图11示出了全延迟位置或延迟端部停止位置的延迟锁定位置的相位器。为了向全延迟位置移动，将占空比改变为大于40%但小于60%，在阀芯211上的VFS107的力降低，且阀芯211通过弹簧115在图中的端部停止锁定模式下向右移动，直到弹簧115的力平衡VFS107的力。

在所示的端部停止锁定模式中，阀芯环带211b防止来自于延迟室103及供给源S的流体排放进入排放线路122中。流体通过泵140从供给源S供应到相位器并进入线路119。如果控制阀209在凸轮轴中，则线路119可以通过轴承钻通。线路119分成两条线路119a和119b。线路119b通向入口止回阀118和控制阀209。流体从线路119b通过阀芯环带211b和211c之间的阀芯211并通过线路113供给到延迟室103。同时，在提前室102中的流体通过线路112以及阀芯环带211c和211d之间的阀芯211排放到排放线路121。阀芯环带211c阻止流体从供给源140供应到提前室102。在延迟室103中的流体朝向提前壁102a移动叶片104。应当注意，端部停止锁定模式类似于图10中的延迟模式，不同的是，叶片104被移动至大概接触提前壁103a，使得端部锁定销147与壳体组件100的端板的凹口141对准并接合。端部锁定销147与壳体组件100的端板的凹口141的接合将叶片104相对于转子组件105锁定在某位置，在该位置叶片104在行程的最末端。中间锁定销143保持在释放位置。排放线路121被阀芯环带211d阻塞，从而防止线路145和146排空。

线路145中的流体还流经线路132并且抵靠弹簧131对先导阀130加压，以将先导阀130移动至延迟制动线路134、提前制动线路128以及线路129被阻塞且制动回路关断的位置。

在热发动机关闭前，使用压力将端部锁定销147接合或锁定。阀芯211将保持在2mm（端部停止锁定模式）位置，从而将油滞留在端部锁定销147的后面，并且保持端部锁定销147的接合状态，只要油依然在锁定销室内一直如此。如果发动机进入客户触发的“车钥熄火”模式，而非发动机控制的停机模式（比如“停止-启动”发动机技术中所用的模式），那么在“车钥熄火”模式下，控制阀209将移到零位置，从而排空并释放全停止锁定。这将使得相位器在下一个发动机启动循环中返回到最佳冷启动位置。

相位器的保持位置优选地出现在相对于壳体的叶片的延迟位置和提前位置之间。相对于套筒的阀芯的冲程或阀芯的位置是3.5mm。

图12示出处于零点位置的相位器。在该位置，可变力螺线管107的占空比约为60%，并且在阀芯211的一个端部上的VFS107的力等于在保持模式下的阀芯211的相对端部上的弹簧115的力。环带211b和211c允许少量流体从供给源S经由线路119和入口止回阀118进入线路119b，经由阀芯211分别进入通向提前室102和延迟室103的线路112和113。

线路119a通向线路145并且通向中间锁定销143。线路145进一步分支成通向先导阀130的线路132。线路119a中的流体压力移动穿过环带211d和211e之间的阀芯211进入线路145，以抵靠中间锁定销弹簧139将中间锁定销143偏置到释放位置。线路145中的流体还流经线路132并且对抵靠弹簧131的先导阀130加压，以将先导阀130移动至延迟制动线路134、提前制动线路128以及线路129被阻塞且制动回路关断的位置。排放线路121被阀芯环带211d阻塞以防止线路145排空。流体还从线路119a被提供至线路146。即使端部锁定销147加压至锁定，端部锁定销147也不能相对于转子组件105锁定壳体组件100，因为用于接收端部锁定销147的凹口141仅仅存在于叶片104行程的最末端。因此，端部锁定销147保持在解锁位置。

当占空比为0%时，相位器的叶片处于中间位置或者中间相位角位置。阀芯冲程（阀芯相对于套筒的位置）的位置为0mm。

图13示出处于中间位置或者中间相位角位置的相位器，其中可变力螺线管的占空比为0%时，滑阀209处于制动模式，先导阀130通过阀芯排到通向储液槽或排放口的排放线路121，并且液压制动回路233打开或开启。

根据可变力螺线管107的占空比改变至0%之前叶片104的位置，提前制动线路128或者延迟制动线路134将分别暴露于提前室102或延迟室103。另外，如果发动机异常关闭（例如，发动机失速），则当发动机运转时，可变力螺线管107的占空比将为0%，转子组件105将经由制动回路233移动至中间位置或中间相位角位置，并且中间锁定销143将在中间位置或中间相位角位置处接合，而无论发动机的异常关闭之前叶片104相对于壳体组件100的位置如何。

在没有使用电子控制器的情况下相位器默认处于中间位置或中间相位角位置的能力允许相位器移动至中间位置或中间相位角位置，即使在发动机启动期间当电子控制器通常没有用于控制凸轮相位器位置时也是如此。另外，由于相位器默认处于中间位置或中间相位角位置，所以这提供了故障安全位置，特别是若失去控制信号或动力时，可保证发动机在对VCT相位器能够启动并运转，即使在没有主动控制时也是如此。由于发动机启动时相位器处于中间位置或中间相位角位置，因此使相位器的相位行程更长成为可能，这提供了校准机会。在现有技术中，不可能存在较长行程的相位器或较长的相位角，由于在发动机运转和启动时不存在中间位置或中间相位角位置，因此发动机在极端提前或延后停止时启动有困难。

当可变力螺线管107的占空比恰设置为0%时，阀芯211上的VFS上的力减小，并且弹簧115使阀芯211移动至阀芯行程的远右端至制动模式。通过阀芯环带211e防止流体从线路119a流至线路145，从线路132流至先导阀130。由于流体不能流至线路145和线路132，因此先导阀130排到排放线路121，以通过通向线路129和共用线路214的先导阀130打开提前制动线路128与延迟制动线路134之间的通道，换言之，打开或开启液压制动回路233。利用来自线路132和线路145的流体的排放，中间锁定销弹簧139偏置所述中间锁定销143以接合壳体组件100的端板中的凹口142，并且锁定相对于转子组件105的壳体组件100。同时，流体还通过排放线路121从线路146排放。利用流体排放，端部锁定销弹簧147偏置端部锁定销147至释放、解锁的位置。

流体也从线路119b通过阀芯环带211c，阀芯环带211c限制来自供应源S的油流至提前线路112和延迟线路113，但允许连续少量的流体进入提前室102和延迟室103。可以通过阀芯环带211d防止流体从提前室102和提前线路112排放。通过阀芯环带211b也可以防止流体从延迟室103和延迟线路113排放，有效地消除控制阀209对相位器的控制。

如果叶片104位于壳体组件100内附近或处于如图14所示的提前位置，并且提前制动线路128暴露于提前室102，那么来自提前室102的流体将流入提前制动线路128并通过打开的先导阀130及到达通向共用线路214的线路129。流体从共用线路214流经延迟止回阀110并流入延迟室103，从而相对于壳体组件100移动叶片104以切断或阻塞提前制动线路128，防止进入提前室102。由于转子组件105切断提前制动线路128和提前室102，叶片104移动到在壳体组件100和转子组件105之间形成的室内的中间位置或者中间相位角位置。

如果叶片104位于壳体组件100内附近或处于如图15所示的延迟位置，并且延迟制动线路134暴露于延迟室103，那么来自延迟室103的流体将流入延迟制动线路134并通过开启的先导阀130及到达通向共用线路214的线路129。流体从共用线路214流经提前止回阀108并流入提前室102，从而相对于壳体组件100移动叶片104以切断延迟制动线路134到达延迟室103。由于转子组件105从延迟室103切断延迟制动线路134，叶片104移动到在壳体组件100和转子组件105之间形成的室内的中间位置或者中间相位角位置。

应注意的是，虽然将端部停止锁定模式描述为将相位器锁定在全延迟位置或延迟端部停止位置，但是全延迟位置可以替换为将相位器锁定在全提前位置或提前端部停止位置。在该位置，“全提前位置”被定义为当叶片104接触延迟壁103a或基本上接近所述延迟壁103a并且可被称为叶片的“提前端部停止位置”。

图16-图19示出了另一个实施例中凸轮扭矩致动式相位器的位置。由打开和关闭发动机阀门的力所引起的凸轮轴的扭矩反转使叶片104移动。提前室102与延迟室103布置为抵抗凸轮轴中的正负扭矩脉冲，并可替代地通过凸轮扭矩加压。根据所需的移动方向，通过允许流体从提前室102流到延迟室103或从延迟室103流到提前室102，控制阀309使相位器中的叶片104移动。

相位器的壳体组件100具有用于接受驱动力的外圆周101、内端板（未示出）以及外端板（未示出）。转子组件105连接至凸轮轴并且同轴地位于壳体组件100内。转子组件105具有叶片104，叶片104将在壳体组件100和转子组件105之间形成的室分成提前室102和延迟室103。叶片104能旋转以改变壳体组件100和转子组件105的相对角位置。

端部锁定销347可滑动地容纳在转子组件105的孔中，并且更优选地在叶片104的孔中。端部锁定销347的端部被弹簧偏置远离凹口141，并且液压偏置朝向凹口141偏置以及装配到壳体组件100的端板中的凹口141内。端部锁定销347的加压通过控制阀309的运动来控制。

控制阀309，优选地滑阀，包括阀芯311，该阀芯具有可滑动地容纳在套管116中的阀芯环带311a、311b、311c。控制阀309可以位于相位器的较远位置，在转子组件105的孔内，该转子组件在凸轮轴中导向，或在相位器的中心螺栓中。阀芯的一端与弹簧115接触，并且阀芯的相对端与脉冲宽度调制可变力螺线管（VFS）107接触。螺线管107可以通过改变电流或者电压或者其他适用的方法进行线性地控制。此外，阀芯311的相对端能够接触并且受发马达或者其他代替可变力螺线管107的致动器的影响。

控制阀309的位置由发动机控制单元（ECU）106控制，该发动机控制单元控制可变力螺线管107的占空比。ECU106优选地包括中央处理单元（CPU），该中央处理单元运行用于控制发动机、存储器以及用于与外部设备和传感器交换数据的输入端口和输出端口的各种计算程序。

阀芯311的位置受弹簧115和中央处理单元106控制的螺线管107的影响。以下将详细讨论关于所述相位器的控制的更多细节。阀芯311的位置控制相位器的运动（如，向提前位置的移动、保持位置、延迟位置或者延迟的闭锁位置），以及端部锁定销347是在锁定位置或是打开位置。控制阀309具有提前模式、延迟模式、延迟锁定模式和零位模式（保持位置）。

在提前模式中，阀芯311移动到这样一个位置使得流体可从延迟室103通过阀芯311流到提前室102中，阻止流体从提前室102流出。端部锁定销347处于解锁位置。

在延迟模式中，阀芯311移动到这样一个位置使得流体可从提前室102通过阀芯311流到延迟室103中，阻止流体从延迟室103流出。端部锁定销147处于解锁位置。

在零位模式中，阀芯311移动到这样一个位置，该位置阻止流体从提前室102和延迟室103流出。

在延迟锁定模式或者端部停止锁定模式中，叶片104已经移动到全延迟位置，并且流体继续从提前室102通过阀芯311流到延迟室103，且阻止流体从延迟室103流出。在该模式中，端部锁定销347被加压，从而导致弹簧344压缩并且使得端部锁定销347接合端板的凹口341并且移动到锁定位置。“全延迟位置”被定义为当叶片104接触腔室117的提前壁102a或者基本上接近提前壁102a时，并且可称为叶片的“延迟端部停止位置”。

基于脉冲宽度调制可变力螺线管107占空比，阀芯311沿着其冲程移动到对应的位置。当可变力螺线管107的占空比为约40%、60%并且大于60%时，阀芯311将移动到这样一个位置，该位置分别与延迟模式/延迟锁定模式、零位模式和提前模式相对应。在延迟锁定模式或者端部停止锁定模式中，端部锁定销347被加压并且接合壳体组件100端板的凹口341。应当注意，以上所列的占空比百分数是示例，并且可被改变。

当占空比设置为大于60%，相位器的叶片朝向提前位置移动和/或处于提前位置。对于提前位置，阀芯的行程或者阀芯相对于套筒的位置在3.5与5mm之间。

图16示出了朝向提前位置移动的相位器。为了移向提前位置，占空比增加到大于60%，在阀芯311上的可变力螺线管107的力增加并且阀芯311在提前模式中被可变力螺线管107移动到右侧，直到弹簧115的力与可变力螺线管107的力相平衡。在示出的提前模式中，阀芯环带311a阻塞线路112，并且线路113和线路114开启。凸轮轴扭矩对延迟室103加压，导致流体从延迟室103移动到提前室102中，并且叶片104向延迟壁103a移动。流体通过线路113从延迟室103流出到在阀芯环带311a与阀芯环带311b之间的控制阀309，并再回流到共用线路114和通向提前室102的线路112。

补充油通过泵140从供给源S供给相位器以补充泄漏并且进入线路119。如果控制阀309在凸轮轴中，则线路119可以通过轴承钻通。线路119分成两条线路119a和119b。

线路119a通向线路346并且通向端部锁定销347。线路119b通向入口止回阀118和控制阀309。流体从控制阀309通过提前止回阀108进入线路114，并流到提前室102。

在线路119a内的流体的压力被阀芯环带311b阻塞并且防止来自线路113的流体排到排放线路121。来自与端部锁定销347流体连通的线路346的流体排到阀芯环带311b和阀芯环带311c之间的排放线路121，使得端部锁定销弹簧344偏置端部锁定销347使其脱离凹口341并且因此处于解锁位置。阀芯环带311a阻止任何流体从提前室103和线路112排放。

当占空比设置在40-60%之间时，相位器的叶片朝向延迟位置移动和/或处于延迟位置。对于延迟位置，阀芯的冲程或阀芯相对于套筒的位置是在2与3.5mm之间。

图18示出了朝向延迟位置移动的相位器。为了朝向延迟位置移动，占空比变为大于40%但小于60%，VFS107在阀芯311上的力降低，且阀芯311通过弹簧115移动，直到弹簧115的力平衡了VFS107的力。在延迟模式下，阀芯环带311b阻塞线路113，而线路112和线路114开启。凸轮轴扭矩对提前室102加压，使得提前室102中的流体移动到延迟室103内，且叶片104朝向提前室壁102a移动。流体通过线路112从提前室102排出到阀芯环带311a和阀芯环带311b之间的控制阀309，并再回流到共用线路114和通向延迟室103的线路113。

补充油通过泵140从供给源S供给相位器以补充泄漏并进入线路119。线路119分成两条线路119a和119b。线路119a通向线路346并且通向端部锁定销347。线路119b通向入口止回阀118和控制阀309。

流体从控制阀309通过延迟止回阀110进入线路114，并流到延迟室103内。线路119a内的流体的压力被阀芯环带311b阻塞并且防止来自线路112的流体排向排放线路121。来自线路346的流体与端部锁定销347流体连通并且用来自供给源140的流体对其加压。应当注意的是，当凹口341未对齐以容纳端部锁定销347的端部时，端部锁定销347不处于锁定位置。阀芯环带311b阻止任何流体从延迟室103和线路113排放。

当占空比设置在40-60%之间时，相位器的叶片朝向延迟锁定位置移动和/或处于延迟锁定位置。对于延迟锁定位置，阀芯的冲程或阀芯相对于套筒的位置是大约2mm。

图17示出了在全延迟位置或延迟端部停止位置的延迟锁定位置下的相位器。为了朝向全延迟位置移动，占空比变为大于40%但小于60%，VFS107在阀芯311上的力降低，且在图中阀芯311通过弹簧115在端部停止锁定模式中移动到左侧，直到弹簧115的力平衡了VFS107的力。在示出的端部停止锁定模式下，阀芯环带311b阻塞线路113，而线路112和线路114开启。凸轮轴扭矩对提前室102加压，使得提前室102中的流体移动到延迟室103内，且叶片104朝向提前室壁102a移动。流体通过线路112从提前室102排出到阀芯环带311a和阀芯环带311b之间的控制阀309，并再回流到共用线路114和通向延迟室103的线路113。当叶片104接触到提前壁102a或基本上接近提前壁102a时，相位器处于全延迟位置，并且可以称为叶片的“延迟端部停止位置”。

补充油通过泵140从供给源S供给相位器以补充泄漏并进入线路119。线路119分成两条线路119a和119b。线路119b通向入口止回阀118和控制阀309。流体从控制阀309通过延迟止回阀110进入线路114，并流到延迟室103内。

线路119a通向线路346并且通向端部锁定销347。线路346中的流体将端部锁定销347偏置入端板171的凹口341内并处于锁定位置，相对于转子组件105锁定壳体组件100。排放线路121被阀芯环带311c阻塞而防止线路346排空。

刚好在发动机熄火前，包括发动机熄火和客户启动“车钥熄火”，端部锁定销347利用压力接合或被锁定。在发动机启动期间，刚好在发动机熄火和客户启动“车钥熄火”之前，相位器可以移动到与相位器被锁定的位置不同的启动位置。这可证明对“多用燃料”车辆是有利的，其中不同的乙醇水平在于向车辆提供燃料并且基于这些乙醇水平，相位器的不同启动位置是有利的。

相位器的保持位置优选地出现在相对于壳体的叶片的延迟位置和提前位置之间。阀芯的冲程或阀芯相对于套筒的位置是3.5mm。

图19示出了相位器处于零点位置。在该位置，可变力螺线管107的占空比为约60%，并且在阀芯311的一个端部上的VFS107的力等于在保持模式下的阀芯311的相对端部上的弹簧115的力。环带311a和环带311b分别阻止来自线路112和线路113的流体的流动。补充油通过泵140从供给源S供给相位器以补充泄漏并进入线路119。

线路119分成两条线路119a和119b。线路119b通向入口止回阀118和控制阀309。从控制阀309，流体通过止回阀108、110中的任一者进入共用线路114，并且流到提前室102或延迟室103。线路346中的流体通过排放线路121在阀芯环带311b和阀芯环带311c之间排空。线路346的排空允许端部锁定销弹簧344远离凹口341将端部锁定销347偏置到解锁位置。

虽然图14至图17将端部停止锁定模式示出并描述为处于延迟位置中，但当叶片104与延迟壁103a接触或基本上接触时，端部停止锁定模式还可处于全提前模式中。

因此，应理解，本文中所述本发明的实施例仅示出本发明的原理的应用。本文中对所示出实施例细节的参考并不打算限制权利要求的范围，权利要求自身叙述认为是本发明的实质的那些特征。

Claims (7)

1.一种用于内燃发动机的可变凸轮定时机构，所述机构具有带有用于接收驱动力的外圆周的壳体组件和用于连接到凸轮轴的转子组件，所述转子组件具有同轴定位在所述壳体内的多个叶片，其中所述壳体组件和所述转子组件界定至少一个室，所述至少一个室由叶片分成具有提前壁的提前室和具有与所述提前壁相对的延迟壁的延迟室，所述叶片在所述室内的运动用于通过来自控制阀的流体且通过凸轮扭矩来改变所述壳体组件和所述转子组件的相对角位置，所述机构包括：

端部锁定销，其能滑动地位于所述转子组件或所述壳体组件中的一者中，所述端部锁定销能从其中所述端部部分未接合所述转子组件或所述壳体组件中的另一者中的凹口的解锁位置移动到其中端部部分接合所述凹口的锁定位置，将所述壳体组件和所述转子组件的所述相对角位置锁定在锁定位置处；所述端部锁定销通过弹簧朝向所述解锁位置偏置；

当所述叶片处于提前端部位置时，所述端部锁定销的所述锁定位置处于端部位置处；

所述控制阀能移动到：

延迟模式，其中将流体输送到所述延迟室且未将流体输送到所述端部锁定销，使得所述端部锁定销通过所述弹簧移动到所述解锁位置；

提前模式，其中将流体输送到所述提前室且流体加压所述端部锁定销使其朝向锁定位置移动；以及

端部停止锁定模式，其中将流体输送到所述提前室，并且所述端部锁定销处于所述锁定位置中。

2.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的可变凸轮定时机构，其中所述控制阀由ECU操作，使得当所述内燃发动机停止在停止-启动模式中时，所述控制阀移动到所述端部停止锁定模式，且当所述叶片处于所述提前端部位置中时，所述端部锁定销处于锁定位置中。

3.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的可变凸轮定时机构，其中，所述控制阀具有制动模式，并且能通过可变力螺线管在所述提前模式、所述延迟模式、所述端部停止锁定模式和所述制动模式之间移动。

4.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的可变凸轮定时机构，其中所述端部锁定销处于所述壳体组件中，并且所述凹口处于所述转子组件中。

5.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的可变凸轮定时机构，其中所述端部锁定销处于所述转子组件中，并且所述凹口处于所述壳体组件中。

6.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的可变凸轮定时机构，其还包括在与所述端部锁定销流体连通的供应线路中的止回阀。

7.根据权利要求1所述的用于内燃发动机的可变凸轮定时机构，其中当所述叶片处于所述提前端部位置中时，所述端部停止锁定模式将所述机构锁定在全提前位置处。