RU145303U1 - Устройство фазового управления и система регулируемой установки фаз кулачкового распределения - Google Patents

Abstract

1. Устройство фазового управления в системе регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT) двигателя, содержащее:стопорный штифт, присоединенный к лопасти, продолжающийся в выемку стопорного штифта в пластине крышки в застопоренной конфигурации, причем стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт; икорпус, по меньшей мере частично охватывающий лопасть и отстоящий от лопасти с образованием зазора в застопоренной конфигурации.2. Устройство фазового управления по п.1, в котором пластина крышки жестко присоединена к корпусу.3. Устройство фазового управления по п.2, в котором плоская поверхность корпуса отстоит от плоской поверхности лопасти в направлении по окружности.4. Устройство фазового управления по п.1, в котором стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт ≥0,1° и ≤0,3°.5. Устройство фазового управления по п.1, в котором стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт ≥0,3° и ≤0,9°.6. Устройство фазового управления по п.1, в котором лопасть содержится в лопастном роторе, содержащем вторую лопасть, причем вторая лопасть отстоит от корпуса.7. Устройство фазового управления по п.1, в котором гидравлическая текучая среда протекает через зазор.8. Система регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), содержащая по меньшей мере один распределительный вал, механическое соединение, присоединяющее коленчатый вал к распределительному валу, подшипники распределительного вала, присоединенные к распределительному валу и выполненные с возможностью поддержки и обеспечения вращения распределительного вала, и по меньшей мере одно устройство фазового управления, содержащее:лопаст

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель относится к системе регулируемой установки фаз кулачкового распределения, содержащей стопорный механизм.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Регулируемая установка фаз кулачкового распределения (VCT) используется в двигателях для осуществления опережения или запаздывания установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов. Следовательно, установка фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов может регулироваться на основании условий работы двигателя, чтобы повышать эффективность сгорания и снижать выбросы, если требуется. Дополнительно, выходная мощность двигателя может увеличиваться на более широком диапазоне условий работы двигателя.

Стопорные механизмы в системах VCT были разработаны для стопорения системы VCT в требуемой базовой конфигурации, когда есть недостаточное давление масла для работы системы VCT. Например, US 5,823,152 раскрывает устройство углового фазового управления для двигателя, включающего в себя скошенный стопорный элемент, выполненный с возможностью сопряжения с расточкой взаимодействия, чтобы стопорить устройство в требуемом угловом положении.

Авторы выявили несколько недостатков у устройства регулирования установки фаз клапанного распределения, раскрытого в US 5,823,152. Производство стопорного устройства, раскрытого в US 5,823,152, может быть дорогостоящим вследствие малых допусков скошенного стопорного элемента и скошенной расточки. Дополнительно, скошенный стопорный элемент может становиться расцепленным, например, вследствие давления воздуха. Следовательно, частично расцепленный элемент может двигаться взад и вперед (например, дребезжать) в расточке взаимодействия, принимающей стопорный элемент. Как результат, шум, вибрация и неплавность движения (NVH) в транспортном средстве могут усиливаться, тем самым, уменьшая удовлетворенность потребителя и долговечность компонентов. Более того, стопорный элемент, раскрытый в US 5,823,152, может становиться заклиненным в расточке взаимодействия вследствие скошенного сопряжения. Как результат, функциональные возможности фазового управления могут задерживаться или тормозиться, тем самым, снижая эффективность сгорания и увеличивая выбросы.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Авторы выявили вышеприведенные проблемы и разработали устройство фазового управления в системе VCT двигателя, которое описано в материалах настоящего описания.

В одном из вариантов предложено устройство фазового управления в системе регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT) двигателя, содержащее:

стопорный штифт, присоединенный к лопасти, продолжающийся в выемку стопорного штифта в пластине крышки в застопоренной конфигурации, причем стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт; и

корпус, по меньшей мере частично охватывающий лопасть и отстоящий от лопасти с образованием зазора в застопоренной конфигурации.

В одном из вариантов предложено устройство фазового управления, в котором пластина крышки жестко присоединена к корпусу.

В одном из вариантов предложено устройство фазового управления, в котором плоская поверхность корпуса отстоит от плоской поверхности лопасти в направлении по окружности.

В одном из вариантов предложено устройство фазового управления, в котором стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт ≥0,1° и ≤0,3°.

В одном из вариантов предложено устройство фазового управления, в котором стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт ≥0,3° и ≤0,9°.

В одном из вариантов предложено устройство фазового управления, в котором лопасть содержится в лопастном роторе, содержащим вторую лопасть, причем вторая лопасть отстоит от корпуса.

В одном из вариантов предложено устройство фазового управления, в котором гидравлическая текучая среда протекает через зазор.

В одном из других аспектов предложена система регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), содержащая по меньшей мере один распределительный вал, механическое соединение, присоединяющее коленчатый вал к распределительному валу, подшипники распределительного вала, присоединенные к распределительному валу и выполненные с возможностью поддержки и обеспечения вращения распределительного вала, и по меньшей мере одно устройство фазового управления, содержащее:

лопасть, содержащую цилиндрический стопорный штифт, стопорящий в цилиндрической выемке стопорного штифта, встроенной в пластину крышки, причем стопорный штифт и выемка имеют люфт, когда застопорены; и

корпус, по меньшей мере частично охватывающий лопасть и отстоящий в круговом направлении от лопасти с образованием зазора во всех застопоренных положениях на полном диапазоне люфта, когда штифт застопорен в выемке.

В одном из вариантов предложена система VCT, в которой люфт меньше, чем зазор между корпусом и лопастью.

В одном из вариантов предложена система VCT, в которой корпус образует границы установки фаз клапанного распределения с опережением и запаздыванием системы VCT.

В одном из вариантов предложена система VCT, в которой только часть стопорного штифта находится в поверхностно распределенном контакте с выемкой стопорного штифта, когда тот застопорен в выемке стопорного штифта.

Таким образом, устройство фазового управления включает в себя стопорный штифт, присоединенный к лопасти, продолжающийся в выемку стопорного штифта в пластине крышки в застопоренной конфигурации, причем стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт, и корпус, по меньшей мере частично охватывающий лопасть и отстоящий от лопасти с образованием зазора в застопоренной конфигурации.

Когда корпус отстоит от лопасти в застопоренной конфигурации, вибрация, вызванная контактом между лопастью и корпусом, существенно уменьшается (например, устраняется). Таким образом, NVH в двигателе уменьшается, тем самым, повышая удовлетворенность потребителя и долговечность компонентов по сравнению с системами VCT, имеющими корпус в непосредственном контакте с лопастью в застопоренной конфигурации.

В одном из примеров, люфт может быть меньшим, чем зазор между корпусом и лопастью. Таким образом, перемещение стопорного штифта в выемке стопорного штифта не заставляет лопасть соприкасаться с корпусом в застопоренной конфигурации. Как результат, NVH уменьшается.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания, когда воспринимаются по отдельности или в связи с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания. Дополнительно, вышеприведенные проблемы были опознаны изобретателями в материалах настоящего описания и не признаются известными.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает схематичное изображение двигателя;

фиг. 2 показывает еще одно схематичное изображение двигателя, показанного на фиг. 1, включающего в себя систему регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT);

фиг.3-10 показывают различные виды примерного устройства фазового управления, включенного в систему VCT, показанную на фиг.2; и

Фиг.11 показывает способ приведения в действие системы VCT.

Фиг.3-10 начерчены приблизительно в масштабе, однако, если требуется, могут использоваться другие относительные размеры.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Стопорный механизм в системе регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT) раскрыт в материалах настоящего описания. Стопорный механизм включает в себя стопорный штифт и выемку стопорного штифта, имеющие люфт. Стопорный механизм также включает в себя лопасть и корпус, относительное положение лопасти и корпуса может регулироваться для изменения установки фаз клапанного распределения. В застопоренной конфигурации, когда стопорный штифт сопрягается с выемкой стопорного штифта, лопасть отстоит по окружности от корпуса в гидравлической камере. Когда корпус отстоит от лопасти, вероятность контакта или столкновения с корпусом при стопорении уменьшается (например, устраняется). Следовательно, шум, вибрация и неплавность движения (NVH) в системе VCT уменьшается, что повышает удовлетворенность потребителя и уменьшает износ компонентов. Это расстояние дает допускам стопорного штифта и выемки стопорного штифта возможность увеличиваться, если требуется, тем самым, снижая производственные затраты.

Фиг.1 и 2 показывает схематичное изображения двигателя внутреннего сгорания. Фиг.3-10 показывают различные виды примерного устройства фазового управления в системе VCT двигателя, показанного на фиг.1 и 2. Фиг.11 показывает способ приведения в действие системы VCT.

Фиг.1 - схематичное изображение, показывающее один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку транспортного средства 100, в которой датчик 126 выхлопных газов (например, датчик топливно-воздушного соотношения) может использоваться для определения топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, вырабатываемых двигателем 10. Топливно-воздушное соотношение (наряду с другими рабочими параметрами) может использоваться для управления с обратной связью двигателем 10 в различных режимах работы. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала РР положения педали. Цилиндр 30 (то есть, камера сгорания) двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным в них.

Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии.

Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10. Коленчатый вал 40 также может быть присоединен к системе VCT, подробнее описанной в материалах настоящего описания.

Цилиндры 30 могут принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и могут выпускать газообразные продукты сгорания выхлопных газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с цилиндром 30 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых примерах, цилиндр 30 может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана. Дроссель 62, включающий в себя дроссельную заслонку 64, расположен во впускном канале 42. Дроссель выполнен с возможностью регулировки величины потока воздуха, поступающего в цилиндр 30.

В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут приводиться в действие посредством распределительного вала 51 для впускных клапанов и распределительного вала 53 для выпускных клапанов. В некоторых примерах, двигатель 10 может включать в себя систему VCT, выполненную с возможностью регулировки (например, осуществлять опережение или запаздывание) установки фаз кулачкового распределения. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно.

Топливная форсунка 66 показана расположенной во впускном коллекторе 44 в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как впрыск топлива во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30. Топливная форсунка 66 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. В некоторых примерах, цилиндр 30, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, присоединенную непосредственно к цилиндру 30, для впрыска топлива прямо в него некоторым образом, известным как непосредственный впрыск.

Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в цилиндр 30 через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых примерах, цилиндр 30 или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.

Датчик 126 выхлопных газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 системы 50 выпуска выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливно-воздушного соотношения выхлопных газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в выхлопных газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. В некоторых примерах, датчик 126 выхлопных газов может быть первым одним из множества датчиков выхлопных газов, расположенных в системе выпуска. Например, дополнительные датчики выхлопных газов могут быть расположены ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности выхлопных газов.

Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов показано расположенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 выхлопных газов. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями. В некоторых примерах, устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может быть первым одним из множества устройств снижения токсичности выхлопных газов, расположенных в системе выпуска. В некоторых примерах, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов может периодически перенастраиваться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливно-воздушного соотношения.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве постоянного запоминающего устройства 106 (например, микросхемы памяти) в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи показания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.

Во время работы, цилиндр 30 в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В многоцилиндровом двигателе, четырехтактный цикл может выполняться в дополнительных камерах сгорания. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Например, воздух вовлекается в цилиндр 30 через впускной коллектор, поршень 36 перемещается к дну камеры сгорания, чтобы увеличивать объем внутри цилиндра 30. Положение, в котором поршень 36 находится около дна камеры сгорания и в конце своего хода (например, когда цилиндр 30 находится при наибольшем своем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой в качестве нижней мертвой точки (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается по направлению к головке блока цилиндров, чтобы сжимать воздух внутри цилиндра 30. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда цилиндр 30 находится при наименьшем своем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известными устройствами воспламенения, такими как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Дополнительно или в качестве альтернативы, сжатие может использоваться для воспламенения топливно-воздушной смеси. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал может преобразовывать перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливно-воздушную смесь в выпускной коллектор, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное описано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительное или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана или различные другие примеры. Установка фаз клапанного распределения может изменяться системой VCT, подробнее обсужденной в материалах настоящего описания. Дополнительно или в качестве альтернативы, воспламенение от сжатия может быть реализовано в цилиндре 30.

Фиг. 2 показывает пример системы 200 VCT, включенной в двигатель 10, также показанный на фиг. 1. Система 200 VCT, показанная на фиг. 2, выполнена с возможностью регулировки установки фаз распределения как впускных, так и выпускных кулачков в двигателе 10. Однако, в других примерах, система VCT может быть выполнена с возможностью регулировки только установки фаз распределения впускных кулачков или установки фаз распределения выпускных кулачков.

Как показано, двигатель 10 включает в себя первый цилиндр 30, также показанный на фиг. 1, и второй цилиндр 202. Однако, следует принимать во внимание, что количество цилиндров в двигателе может меняться в других примерах. Например, двигатель 10 может включать в себя четыре цилиндра в одном из примеров.

Цилиндры расположены в линейной конфигурации. То есть, ровная плоскость продолжается через центральную линию каждого цилиндра. Однако предполагались другие положения цилиндров. Показаны впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 первого цилиндра. Следует принимать во внимание, что клапан может быть расположен, соответственно, во впускном отверстии и выпускном отверстии. Подобным образом, впускной клапан 204 и выпускной клапан 206 присоединены к второму цилиндру 202. Впускной клапан 204 и выпускной клапан 206 выполнены с возможностью открывания во время операции сгорания. В частности, впускной клапан 204 может давать возможность сообщения по текучей среде между вторым цилиндром 202 и впускным коллектором 44, показанным на фиг. 1, в открытой конфигурации, и препятствовать сообщению по текучей среде между вторым цилиндром 202 и впускным коллектором 44, показанным на фиг. 1, в закрытой конфигурации. Дополнительно, выпускной клапан 206 может давать возможность сообщения по текучей среде между вторым цилиндром 202 и выпускным каналом 48, показанным на фиг. 1, в открытой конфигурации, и препятствовать сообщению по текучей среде между вторым цилиндром 202 и выпускным каналом 48, показанным на фиг. 1, в закрытой конфигурации.

Система 200 VCT может включать в себя распределительный вал 208 для впускных клапанов и/или распределительный вал 210 для выпускных клапанов. Распределительный вал 208 для впускных клапанов может включать в себя впускной кулачок 51 и впускной кулачок 212, присоединенные к нему. Впускные кулачки 51 и 212 выполнены с возможностью циклически приводить в действие впускные клапаны во время операции сгорания. Подобным образом, распределительный вал 210 для выпускных клапанов может включать в себя выпускной кулачок 53 и выпускной кулачок 53, присоединенные к нему. Выпускные кулачки 53 и 214 выполнены с возможностью циклически приводить в действие выпускные клапаны во время операции сгорания. Следует принимать во внимание, что круговое положение впускных и/или выпускных кулачков может меняться, чтобы давать возможность приведения в действие впускных и выпускных клапанов в разных временных интервалах.

Система 200 VCT дополнительно включает в себя первое устройство 216 фазового управления (например, впускное устройство фазового управления) и второе устройство 218 фазового управления (например, выпускное устройство фазового управления). Как показано, первое устройство 216 фазового управления присоединено к распределительному валу 208 для впускных клапанов. Дополнительно, второе устройство 218 фазового управления присоединено к распределительному валу 210 для выпускных клапанов. Первое и второе устройства фазового управления могут быть выполнены с возможностью регулировки фазы между коленчатым валом 40, показанным на фиг.1, и соответствующим распределительным валом.

Система 200 VCT дополнительно может включать в себя механическое соединение 220, присоединяющее коленчатый вал 40, показанный на фиг.1, к распределительным валам (208 и 210). Первое устройство 216 фазового управления может быть идентичным второму устройству 218 фазового управления. Примерное устройство 300 фазового управления показано на фиг.3-10 и подробнее описано в материалах настоящего описания. Устройство 300 фазового управления, показанное на фиг.3-10, может быть одним из первого устройства 216 фазового управления или второго устройства 218 фазового управления, показанных на фиг.2. Однако, в других примерах, устройства (216 и 218) фазового управления могут иметь непохожие конфигурации.

Первое устройство 216 фазового управления может включать в себя стопорный механизм 222, обобщенно изображенный посредством прямоугольника. Следует принимать во внимание, что стопорный механизм может иметь большую сложность, которая обсуждена подробнее в материалах настоящего описания. Подобным образом, второе устройство 218 фазового управления также может включать в себя стопорный механизм 224. Стопорные механизмы (222 и 224) могут быть идентичными в одном из примеров. Стопорные механизмы (222 и 224) могут быть сконструированы, чтобы NVH уменьшались в системе VCT. Стопорные механизмы подробнее обсуждены в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг.3-10.

Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью управлять системой 200 VCT, чтобы осуществлять опережение или запаздывание установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов. В частности, контроллер 12 может быть электронным образом (например, по проводам и/или беспроводным образом) присоединен к клапанам 226 и 228 управления (например, электромагнитным клапанам) в системе 200 VCT. Клапаны 226 и 228 управления могут быть присоединены к или выполнены за одно со своими соответствующими устройствами фазового управления. Клапаны 226 управления могут быть выполнены с возможностью регулировки фазы между коленчатым валом 40, показанным на фиг.1, и соответствующим распределительным валом. В частности, клапаны 226 и 228 управления могут быть масляными клапанами управления, выполненными с возможностью гидравлической регулировки фазового угла между коленчатым валом 40, показанным на фиг.1, и соответствующим распределительным валом. Таким образом, клапаны 226 и 228 управления могут принимать масло из трубопроводов в двигателе. Однако предполагались другие пригодные типы клапанов управления.

Подшипники 230 распределительного вала присоединены к распределительному валу 208 для впускных клапанов и распределительному валу 210 для выпускных клапанов. Подшипники 230 распределительного вала выполнены с возможностью поддерживать, а также давать возможность вращения распределительному валу, к которому они присоединены. Свеча 92 зажигания также показана присоединенной к первому цилиндру 30. Вторая свеча 232 зажигания или другое пригодное запальное устройство может быть присоединено к второму цилиндру 202.

Фиг.3-10 показывают примерное устройство 300 фазового управления. Устройство 300 фазового управления, показанное на фиг.3-10, может быть первым или вторым устройством фазового управления (216 и 218, соответственно), показанным на фиг.2. Таким образом, устройство 300 фазового управления может быть включено в систему 200 VCT, показанную на фиг.2.

Фиг.3 показывает вид сбоку устройства 300 фазового управления. Устройство 300 фазового управления включает в себя ведущее колесо 302. В частности, в изображенном примере, ведущее колесо 302 является цепным колесом. Поэтому, ведущее колесо 302 включает в себя зубцы 304 в изображенном примере. Однако предполагались другие типы ведущих колес. Ось 306 вращения устройства 300 фазового управления также изображена. Ведущее колесо 302 может быть присоединено к коленчатому валу 40, показанному на фиг.1. Механическое соединение, такое как цепь, цепные колеса, и т.д., может использоваться для присоединения (например, присоединения с возможностью вращения) коленчатого вала 40, показанного на фиг. 1, к ведущему колесу 302. Поэтому, следует принимать во внимание, что ведущее колесо 302 и коленчатый вал 40 могут вращаться в одной и той же фазе.

Лопастной ротор 600, показанный на фиг. 6, включенный в устройство 300 фазового управления, может быть с возможностью вращения присоединен к одному из распределительных валов (208 и 210), показанных на фиг. 2. Относительное угловое положение лопастного ротора 600 и ведущего колеса 302 может регулироваться посредством системы 200 VCT. Таким образом, фаза кулачков может регулироваться, чтобы изменять установку фаз клапанного распределения. Пластина 308 крышки присоединена (например, жестко присоединена) к корпусу 310 устройства 300 фазирования кулачков. Корпус 310 и/или пластина 308 крышки могут быть жестко присоединены к ведущему колесу 302 в некоторых примерах. Внутренняя пластина 312 также показана на фиг. 3. Секущая плоскость, определяющая поперечное сечение, показанное на фиг. 6, проиллюстрирована на фиг. 3.

Фиг. 4 показывает первый торец 400 устройства 300 фазового управления. Показаны пластина 308 крышки и ведущее колесо 302. Пластина 308 крышки и ведущее колесо 302 могут быть жестко соединены в некоторых примерах. Таким образом, пластина 308 крышки и ведущее колесо 302 вращаются в одной и той же фазе во время работы двигателя, когда выполняются циклы сгорания, в некоторых примерах.

Масляный ввод 401 также изображен на фиг. 4. Масло из масляного ввода может направляться в камеры, прилегающие к лопастному ротору 600, показанному на фиг.6. Также изображены проемы (например, отверстия) 402 установки кулачков, включенные в устройство 300 фазового управления. Лопастной ротор 600 может крепиться к одному из распределительных валов (208 и 210), показанных на фиг.2.

Устройство 300 фазового управления, показанное на фиг.4, дополнительно включает в себя питающий ввод 406 для стопорного штифта 802, показанного на фиг.9 и 10, и подробнее обсужденного в материалах настоящего описания. Устройство 300 фазового управления, показанное на фиг.4, дополнительно включает в себя стопорный штифт 408. Однако, следует принимать во внимание, что один или более из вышеупомянутых компонентов могут быть не включены в устройство 300 фазового управления в других примерах.

Фиг.5 показывает второй торец 500 устройства 300 фазового управления. Наружная пластина 314 и ведущее колесо 302 показаны на фиг.5. Секущая плоскость, определяющая поперечное сечение, показанное на фиг.7, проиллюстрирована на фиг.5, а секущая плоскость, определяющая поперечное сечение, показанное на фиг.8, также проиллюстрирована на фиг.5.

Фиг.6 показывает вид в поперечном разрезе устройства 300 фазового управления. Корпус 310 в устройстве 300 фазового управления показан на фиг.6. Корпус 310 жестко присоединен к ведущему колесу 302. Таким образом, корпус 310 и ведущее колесо 302 вращаются в одной и той же фазе.

Также показан лопастной ротор 600. Лопастной ротор 600 жестко присоединен к распределительному валу, такому как распределительный вал 208 для впускных клапанов или распределительный вал 210 для выпускных клапанов, показанные на фиг.2. Корпус 310 по меньшей мере частично огораживает лопастной ротор 600, а в частности, множество лопастей 602, включенных в лопастной ротор.

Лопастной ротор включает в себя три лопасти: первую лопасть 604, вторую лопасть 605 и третью лопасть 607 в изображенном примере. Однако альтернативное количество лопастей может использоваться в других примерах. Например, лопастной ротор 600 может включать в себя одиночную лопасть в одном из примеров. Лопасти заключены в гидравлические камеры 630.

Устройство 300 фазового управления, показанное на фиг.6, находится в застопоренной конфигурации, подробнее обсужденной в материалах настоящего описания. С другой стороны, когда устройство 300 фазового управления находится в незастопоренной конфигурации, относительное положение лопастей 602 и корпуса 310 может регулироваться посредством клапана управления, такого как один из клапанов 226 управления, показанный на фиг.2. Таким образом, установка фаз кулачкового распределения может регулироваться на основании условий работы двигателя. Контроллер 12, показанный на фиг.1, может быть выполнен с возможностью отправки сигналов управления на клапан управления, чтобы инициировать регулировку установку фаз кулачкового распределения, а потому, электронным образом присоединен к клапану управления.

Застопоренная конфигурация может включать в себя те случаи, когда стопорный штифт 802, показанный на фиг.9, вставлен в выемку 806 стопорного штифта, показанную на фиг.9. Функциональные возможности стопорения устройства 300 фазового управления обсуждены подробнее в материалах настоящего описания.

Продолжая по фиг.6, лопасть 604 повернута от корпуса 310, когда устройство 300 фазового управления застопорено. В частности, лопасть может отстоять от корпуса в полном диапазоне застопоренных положений. Например, лопасть может отстоять от корпуса, когда стопорный штифт является контактирующим с выемкой стопорного штифта на стороне с опережением выемки или на стороне с запаздыванием выемки, или в любом положении между ними. Лопасть 604 может отстоять от корпуса 310 в направлении по окружности. В одном из примеров, корпус 310 повернут от лопасти 604 на ≥0,1°. Таким образом, корпус может отстоять от лопасти.

В частности, поверхность 608 лопасти 604 повернута (например, повернута от направления по окружности) от поверхности 606 корпуса 310 с образованием зазора 609. В частности, в одном из примеров, поверхность 606 может отстоять от поверхности 608 на ≥1°. Когда лопасть 604 отстоит от корпуса 310 в застопоренной конфигурации (например, в полном диапазоне застопоренных положений), вероятность столкновения лопасти 604 с корпусом 310, вызванного допусками и люфтом стопорного механизма, существенно уменьшается (например, устраняется). Следовательно, NVH в пределах устройства 300 фазового управления существенно снижается, тем самым, повышая удовлетворенность потребителя и долговечность компонентов.

Поверхности 606 и 608 профилированы соответствующим образом в изображенном примере. В частности, поверхности 606 и 608 являются плоскими в изображенном примере, а потому, могут указываться ссылкой как плоские поверхности. Однако предполагались другие профили поверхности. Поверхность 606 корпуса 310 может соответствовать положению установки фаз кулачкового распределения с запаздыванием (например, положению установки фаз кулачкового распределения с полным запаздыванием). Поэтому, когда лопасть 604 находится в поверхностно распределенном контакте с поверхностью 606, устройство 300 фазового управления может быть в положении установки фаз кулачкового распределения с запаздыванием. Подобным образом, вторая поверхность 610 корпуса 310 может соответствовать положению установки фаз кулачкового распределения с опережением. Таким образом, когда вторая поверхность 610 корпуса 310 находится в поверхностно распределенном контакте с второй поверхностью 612 лопасти 604, устройство 300 фазового управления может находиться в положении установки фаз кулачкового распределения с опережением (например, положении установки фаз кулачкового распределения с полным опережением). Таким образом, корпус 310 может определять границы установки фаз клапанного распределения с опережением и запаздыванием системы VCT.

Вторая лопасть 605 и третья лопасть 607 также отстоят от корпуса 310, когда устройство 300 фазового управления находится в застопоренной конфигурации, уменьшая вероятность столкновения второй и третьей лопастей с корпусом.

Фиг. 7 показывает еще один вид в поперечном разрезе устройства 300 фазового управления. Цилиндрический золотник 700 показан на фиг. 7. Цилиндрический золотник 700 выполнен с возможностью направления гидравлической текучей среды (например, масла) в определенные части устройства 300 фазового управления для регулировки фазы. Внутренняя пластина 312 и наружная пластина 314 также показаны на фиг.7. Ведущее колесо 3 02 также показано на фиг.7. Дополнительно, пластина 308 крышки и корпус 310 также показаны на фиг.7.

Фиг.8 показывает еще один вид в поперечном разрезе устройства 300 фазового управления. Цилиндрический золотник 700, лопастной ротор 600, корпус 310 и пластина 308 крышки также показаны на фиг.8. Как обсуждено ранее, пластина 308 крышки присоединена к корпусу 310. Стопорный механизм 800 также показан на фиг.8. Стопорный механизм 800 может быть одним из стопорных механизмов 222 и 224, показанных на фиг.2. Стопорный механизм 800 может быть регулируемым в застопоренной конфигурации, в которой относительное положение лопастного ротора 600 и пластины 308 крышки, и корпуса 310 является по существу постоянным. Фиг.8 показывает стопорный механизм 800 в застопоренной конфигурации. Следует принимать во внимание, что, вследствие допусков в стопорном механизме 800, могут быть небольшие регулировки в положении между лопастным ротором 600 и пластиной 308 крышки, и корпусом 310, когда стопорный механизм находится в застопоренной конфигурации. Поэтому, лопасть 604, показанная на фиг.6, отстоит по окружности от корпуса 310, чтобы уменьшать вероятность (например, предотвращать) столкновения лопасти 604 с корпусом 310, когда стопорный механизм 800 находится в застопоренной конфигурации. Таким образом, NVH у системы VCT снижается, тем самым, повышая удовлетворенность потребителя и долговечность компонентов.

Общий вид стопорного механизма 800 показан на фиг.9. Корпус 310, пластина 308 крышки и лопастной ротор 600 показаны на общем виде. Стопорный штифт 802, содержащийся в стопорном механизме 800, включен в или присоединен к лопастному ротору 600. Пружина 804, включенная в стопорный механизм 800, присоединена к стопорному штифту 802. В частности, пружина 804 продолжается до стопорного штифта 802. Однако, в других примерах, пружина 804 может быть присоединена к наружной поверхности стопорного штифта 802. Пружина 804 может быть жестко присоединена к части лопастного ротора 600. Пружина 804 выполнена с возможностью прикладывать осевую силу к стопорному штифту 802. Таким образом, стопорный штифт 802 может возвращаться в застопоренное положение, когда прекращается гидравлическое давление или другая действующая сила, прикладываемая к стопорному штифту. Однако предполагались другие технологии приведения в действие. Стопорный штифт 802 расположен в выемке 806 стопорного штифта, включенной в стопорный механизм 800, в застопоренной конфигурации стопорного механизма. С другой стороны, в незастопоренной конфигурации, стопорный штифт 802 перемещается в осевом направлении, чтобы стопорный штифт 802 был расположен вне выемки 806 стопорного штифта. В незастопоренной конфигурации, относительное положение лопастного ротора 600 и корпуса 310 может гидравлически регулироваться клапаном управления (например, гидравлическим клапаном управления), например, включенным в устройство 300 фазового управления.

Гидравлическая текучая среда (например, масло) может использоваться для приведения в действие стопорного механизма 800 в незастопоренном положении. В частности, гидравлическая текучая среда может направляться в выемку 806, чтобы поджимать стопорный штифт 802 в незастопоренное положение.

Фиг.10 показывает вид в поперечном разрезе стопорного штифта 802 и выемку 806 стопорного штифта в застопоренной конфигурации, где стопорный штифт расположен в выемке стопорного штифта. Как показано, стопорный штифт 802 отстоит (например, отстоит по окружности) от части выемки 806 стопорного штифта с образованием зазора 902. Следует принимать во внимание, что стопорный штифт 802 может перемещаться в осевом направлении при стопорении и высвобождении. На виде, показанном на фиг.10, осевое направление продолжается в и из страницы. Контроллер 12, показанный на фиг.1, выполнен с возможностью инициации регулировки стопорного механизма 800.

Как показано, стопорный штифт 802 находится в контакте с стороной 840 запаздывания выемки 806 стопорного штифта. Также показана сторона 842 опережения выемки 806 стопорного штифта. Следует принимать во внимание, что, когда стопорный механизм 800 расположен таким образом, присутствует зазор 609 между лопастью 604 и корпусом. Дополнительно, когда стопорный штифт 802 находится в контакте со стороной 842 опережения выемки 806 стопорного штифта, зазор между лопастью и корпусом также присутствует. Поэтому, на полном диапазоне люфта между стопорным штифтом и выемкой стопорного штифта, лопасть может отстоять по окружности от корпуса.

В изображенном примере, интервал между стопорным штифтом 802 и выемкой 806 стопорного штифта находится на стороне опережения стопорного штифта. С другой стороны, интервал между лопастью 604, показанной на фиг.6, и корпусом 310, показанным на фиг.6, находится на стороне запаздывания лопасти. Поэтому, стопорный штифт 802 может контактировать с выемкой стопорного штифта, когда поворачивается как в направлении установки фаз распределения с опережением, так и направлении установки фаз распределения с запаздыванием. Таким образом, вероятность столкновения корпуса с лопастью существенно уменьшается (например, устраняется) для снижения NVH в устройстве фазового управления. Следует принимать во внимание, что, в других примерах, интервал между стопорным штифтом и выемкой стопорного штифта находится на стороне запаздывания стопорного штифта.

Продолжая по фиг.10, стопорный штифт 802 является цилиндрическим. Поэтому, в таком примере, стопорный штифт может указываться ссылкой как цилиндрический стопорный штифт. Дополнительно, выемка 806 стопорного штифта также является цилиндрической. Поэтому, в таком примере, выемка стопорного штифт может указываться ссылкой как цилиндрическая выемка стопорный штифт. Цилиндрический стопорный штифт 802 имеет диаметр, который меньше, чем диаметр цилиндрической выемки 806 стопорного штифта. Более того, следует принимать во внимание, что диаметр цилиндрического стопорного штифта может не меняться по его длине. Подобным образом, диаметр цилиндрической выемки стопорного штифта может не меняться по его длине.

Как показано, стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют зазор 900 в застопоренной конфигурации. Таким образом, только часть стопорного штифта 802 находится в поверхностно распределенном контакте с выемкой 806 стопорного штифта, когда тот застопорен в выемке стопорного штифта. В одном из примеров, люфт 900 может иметь значение ≥0,1° и ≤0,3°. В еще одном примере, люфт 900 может иметь значение ≥0,3° и ≤0,9°. Обладание этой величиной люфта позволяет уменьшать стоимость производства стопорного штифта и выемки стопорного штифта вследствие более низкой себестоимости производства компонентов с большими допусками.

Фиг.11 показывает способ 1000 работы системы VCT. Способ 1000 может использоваться для управления системой VCT, описанной выше со ссылкой на фиг.1-10, или может использоваться для управления другой пригодной системой VCT.

На этапе 1002, способ включает в себя этап, на котором располагают с возможностью приведения в движение стопорный штифт в выемке стопорного штифта, причем стопорный штифт продолжается от лопастного ротора в системе VCT, и выемка стопорного штифта выполнена в пластине крышки, присоединенной к корпусу в системе VCT, корпус отстоит от лопасти на лопастном роторе на полном диапазоне всех застопоренных положений штифта.

На этапе 1004, способ включает в себя этап, на котором извлекают с возможностью приведения в движение стопорный штифт из выемки стопорного штифта. Затем, на этапе 1006, способ включает в себя этап, на котором осуществляют гидравлическую регулировку относительного положения лопастного ротора и корпуса на основании условий работы двигателя. Гидравлическая регулировка относительного положения лопастного ротора и корпуса включает в себя этап 1008, на котором располагают лопастной ротор в положении с опережением или запаздыванием, при котором лопасть находится в поверхностно распределенном контакте с корпусом.

В одном из примеров, расположение с возможностью приведения в движение стопорного штифта в выемке стопорного штифта реализуется, когда давление моторного масла находится ниже порогового значения, а извлечение с возможностью приведения в движение стопорного штифта из выемки стопорного штифта и гидравлическая регулировка относительного положения лопастного ротора и корпуса реализуются, когда давление моторного масла находится выше порогового значения.

Кроме того, в одном из примеров, стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт. Дополнительно, корпус может по меньшей мере частично окружать лопасть в одном из примеров. В одном из дополнительных примеров, стопорный штифт может перемещаться в осевом направлении во время расположения с возможностью приведения в движение.

Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.

Следует принимать во внимание, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.

Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.

Claims (11)

1. Устройство фазового управления в системе регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT) двигателя, содержащее:

стопорный штифт, присоединенный к лопасти, продолжающийся в выемку стопорного штифта в пластине крышки в застопоренной конфигурации, причем стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт; и

корпус, по меньшей мере частично охватывающий лопасть и отстоящий от лопасти с образованием зазора в застопоренной конфигурации.

2. Устройство фазового управления по п.1, в котором пластина крышки жестко присоединена к корпусу.

3. Устройство фазового управления по п.2, в котором плоская поверхность корпуса отстоит от плоской поверхности лопасти в направлении по окружности.

4. Устройство фазового управления по п.1, в котором стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт ≥0,1° и ≤0,3°.

5. Устройство фазового управления по п.1, в котором стопорный штифт и выемка стопорного штифта имеют люфт ≥0,3° и ≤0,9°.

6. Устройство фазового управления по п.1, в котором лопасть содержится в лопастном роторе, содержащем вторую лопасть, причем вторая лопасть отстоит от корпуса.

7. Устройство фазового управления по п.1, в котором гидравлическая текучая среда протекает через зазор.

8. Система регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), содержащая по меньшей мере один распределительный вал, механическое соединение, присоединяющее коленчатый вал к распределительному валу, подшипники распределительного вала, присоединенные к распределительному валу и выполненные с возможностью поддержки и обеспечения вращения распределительного вала, и по меньшей мере одно устройство фазового управления, содержащее:

лопасть, содержащую цилиндрический стопорный штифт, стопорящий в цилиндрической выемке стопорного штифта, встроенной в пластину крышки, причем стопорный штифт и выемка имеют люфт, когда застопорены; и

корпус, по меньшей мере частично охватывающий лопасть и отстоящий в круговом направлении от лопасти с образованием зазора во всех застопоренных положениях на полном диапазоне люфта, когда штифт застопорен в выемке.

9. Система VCT по п.8, в которой люфт меньше, чем зазор между корпусом и лопастью.

10. Система VCT по п.8, в которой корпус образует границы установки фаз клапанного распределения с опережением и запаздыванием системы VCT.

11. Система VCT по п.8, в которой только часть стопорного штифта находится в поверхностно распределенном контакте с выемкой стопорного штифта, когда штифт застопорен в выемке стопорного штифта.