CN1203247C

CN1203247C - 可动阀装置

Info

Publication number: CN1203247C
Application number: CNB018021352A
Authority: CN
Inventors: 前洋介; 村田彻郎; 石原基固
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: US6615779B2; DE60118930T2; EP1301691B1; WO2002008578A1; CN1386158A; JP2002030910A; US20020134335A1; KR20020048939A; DE60118930D1; EP1301691A1

Abstract

可动阀装置(1)包括可动阀机构(10)，液压控制阀(12)，和控制器(14)。该可动阀机构(10)根据供给的工作流体液压压力改变一空气进气阀或排气阀的开启/关闭正时。该液压控制阀(12)根据该滑阀(40)的工作状态调节供给的液压压力。该控制器(14)控制驱动该滑阀(40)的电磁阀(44)。当确定该滑阀(40)处于开始朝初始位置运动的返回状态时，执行去除异物的操作。在去除异物的操作期间，该滑阀(40)暂时作往复运动，以便去除该液压控制阀(12)内的异物。

Description

可动阀装置

技术领域

广义上说，本发明涉及一种用于一内燃机的可动阀装置，具体说，本发明涉及一种用于一具有一可动阀机构的内燃机的可动阀装置，该可动阀机构根据工作流体的液压压力改变空气阀或排气阀的工作条件。

背景技术说明

日本专利申请平8-28219公开了一种根据供给的工作流体液压压力改变一空气阀或排气阀的开/闭的可动阀机构。供给该可动阀机构的液压压力，根据一个在一液压控制阀的阀套中往复运动的滑阀的工作条件进行调节。该液压控制阀包括一个总是将该滑阀偏压到负压侧的弹簧，和一个根据一输入的控制信号将该滑阀驱动到另一侧的电磁阀。

在碎屑的处理过程中，当进入工作流体的碎屑之类的异物(杂质)在液压控制阀内产生阻塞，特别是在形成在该阀套中的排泄口和该滑阀之间的一分隔部分处产生阻塞时，可能会产生所谓的阀锁现象。因此，在上述的专利申请中，当确定异物产生阻塞时，更具体地说，当由一凸轮角度传感器检测到的凸轮实际相位与由单独计算得出的凸轮目标相位之差大于一预定的值时，进行一次去除异物的操作，这期间，该滑阀暂时作往复运动。

在日本专利申请平9-195805中公开的气阀正时调节装置中，当发动机启动或停机时，或该发动机处于怠速时，去除异物的操作是在该液压控制阀保持开启时进行的，该开启是处于一预定的开启之下，开启的时间比一预定的时间长。

根据上述分析，有必要对一内燃机用的可动阀机构进行改进。这一发明着重说明了对现有技术进行改进的必要和其他的必要，根据该发明公开的技术内容，对本技术领域的普通技术人员来说，这些必要是显而易见的。

本发明的概述

从日本专利申请平8-28219公开的内容中(该申请提出了在异物确实产生阻塞时对该异物进行去除操作)已经确定，气阀的目标正时，因去除异物的操作，可能暂时不能达到，这取决于在进行去除该异物的操作时，该滑阀的工作条件。因此，可能会导致诸如加速不足和怠速不稳之类的故障。

此外，从日本专利申请平8-28219中还可以确定：阻塞的异物的决定是根据凸轮相位的相位差作出的。然而，如果这个决定是严格地作出的，则它也可能错误地确定阻塞的发生，即使阻塞不发生，也可能产生这样的错误。在这种情况下，该滑阀不需要作往复运动，从而降低了灵敏度。在另一方面，当该决定宽松地作出时，即使在异物确实产生堵塞时也有可能错误地确定没有发生堵塞。在这种情况下，发动机的运行可能遇到障碍。换句话说，降低了发动机的输出或者可能导致发动机停机。

在另一方面，在日本专利申请平9-195805中，当去除异物的操作是在异物可能产生堵塞的情况下进行的时，如果例如在该滑阀返回到初始位置的同时时该异物产生堵塞，则发动机的稳定性可能受到不利影响。因此希望作出进一步的改进。本发明是根据这些问题作出的。

在日本专利申请平7-180514中描述了一种可动阀机构的示例。该日本专利申请描述了一种可动阀机构，在该阀机构中，空气阀或排气阀的凸轮相位由一控制器控制相对一凸轮轴变化。这里所用的控制器控制一个使一组凸轮进行转换的凸轮转换机构，及一个改变该进气阀(阀的升程)的工作角度的机构。在前述控制器中，一发动机控制单元具有一储存器或CPU，该储存器或CPU最好用于储存并执行发动机的各种控制，例如前述的滑阀驱动控制，燃油喷射时期的各种控制，喷油量和点火正时。

最好，将液压压力供给该可动阀机构的一通道，从该液压压力源引入液压压力的一通道，和一组排泄通道都形成在前述的液压压力控制阀的阀套中。根据滑阀的位置，这些通道可有选择地开启并关闭，以便调节供给该可动阀机构的液压压力。

在这种情况下，当确定在该滑阀返回初始位置时发生异物堵塞时，则该滑阀不能回到初始位置。此时，空气阀或排气阀的工作条件(开启/关闭正时)不能回到初始状态。因此，发动机不能合适地启动或怠速运行，或者停机。因此，发动机的启动显著恶化。

根据本发明一方面的内容，设置一可动阀装置用于调节一内燃机的空气控制阀。该可动阀装置基本上包括一可动阀机构，一液压控制阀和一控制器。该可动阀机构由调节空气控制阀的工作流体的液压压力进行可操作地控制。该液压控制阀可操作地连接到该可动阀机构上，以便调节供给该可动阀机构的工作流体的液压压力。该液压控制阀包括一个可往复运动地安装在一阀套中的滑阀，以便控制供给该可动阀机构的工作流体的液压压力。该控制器可操作地连接到该液压控制阀上，用于驱动并控制该阀套内的滑阀。该控制器是这样构成的，即，当该控制器确定滑阀处于开始朝初始位置运动的返回状态时，进行一次去除异物的操作。由控制器控制，滑阀暂时作往复运动，以便在去除异物的操作期间，去除该液压控制阀内的异物。

对本技术领域的普通技术人员来说，本发明的这些或其他的目的，特性和优点可从下列参照各附图作出的详细说明，即本发明的一优化实施例的详细说明中变得更清楚，明白。

附图的简要说明

现在参照各附图，这些附图构成了原始公开内容的一部分。

图1是根据本发明的实施例用于内燃机的可动阀装置的一剖视图，其对应于该滑阀处于初始状态的状态；

图2是前述实施例的一剖视图，其对应于该滑阀处于离初始位置最远的位置的状态；

图3是前述实施例的一剖视图，其对应于该滑阀处于中间位置的状态；

图4是一个表示本发明的控制流程的特性图；

图5是一个表示一控制流程的流程图，此时，根据节气门开度和怠速开关的转换的变化确定返回状态。

各优化实施例的详细说明

现在参照附图说明本发明选取的实施例。对本技术领域的普通技术人员来说，可清楚地得知：本发明的实施例的下列说明只是为了说明本发明，而不是如后续的各权利要求和其等效物那样是为了限制本发明。

首先参照附图1-3，其中示出了一种用于一内燃机的可动阀装置1，用于解析本发明的第一实施例。图中示出的该可动阀装置1用到该内燃机的一空气进气阀中。当然，对本技术领域的普通技术人员来说，从公开的内容中可以清楚地得知的是：该可动阀装置可与一空气排气阀一起使用。因此，此处所用的术语“空气控制阀”是指空气进气阀，或空气排气阀。

如图1-3所示，该可动阀装置1基本上包括一个可动阀机构10，一液压控制阀12和一控制器14。该可动阀机构10根据供给它的工作流体的液压压力改变一空气进气阀(图中未示出)的开启/关闭正时。该液压控制阀12调节供给该可动阀机构10的液压压力。该控制器14驱动并控制该液压控制阀12。因此，如下面将要详细说明的那样，该控制器14间接驱动并控制该可动阀机构10。

该可动阀机构10通过一空心螺栓18固定到一凸轮轴16的前端。该凸轮轴16按常规方式驱动该空气进气阀。该可动阀机构10基本上包括一轴部分20，一外管部分24，和一活塞26。该轴部分20与该凸轮轴16一起旋转。该外管部分24一体地形成在一凸轮链轮或凸轮皮带轮22的内圆周侧。该凸轮链轮或皮带轮22通过链条或皮带(未示出)按常规方式接收从曲轴(未示出)传递过来的旋转力。该外管部分24与该曲轴同步旋转。该活塞26为环形的，与该轴部分20的外圆周面和该外管部分24的内圆周面啮合。

为了防止反冲，该活塞26最好构成为两个件或部分26a和26b。部件26a和26b由图中未示出的一弹簧朝相互对着的方向和相互离开的方向施加偏压。第一和第二螺旋键槽由啮合部分27分别形成在该活塞26的内外圆周面上。该第一螺旋键槽与形成在该轴部分20的外圆周面上的一对应螺旋键槽配合，而该第二螺旋键槽与形成在该外管部分24的内圆周面上的一对应螺旋键槽配合。

在该活塞26的后侧，形成有一第一液压腔29，该腔被称为“滞后角腔”。在该活塞26的前侧形成一第二液压腔32，该腔被称为“提前角腔”。该滞后角腔29和该提前角腔32两者都基本上由该外管部分24的内圆周面、活塞26的轴向端部、和端盖28a和28b限定构成。如图1-3所示，该工作流体通过一第一流体通道34供给液压腔29，并通过一第二流体通道36供给液压腔32。该第一和第二流体通道34，36形成在凸轮轴16和螺栓18的内部。

活塞26根据液压腔29和32中的液压压力朝轴向运动(图1-3中的左边和右边)。活塞26的轴向运动通过前述的各螺旋键槽转换为在该轴部分20和外管部分24之间的相对旋转运动。因此，部件20和24的旋转相位连续变化。按这种方式，凸轮链轮22的旋转角的变化使凸轮16的旋转角相对该凸轮链轮22的旋转角的变化而改变。因此空气进气阀的开启/关闭正时(气阀正时)连续变化。

因此，可动阀机构10的这种布置是紧凑的，并且易于安装在发动机中。该可动阀机构10另外的优点是使用的零部件数量较少。

该液压控制阀12，根据从该控制器14来的一控制信号控制接通—断开驱动(工况控制)，可有选择地开启并关闭前述第一和第二流体通道34和36。按这种方式，活塞26的止动位置如需要和/或希望的那样变化。

更具体地，该液压控制阀12包括一管形阀套38，一滑阀40，一回位弹簧42和一电磁阀44。该滑阀40在该管形阀套38中往复运动。该回位弹簧42用作偏压装置，用于朝一初始位置(图3的左边)对该滑阀40施加一偏压。该电磁阀44根据该控制器14来的一控制信号驱动该滑阀40，并抵抗该回位弹簧42的偏压力使该滑阀40朝远离该初始位置的方向运动。

阀套38中形成有一组通道。各通道根据该滑阀40的轴向位置进行开启和关闭。具体地，该阀套38包括一个连接到该第一流体通道34上的第一通道34a，一个连接到该第二流体通道36上的第二通道36a，一液压压力引入通道46a，和一系列排泄通道48a。工作流体从一液压泵46引入到该液压压力引入通道46a中，该液压泵是一液压压力源。这一系列排泄通道48a按常规方式连接到一润滑油油槽48上。

当该电磁阀44处于停止状态时，换句话说，当输出给该电磁阀44的驱动单元的接通一断开信号的负载比为0％时，该滑阀40由该回位弹簧42的弹性力(偏压力)作用朝初始位置运动。

图1表示该滑阀40处于初始位置(电磁阀停止状态)的状态。此时，第一通道34a和液压压力引入通道46a连接。液压压力通过该第一流体通道34供给该第一液压压力腔29。同时，该第二通道36a和该排泄通道48a连接。因此，在第二液压压力腔32中的工作流体通过该第二通道36排泄出去。这允许活塞26朝图1的左边运动。因此，凸轮轴16因该可动阀机构10相对该凸轮链轮22旋转到该滞后角一侧。

换句话说，在滑阀40处于图1所示初始位置的状态，活塞26运动到初始位置，该位置处于图1-3中最左边。因此，空气进气阀的开启/关闭正时设置于最滞后角一侧，以便获得一滞后角。此外，当发动机停机，并且供给的液压压力降低时，因阀的反作用力施加在凸轮轴16上，该凸轮轴16保持在最滞后角一侧，这时处于初始状态。

当供给电磁阀44的电流(或电压)处于最大值时，换句话说，当前述的负载比为100％时，电磁阀44驱动滑阀40朝离开该初始位置的方向(图1-3的右手边)运动。图2表示滑阀40处于最远离初始位置的状态。此时，第一通道34a和排泄通道48a连接，因此第一液压腔29中的工作流体排泄出去。同时，第二通道36a和液压泵46连接，因此液压压力供给第二液压腔32。因此，活塞26被驱动到提前角侧(图1-3的右手边)。

此外，大部分供给电磁阀44的电流(或电压)处于中间值时。换句话说，当前述负载比处于大约50％时，滑阀40保持在图3所示的中间位置。此时，滑阀40同时关闭第一通道34a和第二通道36a两者。按这种方式，第一和第二液压腔29和32中的液压压力保持(锁定)。因此，活塞26保持就位。

按这种方式，由于活塞26可运动到并保持在任何理想的位置，因此在预定的控制范围内有可能将该空气进气阀的空气/关闭正时设置在任何理想的开启/关闭正时。因此，有可能作出一改进的且更自由的控制。

该控制器44是一发动机控制单元，该单元最好包括一微处理器(CPU)和/或一带有一控制程序的储存装置，借助于输出一控制信号(负载信号)给液压控制阀12的电磁阀44，该控制程序驱动并控制滑阀40。该控制器14还可包括其他常规的零部件，例如输入界面电路，输出界面电路，和诸如一ROM(只读储存器)装置和一RAM(可储存储存器)装置之类的储存装置。该控制器14按常规方式有选择地连接到该电磁阀44上。根据发动机的工作条件，例如可由各传感器检测到的工作转速，负荷，水温，和车速等，按上述方式驱动并控制该滑阀40。储存器或CPU储存并处理发动机的各种控制，例如故障-安全，点火正时的调节，喷油正时，燃油供给量，和过渡供给调节。

从公开的内容中，本技术领域的普通技术人员可以清楚的知道：用于控制器14的精确结构和算法可以是执行本发明的功能的硬件和软件的任何结合。换句话说，在说明书和权利要求书中用的术语“装置加功能”应该包括可用来执行该“装置加功能”的功能的任何结构或硬件和/或算法或软件。

接着，参照图4说明本发明的可动阀装置1的结构和操作。如图4的(c)部分所示，控制目标角是该凸轮轴16的传送角相对该凸轮轴的旋转角的目标值。因此，该控制目标角对应于该空气进气阀的开启/关闭正时的目标值。根据发动机的工作状态，这个控制目标角也由控制器14确定。

当目标角从滞后角一侧变化到提前角一侧时(对应于图4中的正时T1)，则如图4中曲线(a)所示，负载比从0％转换到100％。因此，如图4中曲线(b)所示，滑阀40从最滞后角一侧(这一侧是初始位置)，运动到提前角一侧。按这种方式，该实际传送角的反应如图4中曲线(d)所示出现一定的滞后。

一旦确定该传送角达到控制目标角时，则前述的负载比转换到50％。因此，该滑阀40保持在图3所示的中间位置。因此，该实际传送角保留在预定的提前角状态。

在该实施例中，当该控制目标角从提前角状态(相对于正时T2)变化到最滞后角一侧时，根据该目标角的变化可以确定滑阀40处于返回状态，在该状态，滑阀40开始朝该滞后角一侧的初始位置运动。然后，借助于使该滑阀40在轴线方向暂时作往复运动可以执行异物去除操作，从而从该液压控制阀12中去除异物。换句话说，在预定的时间ΔT内负载比按预定的循环在0％和100％之间来回转换。去除异物操作的这种往复循环设置得比该可动阀机构10的反应时间短足够的量，以致于该空气进气阀(实际传送角)的开启/关闭正时不会非故意地改变。例如，该往复循环可设置为每0.1秒10Hz。

如上所示，在该实施例中，该去除异物操作是在确定滑阀40处于滞后角一侧开始朝初始位置运动的返回状态时进行的。因此，可以防止异物在该液压控制阀12内沉淀，积聚并发生堵塞。因此，可可靠地防止在滑阀40返回到滞后角一侧时异物产生的堵塞。所以，有可能避免出现不希望的情况，即，因异物的堵塞使滑阀40不能返回到初始位置，从而使空气进气阀的开启/关闭正时不能返回到滞后角一侧的初始状态。换句话说，借助于使用本发明，有可能避免这样一些问题，例如发动机不能合适地启动，发动机不能合适地怠速，或发动机停机。换句话说，借助于确保滑阀40平稳地且安全地返回到初始位置，可以改善发动机的稳定性。

如果在电磁阀44驱动并使该滑阀40朝离开初始位置的方向运动的同时异物发生堵塞，则空气进气阀的开启/关闭正时因该异物产生的堵塞不能暂时达到目标值。然而，当滑阀40因回位弹簧42的弹性力作用返回到初始位置时，异物的堵塞可自动解决。此外，执行前述的去除异物的操作。因此，该滑阀40可安全地返回到初始位置。

此外，借助于在滑阀处于返回状态下限制去除异物的操作执行的条件，可以限制在灵敏度降低和功率消耗增加等方面的负面影响，这些影响因执行去除异物的操作可降低到最低的水平。

另外，不管异物是否产生实际的堵塞，该去除异物的操作都进行。因此没有必要设置一个传感器装置来检测异物的堵塞。因此可以减少零部件的数量，使该装置简化。

此外，由于滑阀40的返回状态是根据控制目标角(变化到滞后角一侧)降低确定的，因此，不需要单独的传感器装置来确定该返回状态。因此这样也可以使该装置简化。

替换地，也可以根据其他装置(触发器)，而不根据上述实施例所述的改变控制目标角(目标值)来确定滑阀40处于返回状态，从而因此执行去除异物的操作。此时，没有必要用一传感器装置来确定该返回状态。因此，这样可以简化该结构。

作为一示例，图5表示控制器14进行的控制的流程图，其中返回状态是根据怠速开关的变化和节气门开度的变化确定的。在步骤S1中，首先检测节气门开度。如果该节气门开度降低，大于一预定量(步骤S2)，或如果该怠速开关从断开切换到接通一侧(步骤S3)，则返回状态被确定。因此，控制器14继续执行步骤S4，并执行去除异物的操作。

作为另一个示例，可以根据由车辆速度传感器检测到的发动机减速状态，或根据给电磁阀44的控制信号的变化(负载比的变化)确定滑阀40处于返回状态，因此可以执行去除异物的操作。

此外，在前述实施例中，该可动阀机构10是空气进气阀的开启/关闭正时可改变型的。替换地，该可动阀机构10可以是在一组具有不同的阀升程的凸轮之间进行切换的类型的。此时，该可动阀机构10的结构是这样的，即，当液压控制阀12的滑阀40处于初始位置时，选择具有小的阀升程的凸轮。

本文所用的下列表示方向的术语“朝前，朝后，之上，朝下，垂直，水平，之下和横向”以及任何其他相似的方向术语都表示配备有本发明的车辆的方向。因此，如上述用于描述本发明的那样，这些术语应该相对配备有本发明的车辆进行解析。

表示程度的各项，例如本文所用的“实质上”，“大约”和“近似”意味着改进项的合理偏差值，以致于端值没有显著变化。例如，如果这些偏差不会对该改进项的意义产生负面作用的话，这些项可被解析为包括该改进项的至少±5％的偏差。

该申请要求以日本专利申请No.2000-220391的优先权。因此该日本专利申请No.2000-220391的全部内容结合在本文中，并作为本文的参考。

尽管已经选择各实施例来说明本发明，但应该明白对本技术领域的普通技术人员来说，根据本文公开的内容，在不脱离附加的各权利要求限定的范围的情况下，可以作出各种改变和改进。此外，根据本发明的各实施例作出的前述描述仅仅是用于说明本发明，并不用于限制由附加的各权利要求和其等效物限定的本发明。因此本发明的范围并不仅限于公开的各实施例。

Claims

1.一用于调节一内燃机的空气控制阀的可动阀装置，其包括：一个由一工作流体的液压压力可操作地控制从而调节该空气控制阀的可动阀机构；

一个可操作地连接到该可动阀机构上以便调节供给该可动阀机构的工作流体的液压压力的液压控制阀，所述液压控制阀包括一个可往复运动地安装在一阀套中的滑阀，以便控制供给所述可动阀机构的工作流体的液压压力；

一个可操作地连接到所述液压控制阀上用于驱动并控制所述阀套内的滑阀的控制器，所述控制器是这样构成的，即，当所述控制器确定滑阀处于开始朝初始位置运动的返回状态时，进行一次去除异物的操作，由所述控制器控制，所述滑阀暂时作往复运动，以便在去除异物的操作期间，去除所述液压控制阀内的异物。

2.如权利要求1所述可动阀装置，其中，所述液压控制阀包括偏压元件和一电磁阀，该偏压元件迫使所述滑阀朝所述初始位置运动，所述电磁阀根据从所述控制器来的控制信号朝离开所述初始位置的方向驱动所述滑阀。

3.如权利要求2所述可动阀装置，其中，所述返回状态根据供给所述电磁阀的负载比的变化确定。

4.如权利要求1-3之一所述可动阀装置，其中，所述可动阀机构设置得便于改变该空气控制阀的开启/关闭正时，

所述滑阀的初始位置设置在最滞后角一侧，以致于可获得该空气控制阀开启/关闭正时的一滞后角。

5.如权利要求4所述可动阀装置，其中，所述控制器是这样构成的，以致于可根据该发动机的工作状况设置该空气控制阀的开启/关闭正时的一目标值；

所述返回状态由所述控制器根据所述目标值朝该最滞后角一侧的变化确定。

6.如权利要求1或2所述可动阀装置，其中，所述返回状态由所述控制器根据该发动机的一减速状态确定。

7.如权利要求5所述可动阀装置，其中，所述返回状态由该控制器根据一节气门开度的降低和怠速开关从断开侧切换到接通一侧确定。

8.如权利要求1或2所述可动阀装置，其中，所述控制器具有一个预定的往复循环，该循环使所述滑阀在所述去除异物的操作期间暂时作往复运动，并且借助于所述可动阀机构将往复运动的时间设置得充分短于用于调节该空气控制阀的一工作状态的反应时间。

9.如权利要求1或2所述可动阀装置，其中，所述液压控制阀是可调节的，以便使所述可动阀机构保持处于一预定控制范围内的任何位置，从而调节该空气控制阀。