Область техники, к которой относится изобретение
Данная заявка относится к способам эксплуатации двигателя с системой изменения фаз газораспределения, известной в уровне техники как система VCT (от англ. Variable Cam Timing).
Уровень техники/Раскрытие изобретения
С целью повышения топливной экономичности и улучшения характеристик транспортного средства по выбросам в атмосферу на двигателях внутреннего сгорания могут применяться системы VCT. Устройство VCT может включать в себя лопастной фазовращатель, управляемый золотниковым клапаном с электромагнитным приводом. Золотниковый клапан может направлять поток гидравлической жидкости, например, масла, с одной стороны лопасти на другую, например, со стороны запаздывания на сторону опережения. Устройство VCT может включать в себя несколько масляных контуров, соединяющих одну сторону лопасти с другой стороной лопасти, и по этим контурам может направляться гидравлическая жидкость. Фазовращатель может работать от давления масла, и при этом срабатывание фазовращателя будет зависеть от давления масла в контуре. Альтернативно, фазовращатель может работать от крутящего момента кулачка, и при этом срабатывание фазовращателя будет зависеть от крутящего момента, генерируемого при приведении в движение кулачка.
Один пример фазовращателя VCT, работающего от крутящего момента кулачка, раскрыт в документе US 8,356,583. При этом устройство VCT выполнено с гидравлически приводимым в действие стопорным штифтом, находящимся в промежуточном положении (здесь это положение также называется среднестопорным положением). Обычные устройства VCT могут содержать стопорный штифт на одном конце рабочего диапазона фазовращателя. В раскрытом в US 8,356,583 устройстве VCT также используются два независимых масляных контура, которые здесь называются контуром фазорегулирования и замковым контуром. В фазовращателе VCT с расположенным в промежуточном положении стопорным штифтом, в узле ротора фазовращателя содержится вспомогательный клапан, способный перемещаться из первого положения во второе положение. Когда вспомогательный клапан находится в первом положении, поток через него гидравлической жидкости перекрыт. Когда вспомогательный клапан находится во втором положении, гидравлическая жидкость может перетекать между замковой линией из камеры опережения и замковой линий из камеры запаздывания через вспомогательный клапан и общую линию, так что узел ротора переводится в положение промежуточного фазового угла относительно узла кожуха и удерживается в этом положении. Когда фазовращатель VCT находится в промежуточном положении или вблизи него, перекрываются замковые линии, сообщающиеся с камерой опережения или камерой запаздывания. Золотниковый клапан имеет три рабочих области, а именно, область блокирования (или область самоблокирования), область запаздывания и область опережения, расположенные в указанном порядке. В частности, когда золотниковому клапану подается команда на перемещение в область запаздывания или область опережения, вспомогательный клапан находится в своем первом положении, и жидкость не может течь через линии замкового контура. Кроме того, жидкость может перетекать с одной стороны лопасти на другую по линиям фазорегулирования. Когда золотниковому клапану подается команда на перемещение в замковую область, вспомогательный клапан находится во втором положении, и жидкость может свободно перетекать из камеры опережения или камеры запаздывания, через замковые линии и вспомогательный клапан, попадая в противоположную камеру через общую линию. Кроме того, перекрывается поток жидкости через линии контура фазорегулирования.
Тем не менее, авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки такой системы VCT. Хотя золотниковый клапан в идеале может иметь три рабочие области (а именно, замковую область, область запаздывания и область опережения), на практике могут иметься дополнительные рабочие области, существующие на границе любых двух расположенных последовательно областей, причем две области могут быть активными одновременно. Например, дополнительные области могут существовать на границе замковой области и области запаздывания, и аналогично, на границе области запаздывания и области опережения. В случае если золотниковому клапану будет дана команда на перемещение в положение между замковой областью и областью запаздывания, замковый контур и контур запаздывания будут одновременно пытаться гидравлически управлять положением фазовращателя. В результате, фазовращатель может быть заблокирован, а не переведен в положение запаздывания, как это предполагалось командой. В другом сценарии, фазовращатель может непредсказуемо реагировать на подаваемые золотниковому клапану команды из-за дополнительных и неуправляемых движений, порождаемых текущей через линии замкового контура жидкостью. Кроме того, в ответ на подачу команды на самоблокирование, фазовращатель может совершать движение в сторону запаздывания. То есть, любой из этих сценариев может привести к ухудшению эксплуатационных качеств двигателя.
В одном примере вышеописанные недостатки могут быть устранены с помощью способа, включающего в себя: в течение существования выборочных условий, постепенное перемещение золотникового клапана, соединенного с приводимым в действие крутящим моментом кулачка фазовращателем системы изменения фаз газораспределения, из области блокирования в область запаздывания; и определение границ переходной области между областью блокирования и областью запаздывания на основании движения указанного фазовращателя из блокировочного положения, причем движение указанного фазовращателя происходит в ответ на постепенное перемещение указанного золотникового клапана. Тем самым предотвращается подача команды на перемещение золотникового клапана в область, в которой одновременно задействуются и замковый контур и контур запаздывания.
Например, в процессе работы фазовращателя может быть сгенерирована диаграмма (карта) работы контура в зависимости от значения коэффициента заполнения (англ. duty cycle) соленоида. В частности, по такой диаграмме может быть найдена граница между областями фазорегулирования и замковой областью работы золотникового клапана. В выборочных условиях определение границ можно периодически повторять, обновляя границы по мере изменения условий работы фазовращателя. Например, наивысшее значение коэффициента заполнения, при котором активен замковый контур, можно назначить нижним пределом области фазорегулирования. Плюс к тому, самое низкое значение коэффициента заполнения, для которого регистрируется движение в сторону запаздывания, можно назначить верхним пределом командных значений коэффициента заполнения в замковой области. Эти граничные значения можно адаптивно обновлять в процессе работы фазовращателя с использованием алгоритмов адаптивного обучения. Например, если по новой диаграмме самое низкое значение коэффициента заполнения, при котором регистрируется движение в сторону запаздывания, будет отличаться от сохраненного ранее в памяти значения, то граничное значение можно обновить как функцию от самого последнего найденного значения с последующим обновлением диаграммы.
Таким образом, в процессе работы фазовращателя по движению фазовращателя можно распознать границу между областями золотникового клапана. За счет более точного распознавания границы можно улучшить работу фазовращателя. Итерационно распознавая и обновляя границы относительно диаграммы рабочих областей золотникового клапана, адаптируемые границы можно помещать в приемлемые области командного коэффициента заполнения. Следовательно, команды коэффициента заполнения можно регулировать таким образом, чтобы не попасть в область, в которой гидравлические контуры могут конкурировать между собой в гидравлическом управлении положением фазовращателя. За счет более точного определения границ между рабочими областями золотникового клапана можно улучшить стабильность реагирования фазовращателя на подаваемые золотниковому клапану команды. Кроме того, можно предотвратить непреднамеренные и нежелательные изменения положения фазовращателя.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут описаны подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана система двигателя, содержащая устройство изменения фаз газораспределения.
На фиг. 2 показана блок-схема маслосмазочной системы двигателя.
На фиг. 3 показан пример системы фазовращателя VCT.
На фиг. 4 показана высокоуровневая блок-схема подачи команды фазовращателю VCT на изменение фаз газораспределения в зависимости от условий работы двигателя.
На фиг. 5 показан пример способа регулирования положения фазовращателя путем регулирования подаваемой на золотниковый клапан команды значения коэффициента заполнения.
На фиг. 6 показан пример способа перевода фазовращателя в определенное положение перед отключением двигателя.
На фиг. 7А-фиг. 7B показан пример способа выяснения необходимости удерживания фазовращателя в блокировочном положении со вставленным или не вставленным стопорным штифтом.
На фиг. 7С показан способ регулирования подаваемой золотниковому клапану команды в ответ на падение давления в системе.
На фиг. 8А показан пример способа выбора того, как перемещать золотниковый клапан из замковой области клапана в ответ на команду разблокирования фазовращателя.
На фиг. 8B показан пример надежного разблокирования фазовращателя с использованием предварительного позиционирования золотникового клапана.
На фиг. 9 показан пример способа блокирования фазовращателя избирательным перемещением золотникового клапана в замковую область на протяжении импульсов кручения распределительного вала или между ними.
На фиг. 10А-10B показано влияние импульсов кручения распределительного вала на позиционирование фазовращателя.
На фиг. 11-12 показаны примеры возможного перемещения золотникового клапана в замковую область на протяжении импульсов кручения распределительного вала или между ними.
На фиг. 13 показан пример способа рационального определения границ бесполетной области золотникового клапана фазовращателя VCT.
На фиг. 14 показан пример диаграммы областей и адаптивного распознавания границ бесполетной области золотникового клапана.
На фиг. 15 показан способ индикации неисправности замкового контура фазовращателя VCT по вариациям межпиковых амплитуд момента кручения кулачка.
Осуществление изобретения
Нижеприведенное описание относится к системам и способам управления установленным на транспортном средстве двигателем, оснащенным системой регулировки клапанного распределения, например, системой VCT (от англ. Variable Cam Timing) изменения фаз газораспределения. Согласно рассмотрению со ссылкой на фиг. 4-6, для того, чтобы регулировать положение фазовращателя контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью регулирования подаваемой на золотниковый клапан фазовращателя VCT команды коэффициента заполнения. В условиях, когда требуется разблокировать фазовращатель и перевести его в другое положение, контроллер может выбрать способ для робастного разблокирования фазовращателя с уменьшением ошибок фазорегулирования, что проиллюстрировано на фиг. 7A-фиг. 7С и фиг. 8А - фиг. 8B. Аналогичным образом контроллер может регулировать подаваемую золотниковому клапану команду для того, чтобы точно заблокировать фазовращатель в новом положении, что рассматривается со ссылкой на фиг. 9 - фиг. 12. Контроллер может также периодически определять границы переходной зоны золотникового клапана для того, чтобы адаптивно распознать, области рабочего хода золотника золотникового клапана и соответствующим образом обновить команды значения коэффициента заполнения, подаваемые для позиционирования фазовращателя, что рассматривается со ссылкой на фиг. 13-14. Кроме того, контроллер может использовать вариации кручения распределительного вала для своевременного обнаружения неисправности системы VCT, и предпринять соответствующие действия по смягчению последствий, что рассмотрено со ссылкой на фиг. 15. Таким образом снижаются ошибки фазорегулирования, улучшаются эксплуатационные качества двигателя и уменьшаются выбросы отработавших газов в атмосферу.
На фиг. 1 показан пример осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. На фиг. 1 показано, что двигатель 10 может получать параметры управления от системы управления, включающей в себя контроллер 12, а также входной сигнал воздействия водителя 190 транспортного средства через устройство 192 ввода. В данном примере, устройство 192 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 194 положения педали акселератора (ПП), предназначенный для выработки пропорционального сигнала положения педали.
Цилиндр (здесь также называемый камерой сгорания) 30 двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с расположенным между ними поршнем 36. Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 через трансмиссию может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства. Кроме того, с коленчатым валом 40 через маховик может быть связан стартер, обеспечивающий запуск двигателя 10. Коленчатый вал 40 связан с масляным насосом 208 (фиг. 2) для того, чтобы создавать давление в маслосмазочной системе 200 двигателя (связь коленчатого вала 40 с масляным насосом 208 не показана). Кожух 136 гидравлически связан с коленчатым валом 40 посредством цепи или ремня (не показаны) газораспределительного механизма.
Цилиндр 30 может принимать впускной воздух через впускной коллектор или воздушные каналы 44. Впускной воздушный канал 44 кроме цилиндра 30 может сообщаться и с другими цилиндрами двигателя 10. В некоторых осуществлениях, один или несколько впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как механический нагнетатель или турбонагнетатель. Вдоль по впускному каналу двигателя может быть установлена система дроссельной заслонки, включающая в себя дроссельную шайбу 62, и предназначенная для варьирования расхода и/или давления впускного воздуха, подаваемого цилиндрам двигателя. В данном конкретном примере, дроссельная шайба 62 связана с электромотором 94, так что положением эллиптической дроссельной шайбы 62 управляет контроллер 12 посредством электромотора 94. Такая конфигурация может называться системой электронного управления дроссельной заслонкой (ЭУДЗ), которая также может использоваться для управления частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу двигателя.
Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускные клапаны 52а и 52b (не показаны) и выпускные клапаны 54а и 54b (не показаны). При этом, хотя можно использовать по четыре клапана на цилиндр, в другом примере также можно использовать по одному впускному и одному выпускному клапану на цилиндр. Еще в одном примере на один цилиндр могут использовать по два впускных клапана и по одному выпускному клапану.
Выпускной коллектор 48 может получать отработавшие газы от других цилиндров двигателя 10, а не только от цилиндра 30. Показано, что выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 с выпускным коллектором 48 связан датчик 76 отработавших газов (причем датчик 76 может соответствовать разнообразным датчикам). Например, датчик 76 может представлять собой любой из многих известных датчиков, подходящих для обеспечения информации о воздушно-топливном отношении в отработавших газах, например, линейный кислородный датчик, или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (UEGO, Universal Exhaust Gas Oxygen), датчик содержания кислорода с двумя состояниями, датчик EGO (Exhaust Gas Oxygen), нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах (HEGO, Heated Exhaust Gas Oxygen), датчик NOx, HC или CO. Устройство 72 снижения токсичности выбросов показано расположенным ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 70. Устройство 72 снижения токсичности выбросов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC, Three-Way Catalyst), уловитель NOx, различные другие устройства снижения токсичности выбросов или сочетание указанных устройств.
В некоторых вариантах осуществления, каждый цилиндр двигателя 10 может иметь в своем составе свечу 92 зажигания, осуществляющую воспламенение. Система 88 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 30 сгорания посредством свечи 92 зажигания в ответ на получение от контролера 12 сигнала угла опережения зажигания (ОЗ) в выборочных режимах работы. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления свечу 92 зажигания не устанавливают, так что двигатель 10 может начинать сжигание топлива самовоспламенением или впрыском топлива, как это происходит в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых осуществлениях, каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера показана топливная форсунка 66А, непосредственно связанная с цилиндром 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ШИВТ), принимаемого от контроллера 12 посредством электронного привода 68. Таким образом, топливная форсунка 66А обеспечивает то, что называется прямым впрыском (ПВ) топлива в цилиндр 30 для сжигания. Топливная форсунка может быть смонтирована в боковине камеры сгорания (как показано) или, например, в верхней части камеры сгорания (рядом со свечой зажигания). Топливо может доставляться к топливной форсунке 66А топливной системой, включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания альтернативно или дополнительно может содержать топливную форсунку, размещенную во впускном коллекторе 44 в конфигурации, которая известна как «впрыск во впускные каналы» для впрыскивания топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Контроллер 12 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: центральный процессор 102, порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде чипа 106 постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) только для чтения, оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ) с произвольным доступом, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и обычную шину данных. Контроллер 12, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, может принимать разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать сигнал измеренного массового расхода засосанного воздуха (МРЗВ) от датчика 100 массового расхода воздуха, связанного с дроссельной заслонкой 20; показания температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ, англ. Profile Ignition Pick-up, PIP) от датчика 118 на эффекте Холла, связанного с коленчатым валом 40; сигнал положения дроссельной заслонки (ПДС) от датчика 20 положения дроссельной заслонки; сигнал абсолютного давления в коллекторе (АДК) от датчика 122; индикацию детонации от датчика 182 детонации и индикацию абсолютной или относительной влажности окружающего воздуха от датчика 180. Сигнал частоты вращения коленчатого вала двигателя в оборотах в минуту генерируется контроллером 12 из сигнала ПЗ обычным образом, а сигнал АДК давления в коллекторе от датчика давления в коллекторе несет в себе информацию о разрежении или давлении во впускном коллекторе. При работе на стехиометрической топливовоздушной смеси этот датчик может давать информацию о нагрузке двигателя. Кроме того, этот датчик, вместе с оценкой частоты вращения коленчатого вала, может обеспечивать оценку заряда (включающего в себя воздух), засасываемого в цилиндр. В одном примере, датчик 118, который также используют как датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, выдает заданное количество равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала.
В данном частном примере, температуру Tcat1 каталитического нейтрализатора 70 выдает датчик 124 температуры, а температуру Tcat2 устройства 72 снижения токсичности выбросов выдает датчик 126 температуры. В альтернативном осуществлении, температуры Tcat1 и Tcat2 могут быть выведены из данных о работе двигателя.
Также на фиг. 1 показана система 19 VCT изменения фаз газораспределения. В данном примере иллюстрируется система верхнего расположения распределительного вала, хотя могут быть использованы и другие подходы. В частности, распределительный вал 130 двигателя 10 показан сообщающимся с коромыслами 132 и 134 для приведения в движение впускных клапанов 52а и 52b и выпускных клапанов 54а и 54b. В иллюстрируемом примере, система 19 VCT является системой СТА (от англ. Cam-Torque Actuated), приводимой в действие крутящим моментом кулачка, в которой приведение в действие фазовращателя распределительного вала осуществляется импульсами крутящего момента кулачка. В альтернативных примерах, система 19 VCT может быть системой ОРА (от англ. Oil Pressure Actuated), приводимой в действие давлением масла. За счет регулировки некоторого количества гидрораспределителей для направления гидравлической жидкости, такой как моторное масло, в полость (такую как камера опережения или камера запаздывания) фазовращателя распределительного вала, можно сдвигать фазы клапанного распределения в сторону опережения или в сторону запаздывания. Как будет разъяснено далее по тексту, работой гидрораспределителей могут управлять соответствующие управляющие соленоиды. В частности, контроллер двигателя может передавать сигнал соленоидам на перемещение золотникового клапана, регулирующего поток масла через полость фазовращателя. В контексте настоящей заявки, запаздывание и опережение фаз газораспределения являются относительными, то есть, например, положение полного опережения может, тем не менее, обеспечивать открытие впускного клапана с запаздыванием относительно верхней мертвой точки.
Распределительный вал 130 гидравлически связан с кожухом 136. Кожух 136 формирует зубчатое колесо, имеющее некоторое количество зубьев 138. В примере осуществления, кожух 136 гидравлически связан с коленчатым валом 40 посредством цепи или ремня (не показаны) газораспределительного механизма. Поэтому кожух 136 и распределительный вал 130 вращаются с существенно одинаковыми частотами вращения и синхронно с коленчатым валом. В альтернативном осуществлении, например, в четырехтактном двигателе, кожух 136 и коленчатый вал 40 могут быть механически связаны с распределительным валом 130 таким образом, что кожух 136 и коленчатый вал 40 могут вращаться синхронно с частотой, отличающейся от частоты вращения распределительного вала 130 (например, с соотношением 2:1, при котором коленчатый вал вращается с частотой, в два раза превышающей частоту вращения распределительного вала). В альтернативном осуществлении, зубья 138 могут быть механически связаны с распределительным валом 130. Манипулированием гидравлической связью, как описывается в настоящей заявке, положение распределительного вала 130 относительно коленчатого вала 40 может варьироваться гидравлическими давлениями в камере 142 запаздывания и в камере 144 опережения. Позволяя гидравлической жидкости под высоким давлением попадать в камеру 142 запаздывания, взаимное расположение распределительного вала 130 и коленчатого вала изменяют в сторону запаздывания. Это значит, что впускные клапаны 52а, 52b и выпускные клапаны 54а, 54b откроются по времени позднее нормального момента времени относительно коленчатого вала 40. Аналогичным образом, позволяя гидравлической жидкости под высоким давлением попадать в камеру 144 опережения, взаимное расположение распределительного вала 130 и коленчатого вала 40 изменяют в сторону опережения. Это значит, что впускные клапаны 52а, 52b и выпускные клапаны 54а, 54b откроются и закроются раньше нормального момента времени относительно коленчатого вала 40.
Хотя в данном примере показана система, в которой фазами клапанного распределения для впускных и выпускных управляют одновременно, могут использоваться изменение фаз газораспределения впускных клапанов, изменение фаз газораспределения выпускных клапанов, двойное независимое изменение фаз газораспределения, двойное одинаковое изменение фаз газораспределения или другие устройства изменения фаз газораспределения. Кроме того, может использоваться система переменной высоты подъема клапана. Кроме того, может использоваться система переключения профилей кулачков, обеспечивающая использование различных профилей кулачков в различных условиях работы. Кроме того, клапанным механизмом может быть цилиндрический толкатель со следящим роликом, механический поршень прямого воздействия, электрогидравлический привод или другие альтернативы коромыслам.
Что касается вышеупомянутой системы изменения фаз газораспределения, то зубья 138, вращающиеся синхронно с распределительным валом 130, позволяют измерить относительное положение распределительного вала с помощью датчика 150 фаз газораспределения, передающего сигнал VCT в контроллер 12. Зубья 1, 2, 3 и 4 могут использоваться для измерения фаз газораспределения и находятся относительно друг друга на одинаковом угловом расстоянии (например, в двухрядном двигателе в конфигурации V-8 они находятся на угловом расстоянии 90 градусов относительно друг друга), а зуб 5 может быть использован для идентификации цилиндра. Кроме того, контроллер 12 посылает сигналы (LACT, RACT) на обычные соленоиды (не показаны) для направления потока гидравлической жидкости либо в камеру 142 запаздывания, либо в камеру 144 опережения, либо ни в одну из этих камер.
Относительные фазы газораспределения могут быть измерены различными путями. В общем и целом, показателем относительных фаз газораспределения является время или угол поворота, проходящие между передним фронтом сигнала PIP и приемом сигнала от одного из находящихся на кожухе 136 зубьев 138. В частном случае двигателя V-8 с двумя рядами цилиндров и колесом с пятью зубьями, показатель фаз газораспределения для конкретного ряда цилиндров принимают четыре раза за один оборот, с дополнительным сигналом, используемым для идентификации цилиндра.
Как было описано выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и у каждого цилиндра имеется собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливных форсунок, свечей зажигания и т.д.
На фиг. 2 показан пример осуществления маслосмазочной системы 200 двигателя с масляным насосом 208, связанным с коленчатым валом 40 (не показан), включающей в себя различные масляные подсистемы (S1-S3) 216, 218 и 220. Масляная подсистема может использовать поток масла для выполнения некоторой функции, например, смазки, приведения в действие исполнительного устройства и т.п. Например, одна или несколько из масляных подсистем 216, 218, 220 могут быть гидравлическими системами с гидравлическими исполнительными устройствами и клапанами-гидрораспределителями. Кроме того, масляные подсистемы 216, 218, 220 могут быть смазочными системами, например, протоками для доставки масла к движущимся компонентам, таким как распределительные валы, клапаны цилиндров и т.п. К другим неограничивающим примерам масляных подсистем относятся фазовращатели распределительного вала, стенки цилиндров, различные подшипники и т.п.
Масло подается в масляную подсистему по питающему каналу и возвращается по возвратному каналу. В некоторых примерах масляных подсистем может быть меньше или больше, чем указано.
Как показано на фиг. 2, масляный насос 208 при вращении коленчатого вала 40 (не показан), высасывает масло из масляного резервуара 204, находящегося в масляном поддоне 202 через питающий канал 206. От масляного насоса 208 под давлением масло по питающему каналу 210 и через фильтр 212 доставляется в основную магистраль 214. Давление в основной магистрали 214 является функцией силы, вырабатываемой масляным насосом 208 и расхода масла, поступающего в каждую из масляных подсистем 216, 218 и 220 по питающим каналам 214а, 214b, 214c соответственно. Масло возвращается в масляный резервуар 204 при атмосферном давлении по возвратному каналу 222. Датчик 224 давления масла измеряет давление масла в основной магистрали и посылает данные давления в контроллер 12 (не показан). Насос 208 может быть насосом с приводом от двигателя, причем производительность насоса повышается при повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя и понижается при понижении частоты вращения коленчатого вала двигателя.
Уровень давления масла в основной магистрали может влиять на рабочие характеристики одной или нескольких из масляных подсистем 216, 218, 220, например, сила, генерируемая гидравлическим исполнительным устройством, прямо пропорциональна давлению в основной магистрали. Когда давление масла высокое, исполнительное устройство может быть менее чувствительным; когда давление масла низкое, исполнительное устройство может быть более чувствительным. Низкое давление масла может также ограничивать эффективность смазки движущихся компонентов моторным маслом. Например, если давление в основной магистрали будет ниже порогового давления, то подача смазывающего масла может снизиться, и может наблюдаться износ компонентов.
Кроме того, давление масла в основной магистрали будет наивысшим, когда поток масла из нее будет сниженным, или будет отсутствовать вообще. То есть, давление в основной магистрали может быть понижено присутствием течи из гидравлических исполнительных устройств. Кроме того один частный источник течи масла может возникнуть в фазовращателе системы изменения фаз газораспределения, как подробно описывается со ссылкой на фиг. 3.
На фиг. 3 показан фазовращатель 300 системы VCT в положении опережения. В одном примере, фазовращатель 300 системы VCT может включать в себя фазовращатель 19 системы VCT, показанный на фиг. 1. Также на фиг. 3 показан золотниковый клапан 309 с электромагнитным приводом, связанный с фазовращателем 300 VCT. В качестве неограничивающего примера, золотниковый клапан 309 показан находящимся в области опережения золотника. Следует понимать, что золотниковый клапан может иметь бесконечное количество промежуточных положений, например, положения в области опережения, нейтральной области и замковой области золотника (что будет разъяснено ниже). Положение золотникового клапана может не только задавать направление движения фазовращателя VCT, но также, в зависимости от дискретного положения золотника, может также задавать и скорость движения фазовращателя VCT.
В двигателях внутреннего сгорания использовались разнообразные механизмы варьирования угла между распределительным и коленчатым валами с целью улучшения рабочих характеристик двигателя или снижения выбросов в атмосферу. В большинстве этих механизмов (VCT) изменения фаз газораспределения используется один или несколько «лопастных фазовращателей» на распределительном валу (или распределительных валах в двигателях с несколькими распределительными валами) двигателя, например, фазовращатель 300 VCT. Фазовращатель 300 VCT может иметь ротор 305 с одно или несколькими лопастями 304, смонтированный на торце распределительного вала 326, и окруженный узлом 340 кожуха с лопастными камерами, в которые заходят лопасти. В альтернативном примере, лопасти 304 могут быть смонтированы на узле 340 кожуха, а камеры могут быть устроены в узле 305 ротора. Наружная окружность 301 кожуха формирует собой звездочку, шкив или шестерню, принимающие приводную силу через цепную, ременную или зубчатую передачи, обычно от коленчатого вала или от другого распределительного вала в случае двигателя с несколькими распределительными валами.
Фазовращатель 300 VCT показан в виде фазовращателя, приводимого в действие крутящим моментом кулачка. То есть, реверсивные крутящие моменты распределительного вала, вызываемые силами открытия и закрытия клапанов двигателя, перемещают лопасть 304. Камера 302 опережения и камера 303 запаздывания выполнены с возможность сопротивления положительным и отрицательным импульсам крутящего момента в распределительном валу 326 и крутящий момент кулачка попеременно создает в них давление. Золотниковый клапан 309 позволяет лопасти 304 в фазовращателе перемещаться, позволяя жидкости перетекать из камеры 302 опережения в камеру 303 запаздывания или наоборот, в зависимости от требуемого направления движения. Например, если требуется движение в сторону опережения, то золотниковый клапан 309 позволяет лопасти двигаться, открывая путь потоку жидкости из камеры запаздывания в камеру опережения. И наоборот, если требуется движение в сторону запаздывания, то золотниковый клапан 309 позволяет лопасти двигаться, открывая путь потоку жидкости из камеры опережения в камеру запаздывания.
Узел 340 кожуха фазовращателя 300 VCT имеет наружную окружность 301 для приема приводной силы. Узел 305 ротора присоединен к распределительному валу 326 и коаксиально помещен внутрь узла 340 кожуха. Узел 305 кожуха имеет лопасть 304, разделяющую камеру, образованную между узлом 340 кожуха и узлом 305 ротора на камеру 303 опережения и камеру 303 запаздывания. Лопасть 304 способна вращаться для сдвига взаимного углового расположения узла кожуха 340 и узла 305 ротора. Кроме того, имеется гидравлический замковый контур 333 и контур 323 стопорного штифта. Гидравлический замковый контур 333 и контур 323 стопорного штифта связаны между собой по текучей среде, что делает их существенно одним и тем же контуром, но для упрощения изложения и лучшего понимания их различающихся друг от друга функций они будут считаться разными контурами. Гидравлический замковый контур 333 включает в себя подпружиненный пружиной 331 вспомогательный клапан 330, замковую линию 328 опережения, соединяющую камеру 302 опережения с вспомогательным клапаном 330 и общей линией 314, а также замковую линию 334 запаздывания, соединяющую камеру 303 запаздывания с вспомогательным клапаном 330 и общей линией 314. Замковая линия 328 опережения и замковая линия 334 запаздывания имеют предустановленную длину или расстояние от лопасти 304. Вспомогательный клапан 330 находится в узле 305 ротора и соединяется по текучей среде с контуром 323 стопорного штифта и питающей линией 319а соединительной линией 332. Контур 323 стопорного штифта включает в себя стопорный штифт 325, соединительную линию 332, вспомогательный клапан 330, питающую линию 319а и выпускную линию 322 (показано пунктиром).
Вспомогательный клапан может быть приведен в действие для переключения между двумя положениями, первое из которых может соответствовать закрытому или отключенному положению, а второе из которых может соответствовать открытому или включенному положению. Управление переключением между указанными положения вспомогательного клапана может выполнять золотниковый клапан. В первом положении, во вспомогательном клапане создается избыточное давление, порождаемое созданным двигателем давлением масла в линии 332, и это давление позиционирует вспомогательный клапан так, что потоку жидкости перекрывается путь между камерами опережения и запаздывания через вспомогательный клапан и замковый контур 333. Во втором положении, создаваемое двигателем давление отсутствует в линии 332. Отсутствие давления в линии 332 позволяет пружине 331 расположить вспомогательный клапан таким образом, чтобы был открыт путь потоку жидкости через вспомогательный клапан и общую линию между замковой линией, выходящей из камеры опережения, и замковой линией, выходящей из камеры запаздывания, таким образом, что узел ротора переводится в блокировочное положение и удерживается в нем.
Стопорный штифт 325 с возможностью скольжения помещен в гнездо в узле 305 ротора и имеет торцевую часть, смещаемую пружиной 324 к углублению 327 в узле 340 кожуха и входящую в указанное углубление. Альтернативно, стопорный штифт 325 может быть помещен в узел 340 кожуха и пружиной 324 может смещаться к углублению 327 в узле 305 ротора. Открытие и закрытие замкового контура 333 и создание давления в контуре 323 стопорного штифта задаются переключением/перемещением золотникового клапана 309.
Золотниковый клапан 309 включает в себя золотник 311 с цилиндрическими буртиками 311а, 311b, 311c, с возможностью скольжения помещенный во втулку 316 в роторе 305 и в направляющие пояски в распределительном валу 326. Один конец золотника контактирует с пружиной 315, а противоположный конец золотника контактирует с ШИМ-управляемым соленоидом 307 с переменным усилием (СПУ). Возможно также линейное управление соленоидом 307 путем изменения коэффициента заполнения, тока, напряжения или другими подходящими для этой цели методами. Кроме того, противоположный конец золотника 311 может контактировать с электромотором или другими исполнительными устройствами, которые могут воздействовать на него.
На положение золотника 311 влияют пружина 315 и соленоид 307, управляемый контроллером 12. Более подробно управление фазовращателем будет рассмотрено далее по тексту. Положением золотника 311 задается направление и скорость движения фазовращателя. Например, положение золотника задает направление движения фазовращатель - в сторону опережения, в сторону удерживания, или в сторону запаздывания. Кроме того, положение золотника задает то, будут ли открыты (включены) или закрыты (отключены) контур 323 стопорного штифта и замковый контур 333. Другими словами, золотник 311 своим положением активно управляет вспомогательным клапаном 330. Золотниковый клапан 309 имеет режим опережения, режим запаздывания, нейтральный режим и режим замка. Эти режимы управления могут быть напрямую ассоциированы с областями позиционирования. То есть, конкретные области рабочего хода золотникового клапана могут позволить золотниковому клапану работать в режимах опережения и запаздывания, в нейтральном режиме и режиме замка. В режиме опережения, золотник 311 перемещается в положение в области опережения золотникового клапана, позволяя тем самым жидкости перетекать из камеры 303 запаздывания через золотник 311 в камеру 303 опережения, и при этом жидкости перекрывается выход из камеры 302 опережения. Кроме того, замковый контур 333 удерживается отключенным или закрытым. В режиме запаздывания, золотник 311 перемещается в положение в области запаздывания золотникового клапана, позволяя тем самым жидкости перетекать из камеры 302 опережения через золотник 311 в камеру 303 запаздывания, и при этом жидкости перекрывается выход из камеры 303 запаздывания. Кроме того, замковый контур 333 удерживается отключенным или закрытым. В нейтральном режиме, золотник перемещается в положение в нейтральной области рабочего хода золотникового клапана, перекрывая тем самым выход жидкости как из камеры опережения 302, так и из камеры 303 запаздывания, и при этом замковый контур 333 продолжает удерживаться отключенным или закрытым. В режиме замка золотник перемещается в положение в замковой области рабочего хода. Первым предназначением режима замка является то, что золотник 311 перемещается в положение, при котором буртик 311b перекрывает поток жидкости из линии 312 между буртиками 311а и 311b в любую из других линий и в линию 313, эффективно снимая управление фазовращателем с золотникового клапана 309. Вторым предназначением режима замка является открытие или включение замкового контура 333. То есть, замковый контур 333 полностью управляет перемещением фазовращателя в положение запаздывания или в положение опережения, пока лопасть 304 не достигнет положения промежуточного фазового угла. Третьим предназначением режима замка является вентиляция контура 323 стопорного штифта, что позволяет стопорному штифту 325 войти в углубление 327. Положение промежуточного фазового угла, также называемое здесь среднестопорным положением, а также блокировочным положением, определяется как положение, когда лопасть 304 находится между стенкой 302а опережения и стенкой 303а запаздывания, причем эти стенки задают собой камеру между узлом 340 кожуха и узлом 305 ротора. Блокировочное положение может быть любым положением между стенкой 302а опережения и стенкой 303а запаздывания, и задается положением замковых каналов 328 и 334 относительно лопасти 304. В частности, положение замковых каналов 328 и 334 относительно лопасти 303 задает положение, при котором ни один из каналов не может быть открыт в камеру 302 опережения и камеру 303 запаздывания, что полностью перекрывает сообщение между двумя камерами, когда вспомогательный клапан находится во втором положении, а контур фазорегулирования деактивирован. Подача команды на перемещение золотникового клапана в замковую область здесь также может быть названа подачей команды на постановку фазовращателя на «аппаратную блокировку» или на «аппаратное блокирование» относительно компонента аппаратной части (стопорного штифта), участвующего в блокировании фазовращателя и вставляемого в среднестопорном положении.
В зависимости от коэффициента заполнения ШИМ-управляемого соленоида 307 с переменным усилием, золотник 311 перемещается в соответствующее положение на длине своего рабочего хода. В одном примере, когда коэффициент заполнения соленоида 307 с переменным усилием составляет примерно 30%, 50% или 100%, золотник 311 перемещается в положения, соответствующие режиму запаздывания, нейтральному режиму и режиму опережения соответственно, а на вспомогательный клапан 330 подается давление и он перемещается из второго положения в первое положение, причем замковый контур 333 закрыт, а стопорный штифт находится под давлением и высвобожден. В другом примере, когда коэффициент заполнения соленоида 307 с переменным усилием выставлен на 0%, золотник 311 переводится в режим замка, так что вспомогательный клапан 330 вентилируется и перемещается во второе положение, замковый контур 333 открывается, а стопорный штифт 325 вентилируется и входит в углубление 327. Если выбирают коэффициент заполнения 0% как экстремальное положение на длине рабочего хода золотника для открытия замкового контура 333, вентилирования вспомогательного клапана 330, и вентилирования стопорного штифта 325 с его вхождением в углубление 327, в случае если теряется мощность или управление, фазовращатель по умолчанию может переместиться в блокировочное положение, что улучшит гарантированность положения фазовращателя. Следует отметить, что указанные выше значения коэффициента заполнения в процентах приведены в качестве неограничивающих примеров, и что в альтернативных вариантах осуществления изобретения, для перемещения золотника золотникового клапана между различными областями могут использоваться другие коэффициенты заполнения. Например, при коэффициенте заполнения, равном 100%, замковый контур 333 альтернативно может быть открыт, вспомогательный клапан 330 провентилирован, стопорный штифт 325 провентилирован и вставлен в углубление 327. В этом примере, замковая область золотникового клапана может соседствовать с областью опережения, а не с областью запаздывания. В другом примере, режим замка может задействоваться при 0% коэффициенте заполнения, а коэффициенты заполнения, равные примерно 30%, 50% и 100%, могут перемещать золотник в положения, соответствующие режиму опережения, нейтральному режиму и режиму запаздывания. Аналогичным образом, область опережения в этом примере соседствует с замковой областью.
В течение существования выборочных условий, контроллер может определять границу одной или нескольких областей рабочего хода золотника, варьируя команды коэффициента заполнения, подаваемые на золотниковый клапан, и коррелируя его с соответствующими изменениями в положении фазовращателя. Например, как разъясняется со ссылкой на фиг. 13 - фиг. 14, переходная область между замковой областью и областью запаздывания рабочего хода золотника, также называемая здесь «бесполетной областью», может быть определена путем коррелирования перемещения золотникового клапана из замковой области в область запаздывания с движением фазовращателя из среднестопорного положения в сторону положения запаздывания. В альтернативных осуществлениях, когда замковая область соседствует с областью опережения, «бесполетная» область может находиться между замковой областью и областью опережения рабочего хода золотника.
Показанный на фиг. 3 фазовращатель движется в сторону опережения. Для перевода фазовращателя в сторону положения опережения коэффициент заполнения увеличивают до значения, большего 50%, а опционально - до 100%. В результате усилие воздействия соленоида 307 на золотник увеличивается, и золотник 311 перемещается вправо, к области опережения, и работает в режиме опережения, пока усилие пружины 315 не уравновесит усилие соленоида 307. В показанном режиме опережения, буртик 311а перекрывает линию 312, а линии 313 и 314 остаются открытыми. В таком сценарии, импульсы крутящего момента распределительного вала нагнетают давление в камеру 303 запаздывания, принуждая жидкость перетекать из камеры 303 запаздывания в камеру 302 опережения, тем самым перемещая лопасть 304 в направлении, показанном стрелкой 345. Гидравлическая жидкость вытекает по линии 312 из камеры 303 запаздывания к золотниковому клапану 309, между буртиками 311а и 311b золотника и возвращается обратно в центральную линию 314 и линию 312, ведущую к камере 302 опережения. Вспомогательный клапан удерживается в первом положении, блокируя замковые линии 328 и 334.
В альтернативном примере, для перевода фазовращателя в сторону положения запаздывания коэффициент заполнения золотникового клапана уменьшают до значения, меньшего 50%, а опционально - вплоть до 30%. В результате усилие воздействия соленоида 307 на золотник уменьшается, и золотник 311 перемещается влево, к области запаздывания, и эксплуатируется в режиме запаздывания, пока усилие пружины 315 не уравновесит усилие соленоида 307. В режиме запаздывания, буртик 311b перекрывает линию 313, а линии 312 и 314 остаются открытыми. В таком сценарии, импульсы крутящего момента распределительного вала нагнетают давление в камеру 302 опережения, принуждая жидкость перетекать из камеры 302 опережения в камеру 303 запаздывания, тем самым перемещая лопасть 304 в направлении, обратном направлению, показанному стрелкой 345. Гидравлическая жидкость по линии 312 вытекает из камеры 302 опережения к золотниковому клапану 309, между буртиками 311а и 311b золотника и возвращается обратно в центральную линию 314 и линию 313, ведущую к камере 303 запаздывания. Вспомогательный клапан удерживается в первом положении, блокируя замковые линии 328 и 334.
Еще в одном примере, для перевода фазовращателя в положение промежуточного фазового угла (или в среднестопорное положение), коэффициент заполнения золотникового клапана уменьшают до 0%. В результате усилие воздействия соленоида 307 на золотник 311 уменьшается, и золотник 311 перемещается влево, к замковой области, и работает в замковом режиме, пока усилие пружины 315 не уравновесит усилие соленоида 307. В замковом режиме, буртик 311b золотника перекрывает линии 312, 313 и 314, а буртик 311c золотника перекрывает линию 319а, не давая ей создать давление в линии 332, чтобы вспомогательный клапан переместился во второе положение. При таком развитии событий, импульсы крутящего момента распределительного вала не обеспечивают приведения в движение. Наоборот, гидравлическая жидкость проходит из камеры 302 опережения через замковую линию 328 к вспомогательному клапану 330, через общую линию 329 и возвращается обратно к центральной линии 314 и линии 313, ведущей в камеру 303 запаздывания.
На фиг. 4 в качестве примера иллюстрируется алгоритм 400 регулирования работы фазовращателя VCT в зависимости от условий работы двигателя. Алгоритм 400 может исполняться контроллером двигателя, таким как показанный на фиг. 1 - фиг. 3 контроллер 12, в начале ездового цикла двигателя с целью обеспечения правильной установки фаз газораспределения в течение всего ездового цикла.
Алгоритм на этапе 402 включает в себя, после того, как был запущен двигатель, оценивание и/или измерение условий работы двигателя. К условиям работы двигателя могут быть отнесены, например, частота вращения коленчатого вала, температура двигателя, окружающие условия (температура окружающего воздуха давление окружающего воздуха, влажность и т.п.), запрос крутящего момента, давление в коллекторе, расход воздуха в коллекторе, нагрузка адсорбера, состояние каталитического нейтрализатора отработавших газов, температура масла, давление масла, время, в течение которого не работал двигатель транспортного средства и т.п.
В одном примере, при предыдущем отключении двигателя (как рассматривается со ссылкой на фиг. 6) и перед предстоящим перезапуском двигателя фазовращатель мог быть отрегулирован в выбранное положение в пределах своего рабочего диапазона для того, чтобы при перезапуске фазовращатель находился в выбранном положении. Выбранное положение могли выбрать в ожидании определенных условий запуска при следующем ездовом цикле. В одном примере, в ожидании холодного запуска в процессе предшествующего выполнения алгоритма фазовращатель мог быть переведен в положение запаздывания. Альтернативно, при предыдущем отключении фазовращатель мог быть выставлен в положение запаздывания с целью снижения искровой детонации при запуске или раскручивании горячего двигателя или с целью снижения крутящего момента в процессе запуска для лучшего управления нагрузкой и более плавных пусков. В другом примере, в ожидании холодного запуска в процессе предыдущего исполнения алгоритма отключения фазовращатель мог быть отрегулирован в положение опережения с целью увеличения компрессионного подогрева для того, чтобы способствовать запуску двигателя, работающего на топливах с малым выходом летучих веществ. Еще в одном примере, в ожидании больших импульсов крутящего момента распределительного вала при торможении двигателя, в процессе предыдущего выполнения алгоритма фазовращатель мог быть выставлен в среднестопорное положение без вставления стопорного штифта. При перемещении золотника к блокировочному положению и прохождении им области запаздывания (или опережения - в зависимости от того, какая из этих областей будет ближе к замковой области), такие импульсы кручения могут двинуть фазовращатель дальше среднезамкового положения и снизить вероятность того, что штифт будет правильно выровнен для того, чтобы могло состояться блокирование. Еще в одном примере, в ожидании следующего события запуска, требующего нахождения фазовращателя в блокировочном положении, фазовращатель мог быть выставлен в среднестопорное положение со вставленным стопорным штифтом. Положение, в которое фазовращатель был выставлен при предыдущем исполнения алгоритма отключения, здесь и далее по тексту может называться «положением по умолчанию».
На этапе 404 алгоритм включает в себя выполнение рассматриваемого со ссылкой на фиг. 7 диагностического алгоритма для идентификации условий, которые могут привести к ухудшению рабочих качеств фазовращателя. Если будут диагностированы какие-либо из подобных условий, контроллер может установить соответствующий флаг, задающий блокирование фазовращателя со вставленным стопорным штифтом, даже если блокирование фазовращателя и не требовалось по другим причинам. Например, в ответ на обнаружение ухудшения рабочих качеств фазовращателя, может быть вставлен стопорный штифт, чтобы можно было избежать ненадлежащего управления положением фазовращателя (когда командное и актуальное положения фазовращателя не будут совпадать). Дополнительные возможные примеры рассматриваются со ссылкой на фиг. 7.
После завершения диагностики на этапе 404, алгоритм переходит на этап 406 для выявления того, не присутствует ли условие холодного запуска двигателя. Существование условий холодного запуска может быть подтверждено, если температура двигателя или температура каталитического нейтрализатора отработавших газов ниже пороговой температуры и/или если с момента предыдущего отключения двигателя истек пороговый период времени. Если условия холодного запуска двигателя подтверждаются, то алгоритм переходит на этап 412, на котором контроллер может проверить то, допускают ли существующие условия, чтобы фазовращатель был переведен из положения по умолчанию в положение, требующееся для снижения выбросов, характерно высоких при холодном запуске двигателя. Например, если температура масла в двигателе ниже порогового значения, то перевод фазовращателя может быть отложен ввиду повышенной вязкости масла в подсистеме 220, что может привести к несогласованности условий работы двигателя и положений фазовращателя. В некоторых примерах, выполняемый на этапе 404 диагностический алгоритм может устанавливать флаг, указывающий на такое условие (смотри этап 740 на фиг. 7), так как несогласованность условий работы двигателя и положений фазовращателя может привести к нестабильности горения и ухудшению работы двигателя. В других примерах, диагностический алгоритм на этапе 404 может установить флаг, указывающий на то, что пришли в негодность датчики распределительного вала или соленоиды, что может сделать неэффективным управление переводом фазовращателя в положение для холодного запуска.
Продолжая с этапа 412, если условия работы двигателя допускают изменение положения фазовращателя, например, допускают перевод его в положение, при котором снижаются характерные для холодного пуска выбросы в атмосферу, то на этапе 416 контроллер двигателя может дать команду на такую регулировку положения, которая выполняется по алгоритму 500, показанному на фиг. 5. Если условия не допускают изменения положения фазовращателя, то контроллер на этапе 414 может сохранить положение фазовращателя по умолчанию, пока не будут достигнуты условия, допускающие изменения положения фазовращателя, например, пока двигатель не будет достаточно прогрет. Если положением по умолчанию является то положение, в котором стопорный штифт не вставлен, то сохранение положения фазовращателя по умолчанию может включать в себя выполнение команды фиксированного положения, в данном случае - положения по умолчанию, управлением в замкнутом цикле в соответствии со способом, который может быть выполнен по алгоритму 500. Если положением по умолчанию является блокировочное положение со вставленным стопорным штифтом, то фазовращатель могут оставить в положении по умолчанию со вставленным стопорным штифтом до тех пор, пока условия не позволят изменить положение фазовращателя или разблокировать стопорный штифт.
Продолжая выполнение алгоритма на этапе 418, контроллер двигателя может определить достаточность прогрева двигателя, например, выяснив, поднялась ли температура каталитического нейтрализатора выше температуры активации «light-off». Если двигатель теплый, то на этапе 424 контроллер может выполнить регулировку фазовращателя по условиям работы двигателя. После подачи команды на это действие, фазовращатель может работать под замкнутым управлением с обратной связью, пока условия не продиктуют иного. После того, как двигатель будет прогрет, положение фазовращателя могут регулировать для обеспечения оптимальных рабочих характеристик и топливной экономичности. Если на этапе 418 двигатель еще не будет теплым, то на этапе 420 могут оставить фазовращатель в положении запаздывания до тех пор, пока двигатель все же не прогреется.
Если на этапе 406 по условиям работы двигателя не будет подтверждено существования условий холодного запуска, то на этапе 408 контроллер может определить, удовлетворены ли условия теплого запуска или условия холостого хода. Если условия теплого запуска или холостого хода будут удовлетворены, то контроллер будет способен на этапе 424 выполнить регулировку фазовращателя по условиям работы двигателя. После подачи команды на это действие, фазовращатель может работать под управлением с обратной связью, пока условия не продиктуют иного. Затем выполнение алгоритма завершается.
Если на этапе 408 условия работы двигателя не укажут на условия теплого запуска или на условия холостого хода, то на этапе 410 контроллер может определить, не удовлетворены ли условия отключения. Если условия отключения будут удовлетворены, контроллер по текущим условиям работы двигателя может определить подходящее для отключения положение фазовращателя, и перевести фазовращатель в найденное подходящее для отключения положение в соответствии с алгоритмом, показанным на фиг. 6. Затем выполнение алгоритма завершается.
На фиг. 5 показан алгоритм 500 для замкнутого управления положением фазовращателя в целом. Алгоритм начинается этапом 502, на котором выполняют изначальный диагностический алгоритм, описанный со ссылкой на фиг. 7, который может активировать или деактивировать флаги, указывающие на то, какой тип фазорегулирования подходит для существующих условий работы двигателя. Например, первый флаг может указывать на то, что замкнутое управление не будет выполняться, и вместо этого фазовращатель должен быть направлен в среднестопорное положение со вставленным стопорным штифтом, в то время как другой флаг может указывать на то, фазовращатель нужно оставить в конкретном положении без вставления стопорного штифта. Положение, в котором требуется оставить фазовращатель без вставления стопорного штифта, может быть определенным блокировочным положением (например, среднестопорным положением), или положением, смещенным относительно блокировочного положения в сторону опережения или запаздывания. К примеру, в ответ на обнаружение неисправности датчика положения распределительного вала, может быть установлен флаг на отмену замкнутого управления положением фазовращателя с последующей подачей команды на направление фазовращателя в среднестопорное положение со вставленным стопорным штифтом. В другом примере, в ответ на то, что температура масла в двигателе ниже порогового значения, может быть активирован флаг, указывающий на то, что фазовращатель нужно оставить в его нынешнем положении без вставления стопорного штифта. То есть, если флаг был активен в начале выполнения диагностического алгоритма, то этот флаг можно деактивировать, если ранее выявленная неполадка двигателя была исправлена, тем самым разрешив возобновление замкнутого управления положением фазовращателя.
Продолжая на этапе 504, если диагностический алгоритм 700 устанавливает флаг, указывающий на недоступность замкнутого управления для текущих условий работы двигателя, то выполнение алгоритма 500 может быть прекращено. В противоположном случае, выполнение способа продолжается этапом 506, на котором выясняют, было ли найдено и доступно ли целевое положение удерживания. Если выполненный на этапе 502 диагностический алгоритм активировал флаг, предлагая целевое положение, в котором следует удерживать фазовращатель, например, блокировочное положение, тогда на этапе 508 целевое положение удерживания может быть установлено как целевое положение фазовращателя для данного алгоритма изменения фаз газораспределения. Можно понимать, что целевое положение удерживания может быть любым положением в пределах рабочего диапазона фазовращателя. Например, целевое положение удерживания может быть положением, смещенным от нуля в сторону запаздывания в случае, если выполняется команда на отключение и ожидается холодный пуск. В таком случае, удерживание фазовращателя в целевом положении запаздывания может обеспечить более высокий к.п.д. двигателя в процессе холодного запуска, то есть в условиях, в которых активное фазорегулирование недоступно. Если на этапе 505 не будет активен флаг, указывающий целевое положение удерживания, тогда на этапе 510 целевое положение распределительного вала может быть найдено по условиям работы двигателя. Следует понимать, что целевое положение распределительного вала может быть любым положением в пределах рабочего диапазона фазовращателя. Например, если сочетание условий работы двигателя и воздействия на педаль акселератора указывают на существование запроса на увеличение мощности, то целевое положение распределительного вала может быть положением с опережением. Однако если условия работы двигателя (например, холодное масло) указывают на недоступность целевого положения, тогда распределительный вал может быть выставлен на запаздывание. В качестве другого примера, если сочетание условий работы двигателя и воздействия на педаль акселератора указывают на существование запроса экономии топлива, целевым положением распределительного вала может быть положение запаздывания, однако, если условия работы двигателя (например, высота местоположения) указывают на необходимость установки распределительного вала на опережение, тогда целевым положением распределительного вала становится положение с опережением. Еще одним примером может быть ситуация, когда условия (например, горячее масло) работы двигателя и воздействие на педаль акселератора указывают на то, что целевое положение распределительного вала находится достаточно близко к положению по умолчанию, тогда целевым положением становится среднестопорное положение без вставления стопорного штифта.
После нахождения целевого положения, на этапе 512 может определить, вставлен ли стопорный штифт фазовращателя. То есть, контроллер может определить, заблокирован или разблокирован фазовращатель. В случае если регулировка фаз газораспределения в замкнутом цикле разрешена, но стопорный штифт вставлен, тогда на этапе 514 может быть выполнен рассматриваемый со ссылкой на фиг. 8 робастный способ 800 разблокирования, который позволит перевести фазовращатель в целевое положение распределительного вала.
После разблокирования фазовращателя, на этапе 516 контроллер может выяснить, в какую сторону - опережения или запаздывания сдвинуто целевое положение относительно актуального положения фазовращателя. Выяснение целевого положения фазовращателя относительно его актуального положения может основываться на сравнении актуального положения с показаниями датчика положения распределительного вала. В одном примере, когда целевое положение совпадает с актуальным положением фазовращателя (или смещено от актуального положения меньше, чем на пороговое расстояние), для сохранения актуального положения фазовращателя золотниковому клапану, если он уже не находится в нейтральной области, может быть дана команда на переход в нейтральную область (и на работу в режиме удерживания).
Тем не менее, если целевое положение фазовращателя относительно его актуального положения смещено в сторону опережения, то на этапе 522 контроллер может дать команду на перевод фазовращателя из актуального в целевое положение, действуя золотниковым клапаном 311 в режиме опережения и перемещая золотник в область опережения его рабочего хода. Как было рассмотрено ранее, положение золотника может быть изменено регулированием коэффициента заполнения, задаваемого соленоиду золотникового клапана. После того, как положение золотникового клапана было изменено, для того, чтобы сместить положение фазовращателя в сторону опережения, может быть использовано гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка. В частности, опережающие импульсы кручения кулачка могут привести в движение поток гидравлической жидкости из камеры запаздывания фазовращателя через контур фазорегулирования в камеру опережения фазовращателя. Изменение положения фазовращателя в сторону опережения может включать в себя изменение положения фазовращателя из исходного положения, которое дает большее запаздывание (то есть, находится дальше от стенки камеры запаздывания) в конечное положение, которое дает меньшее запаздывание (то есть, находится ближе к стенке камеры запаздывания). В альтернативном варианте, изменение положения фазовращателя в сторону опережения может включать в себя изменение положения фазовращателя из исходного положения запаздывания в блокировочное положение (среднестопорное положение). Еще в одном примере, изменение положения фазовращателя в сторону опережения может включать в себя изменение положения фазовращателя из исходного положения запаздывания (в области запаздывания) в конечное положение опережения (в области опережения). В другом примере, положение фазовращателя изначально может быть блокировочным положением, и фазовращатель может быть переведен в целевое положение, являющееся положением опережения. Кроме того, положение фазовращателя изначально может быть положением меньшего опережения (то есть ближе к стенке камеры опережения), и фазовращатель может быть переведен в целевое положение большего опережения (то есть дальше от стенки камеры опережения). После того, как будет выполнена эта команда фазорегулирования, контроллер может собрать данные обратной связи по результирующему положению фазовращателя и использовать их для определения того, нужно ли выполнять новую команду фазорегулирования, чтобы еще изменить положение фазовращателя для того, чтобы достичь целевого положения. Например, если выполнение изначальной поданной фазовращателю команды не приведет к тому, что фазовращатель перейдет в новое положение, находящееся в целевом положении фазовращателя с заданным допуском, подается новая команда для того, чтобы переместить фазовращатель ближе к целевому положению. При необходимости дополнительного фазорегулирования алгоритм 500 может быть выполнен снова.
В случае если целевое положение фазовращателя запаздывает относительно его актуального положения, перед перемещением фазовращателя в требуемое положение, для того, чтобы улучшить исполнение золотниковым клапаном команд на запаздывание, контроллер может избирательно разметить переходную область между замковой областью и областью запаздывания, определяемую здесь как «бесполетная область». Определение границ переходной области может быть выполнено на этапе 518 (путем выполнения алгоритма, рассматриваемого со ссылкой на фиг. 13) перед переводом золотникового клапана 311 в область запаздывания значений коэффициента заполнения. Определение границ переходной области можно выполнять избирательно при поступлении команд на запаздывание, когда пороговый период времени истечет или пороговое расстояние будет пройдено с последнего определения границ, в течение первого количества команд на запаздывание, выполненных с начала данного ездового цикла транспортного средства. Периодическое адаптивное распознавание бесполетной области улучшает управление положением фазовращателя за счет обновления хранящихся в памяти значений коэффициента заполнения, соответствующих различным скоростям регулирования в сторону запаздывания, которые могут быть скомандованы контроллером двигателя. То есть, если значение коэффициента заполнения для наибольшей скорости регулирования в сторону запаздывания будет неточным, и контроллер задаст это значение в качестве командного, то может случиться нежелательное задействование замкового контура, что может привести к непредсказуемым движениям фазорегулирования. То есть, фазовращатель, когда для него поступит команда на перемещение в сторону запаздывания, может быть заблокирован в его актуальном положении.
Следует понимать, что в альтернативном осуществлении, замковая область может соседствовать с областью опережения, и в этом случае контроллер может избирательно разметить бесполетную область, если целевое положение фазовращателя будет смещено в сторону опережения относительно его актуального положения. Определение границ переходной области может быть выполнено перед тем, как на этапе 522 давать команду фазовращателю на перемещение в найденное положение, и может улучшить исполнение команды на перемещение золотникового клапана в сторону запаздывания. После того, как будут определены границы бесполетной области и будут обновлены значения коэффициента заполнения для подачи команды золотниковому клапану 311 на перемещение в область запаздывания рабочего диапазона золотникового клапана, на этапе 520 контроллер может дать команду фазовращателю на движение из актуального положения в целевое положение за счет перемещения золотникового клапана 311 в область запаздывания. Затем, для изменения положения фазовращателя в сторону запаздывания может быть использовано гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка. В частности, запаздывающие импульсы кручения кулачка могут привести в движение поток гидравлической жидкости из камеры опережения фазовращателя через контур фазорегулирования в камеру запаздывания фазовращателя.
В одном примере, изначально фазовращатель может находиться в положении большего опережения (дальше от стенки камеры опережения), а целевое положение фазовращателя может быть положением меньшего опережения, но все еще в области опережения фазовращателя (ближе к стенке камеры опережения). В другом примере, изначально фазовращатель может находиться в положении опережения, а целевым его положением может быть блокировочное положение. В другом примере, изначально фазовращатель может находиться в положении опережения, а целевым его положением может быть положение запаздывания (в области запаздывания фазовращателя). Еще в одном примере изначально фазовращатель может находиться в блокировочном положении, а целевым его положением может быть положение запаздывания. Еще в одном примере, изначально фазовращатель может находиться в положении меньшего запаздывания, то есть ближе к стенке камеры запаздывания, а целевым его положением может быть положение большего запаздывания, то есть дальше от стенки камеры запаздывания.
После того, как будет выполнена команда фазорегулирования, контроллер может собрать данные обратной связи по результирующему положению фазовращателя и использовать их для определения того, нужно ли выполнять новую команду сдвига фаз, чтобы снова изменить положение фазовращателя с целью достижения целевого положения. Например, если выполнение изначальной команды фазовращателю не приведет к тому, что фазовращатель перейдет в новое положение, являющееся целевым положением фазовращателя с заданным допуском, может потребоваться новый сдвиг фаз газораспределения, и алгоритм 500 может быть выполнен снова для того, чтобы посредством управления по обратной связи переместить фазовращатель в положение, которое будет ближе к его целевому положению.
Если определяют существование условий отключения, например, как на этапе 410 алгоритма 400, то может быть выполнен приведенный в качестве примера алгоритм 600 для того, чтобы правильно расположить фазовращатель для ожидаемых разнообразных условий запуска на следующем ездовом цикле. По условиям работы двигателя, на этапе 602 можно определить целевое положение при отключении. Например, если показания датчика температуры окружающего воздуха указывают на то, что очень холодно (то есть температура ниже нижней пороговой температуры), то при отключении распределительные валы можно повернуть в сторону опережения, чтобы обеспечить компрессионный нагрев для следующего запуска двигателя. В качестве другого примера, если показания датчика температуры окружающего воздуха указывают на то, что очень жарко (то есть температура выше верхней пороговой температуры), то при отключении распределительные валы можно повернуть в сторону запаздывания для снижения вероятности детонации двигателя и достижения более плавного следующего запуска. Положение при отключении фазовращателя здесь и далее по тексту также может называться «положением по умолчанию», когда его используют для определения исходного положения фаз газораспределения при запуске двигателя на следующем ездовом цикле. Следует понимать, что для фазовращателя VCT со среднестопорным положением, положением при отключении может быть любое положение в пределах рабочего диапазона фазовращателя. Кроме того, отключение может застать фазовращатель в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом, или в любом положении в пределах рабочего диапазона фазовращателя без вставления стопорного штифта, включая, в том числе, блокировочное положение. Следует понимать, что положение при отключении, в котором стопорный штифт не вставлен, позволяет положению по умолчанию фазовращателя при пуске не обязательно быть среднестопорным положением. В таком случае, фазовращатель могут удерживать в этом положении по умолчанию при последующем пуске посредством замкнутого управления фазами газораспределения пока температура масла в двигателе не пройдет критическую температуру. Отключение в среднестопорном положении со вставленным стопорным штифтом может быть желательным для того, чтобы пуск выполнялся быстрее и с меньшими выбросами в атмосферу, например. В другом примере, для следующего ездового цикла может ожидаться холодный запуск, и в этом случае может быть желательна команда на отключение в положении запаздывания. Отключение в положении запаздывания может указать контроллеру на то, что после следующего запуска двигателя фазовращатель следует удерживать в положении запаздывания.
Далее, на этапе 604 определяют, было ли положение при отключении блокировочным положением. Если положение при отключении является блокировочным положением со вставленным стопорным штифтом, то на этапе 608 фазовращатель при необходимости может быть перемещен в блокировочное положение, а стопорный штифт может быть вставлен для удерживания фазовращателя в блокировочном положении. В одном примере, фазовращатель мог находиться не в блокировочном положении без вставления стопорного штифта, и тогда золотниковый клапан можно было бы переместить в замковую область для перемещения фазовращателя в блокировочное положение. Как рассматривается со ссылкой на фиг. 9, для того, чтобы вставить стопорный штифт, золотниковый клапан можно переместить в замковую область в соответствии со способом 900. В альтернативном примере, фазовращатель могли удерживать в блокировочном положении без вставления стопорного штифта, и в этом случае, для того, чтобы вставить стопорный штифт, золотниковый клапан может быть перемещен в замковое положение в соответствии со способом 900. Еще в одном примере, до определения положения при отключении фазовращатель мог находиться в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом, и при этом может не потребоваться выполнение движений фазорегулирования. Можно полагать, что положение при отключении будет блокировочным положением со вставленным штифтом, если проанализированные на этапе 602 условия работы двигателя не позволят управлять фазовращателем в замкнутом цикле. После того, как фазовращатель будет перемещен в блокировочное положение и стопорный штифт будет вставлен, на этапе 610 двигатель может быть отключен, чем завершится выполнение способа 600.
Если на этапе 604 будет определено, что положение при отключении не является блокировочным положением со вставленным стопорным штифтом, то на этапе 616 целевым положением фазовращателя может быть назначено положение при отключении, найденное на этапе 602. В зависимости от того, как будут расположены относительно друг друга положение при отключении и актуальное положение фазовращателя, после этого могут быть выполнены различные процедуры позиционирования фазовращателя. Если положение при отключении совпадает с актуальным положением фазовращателя, то на этапе 628 двигатель может быть отключен без предварительного фазорегулирования, и выполнение способа 600 будет завершено.
На этапе 618 может быть выяснено, не смещено ли положение при отключении в сторону опережения относительно актуального положения. Если положение при отключении будет положением большего опережения, чем актуальное положение фазовращателя, то на этапе 620 контроллер может подать команду на перевод фазовращателя из его актуального положения в положение при отключении посредством выполнения показанного на фиг. 5 способа 500, причем положение при отключении будет целевым положением. То есть фазовращатель можно двинуть в сторону опережения в положение при отключении путем перемещения золотникового клапана в область опережения. В одном примере, изначально положение фазовращателя может быть положением запаздывания, а положение при отключении может быть положением меньшего запаздывания, но все еще в области запаздывания. В другом примере, изначально положение фазовращателя может быть положением запаздывания, а положение при отключении может быть блокировочным положением без вставления стопорного штифта. Еще в одном примере, изначально положение фазовращателя может быть положением запаздывания, а положение при отключении может быть положением опережения. Еще в одном примере, изначально положение фазовращателя может быть блокировочным положением со вставленным или не вставленным стопорным штифтом, а положение при отключении может быть положением опережения. Еще в одном примере, изначально положение фазовращателя может быть положением опережения, а положение при отключении может быть положением большего опережения. После того, как будет исполнена эта команда фазорегулирования, могут быть собраны данные обратной связи по результирующему положению фазовращателя, которые может использовать контроллер для выяснения того, может ли понадобиться новая команда фазорегулирования, чтобы снова отрегулировать положение фазовращателя ближе к целевому положению, то есть если исполнение изначальных команд не привело к перемещению фазовращателя в новое положение, совпадающее с положением при отключении с заданным допуском. Если требуется дополнительный сдвиг фаз газораспределения, то способ 500 может быть выполнен снова, причем фиксированным целевым положением будет установлено положение при отключении. После того, как фазовращатель достиг положения при отключении с заданным допуском, на этапе 612 двигатель может быть отключен, а выполнение способа 600 завершено.
В случае, если положение при отключении смещено относительно актуального положения фазовращателя в сторону запаздывания, перед тем, как переводить золотниковый клапан 311 в область запаздывания значений коэффициента заполнения, контроллеру сначала может потребоваться на этапе 624 (посредством способа 1300) адаптировать текущие данные «бесполетной области». Такое адаптивное обучение может быть полезным для управления фазовращателем, так как процесс обновляет хранящиеся в памяти значения коэффициента заполнения, соответствующие различным скоростям фазорегулирования в сторону запаздывания, которые могут быть заданы командами контроллера 306. Если значение коэффициента заполнения для наибольшей скорости фазорегулирования в сторону запаздывания будет неточным, и контроллер задаст это значение в качестве командного значения коэффициента заполнения, то может случиться нежелательное задействование замкового контура, что может привести к непредсказуемым движениям фазорегулирования.
Следует понимать, что а альтернативном примере замковая область может соседствовать с областью опережения, а не с областью запаздывания, и тогда адаптивное распознавание бесполетной области может произойти до выполнения этапа 620, когда положение при отключении будет смещено относительно актуального положения фазовращателя в сторону опережения. В этом примере, процесс обучения может обновить хранящиеся в памяти значения коэффициента заполнения, соответствующие различным скоростям фазорегулирования в сторону опережения, которые могут быть заданы командами контроллера 306.
После того, как будут выяснены значения коэффициента заполнения, подходящие для подачи золотниковому клапану 311 команды на перемещение в область запаздывания, на этапе 626 контроллер может подать команду фазовращателю на движение из своего актуального положения в положение при отключении в соответствии с показанным на фиг. 5 способом 500, причем в качестве целевого положения будет задано положение при отключении. В одном примере, изначальное положение фазовращателя может быть положением опережения, а положение при отключении может быть положением меньшего опережения в области запаздывания. В другом примере, изначальное положение фазовращателя может быть положением опережения, а положение при отключении может быть блокировочным положением без вставления стопорного штифта. В другом примере, изначальное положение фазовращателя может быть положением опережения, а положение при отключении может быть положением запаздывания. Еще в одном примере, изначальное положение фазовращателя может быть блокировочным положением со вставленным или не вставленным стопорным штифтом, а положение при отключении может быть положением запаздывания. В другом примере, изначальное положение фазовращателя может быть положением запаздывания, а положение при отключении может быть положением большего запаздывания. После того, как будет исполнена эта команда фазорегулирования, могут быть собраны данные обратной связи по результирующему положению фазовращателя, которые может использовать контроллер для выяснения того, может ли понадобится новая команда фазорегулирования, чтобы снова отрегулировать положение фазовращателя ближе к целевому положению, то есть если исполнение изначальных команд не привело к переводу фазовращателя в новое положение, совпадающее с положением при отключении с заданным допуском. Если требуется дополнительный сдвиг фаз газораспределения, то способ 500 может быть выполнен снова, причем фиксированным целевым положением будет установлено положение при отключении. После того, как фазовращатель достигнет положения при отключении с заданным допуском, на этапе 626 двигатель может быть отключен, а выполнение способа 600 завершено.
Показанный на фиг. 7А способ 700 обеспечивает определение того, какое из следующих действий выполнять: перевести фазовращатель в заблокированное положение и удерживать его там со вставлением стопорным штифтом; перевести фазовращатель в блокировочное положение и удерживать его там без вставления стопорного штифта; или двигать фазовращатель под замкнутым управлением фазами газораспределения. Перевод фазовращателя в блокировочное положение может включать в себя вначале перемещение золотникового клапана или в область запаздывания, или в область опережения, а затем перемещение золотникового клапана в нейтральную область, как описывается в способе 900. Удерживание фазовращателя в блокировочном положении без вставления стопорного штифта может включать в себя сохранение положения золотникового клапана в нейтральной области. Удерживание фазовращателя в блокировочном положении со вставлением стопорного штифта может включать в себя перемещение золотникового клапана в замковую область для вставления стопорного штифта.
На этапе 702 оценивают условия работы двигателя. Оцениваемые условия могут включать в себя, например, частоту вращения коленчатого вала двигателя, температуру двигателя, генерируемые двигателем температуру и давление масла. Кроме того, могут быть считаны показания одного или нескольких датчиков, выполненных с возможностью регистрации положения распределительного вала, с целью вынесения вывода о возможных неисправностях различных компонентов аппаратной части. На этапе 704 генерируемое двигателем давление масла может быть сравнено с пороговым давлением. Если генерируемое двигателем давление масла будет ниже порогового давления, то на этапе 708 могут быть приняты меры для перевода фазовращателя в блокировочное положение и удерживания его в этом положении со вставленным стопорным штифтом. Если ранее фазовращатель удерживали в блокировочном положении без вставления стопорного штифта, то на этапе 706 может быть деактивирован флаг, указывающий на удерживание фазовращателя в этом положении без вставления стопорного штифта, так как предполагается активация флага, указывающего на то, что фазовращатель будет удерживаться в этом положении, но со вставленным стопорным штифтом. На этапе 708 может быть выполнена последовательность действий в соответствии со способом 710 (фиг. 7B) по переводу фазовращателя в блокировочное положение и вставлению стопорного штифта. При существовании первого условия, например, при повышенной частоте вращения коленчатого вала, перевод фазовращателя в блокировочное положение может включать в себя предварительное позиционирование фазовращателя в положении, смещенном относительно блокировочного положения в сторону опережения, причем конкретное положение выбирают по магнитудам и частотам кручения кулачка, например, по магнитудам и частотам кручения в сторону запаздывания. При таком сценарии, фазовращатель может быть установлен в блокировочное положение запаздывающими крутящими моментами кулачка. При существовании второго условия, например, при пониженной частоте вращения коленчатого вала двигателя, перевод фазовращателя в блокировочное положение может включать в себя перевод фазовращателя сразу в блокировочное положение без предварительного позиционирования. При существовании и первого и второго условий, удерживание фазовращателя в блокировочном положении со вставлением стопорного штифта может предусматривать перемещение золотникового клапана из нейтральной области в замковую область для того, чтобы вставить стопорный штифт. При существовании первого условия, золотниковый клапан может быть перемещен из нейтральной области в замковую область на протяжении импульсов кручения кулачка. При существовании второго условия, золотниковый клапан может быть перемещен из нейтральной области в замковую область между импульсами кручения кулачка. Затем могут отслеживать давление масла в двигателе, и если оно поднимется выше порогового давления, то фазовращатель можно будет перевести в положение без вставления стопорного штифта, как будет описано далее по тексту при раскрытии способа 710.
Далее, если на этапе 704 будет оценено, что давление масла в двигателе превышает пороговое давление, то на этапах 714, 716, 718, 722 могут быть оценены различные параметры распределительного вала, и обнаружение неполадок по любому из оцениваемых параметров может привести к тому, что будет выполнено общее действие. В частности, на этапе 714 по результатам диагностики электрической цепи соленоида может быть определено наличие или отсутствие неполадок соленоида золотникового клапана. На этапе 716 по результатам диагностики положения кулачка может быть определено наличие или отсутствие нарушения взаимного расположения распределительного и коленчатого валов. На этапе 718 по результатам диагностики электрической цепи датчика положения распределительного вала может быть определено наличие или отсутствие неполадок датчика положения распределительного вала. В ответ на обнаружение неполадок одного или более из следующего: соленоида золотникового клапана, датчика положения распределительного вала, замкового контура, если будут обнаружены случайные действия в бесполетной области, или если будет получена команда на отключение двигателя при нахождении фазовращателя в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом, на этапе 726 фазовращатель может быть перемещен в блокировочное положение и может удерживаться в этом положении со вставленным штифтом. Кроме того, может быть активирован флаг, указывающий на удерживание фазовращателя в этом положении со вставленным стопорным штифтом.
В одном примере, при существовании первого условия, например, при повышенной частоте вращения коленчатого вала, перевод фазовращателя в блокировочное положение может включать в себя предварительное позиционирование фазовращателя в положении, смещенном относительно блокировочного положения в сторону опережения, причем конкретное положение определяется магнитудами и частотами кручения кулачка, например, величинами и частотами запаздывающего кручения. При таком сценарии, фазовращатель может быть переведен в блокировочное положение запаздывающими кручениями кулачка. При существовании второго условия, например, при пониженной частоте вращения коленчатого вала двигателя, перевод фазовращателя в блокировочное положение может включать в себя перевод фазовращателя сразу в блокировочное положение без предварительного позиционирования. При существовании как первого, так и второго условий, удерживание фазовращателя в блокировочном положении со вставлением стопорного штифта может предусматривать перемещение золотникового клапана из нейтральной области в замковую область для того, чтобы вставить стопорный штифт. При существовании первого условия, золотниковый клапан может быть перемещен из нейтральной области в замковую область при подаче импульсов кручения кулачка. При существовании второго условия, золотниковый клапан может быть перемещен из нейтральной области в замковую область между импульсами кручения кулачка. При этом, указанные импульсы крутящего момента могут быть запаздывающими импульсами кручения распределительного вала.
Если не будет удовлетворено ни одно из условий 714, 716, 718 и 722, то может быть оценена текущая температура масла в двигателе, которую на этапе 732 можно сравнить с пороговой температурой. Пороговая температура может определяться частотой вращения распределительного вала. Результатом низкой температуры двигателя может быть высокая вязкость гидравлической жидкости, что может повысить инерционность фазовращателя при замкнутом управлении фазами газораспределения. Повышенная инерционность фазовращателя может привести к ухудшению рабочих характеристик двигателя. В случае, если определяют, что температура масла в двигателе выше пороговой температуры, то на этапе 746 работа фазовращателя может быть возобновлена с замкнутым управлением фазами газораспределения. Если фазовращатель удерживался в блокировочном положении со вставленным или не вставленным стопорным штифтом, то сначала можно деактивировать соответствующий флаг, чтобы указать на то, что существующие условия позволяют управлять фазами газораспределения в замкнутом цикле. Замкнутое управление фазами газораспределения может включать в себя снятие со стопорного штифта, если до этого фазовращатель удерживали в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом. Если стопорный штифт не был вставлен, то замкнутое управление фазами газораспределения может включать в себя оставление стопорного штифта невставленным.
Если определяют, что температура масла в двигателе ниже пороговой температуры, то на этапе 734 фазовращатель может быть автоматически переведен в блокировочное положение с последующим его удерживанием в блокировочном положении без вставленного стопорного штифта. Затем фазовращатель могут удерживать в блокировочном положении без вставленного штифта в течение заданного периода времени. В течение этого периода могут отслеживать температуру масла в двигателе. На этапе 736, если за период времени температура масла в двигателе не поднялась выше пороговой температуры, то золотниковый клапан может быть перемещен в замковую область на этапе 740 для снижения генерируемого двигателем давление масла, подаваемого в замковый контур и для вставления стопорного штифта. Альтернативно, если за период времени не будет получена другая команда на вставление стопорного штифта, то по истечении периода времени золотниковый клапан может быть автоматически перемещен в замковую область для вставления стопорного штифта и удерживания фазовращателя в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом. Или же, на этапе 738 фазовращатель удерживают в блокировочном положении с невставленным стопорным штифтом. При этом, когда стопорный штифт не вставлен, фазовращатель может осциллировать вокруг блокировочного положения, а не будет зафиксирован в блокировочном положении, как может быть тогда, когда стопорный штифт вставлен. Таким образом, если определяют, что температура масла в двигателе превысит пороговую температуру через непродолжительное время после того как фазовращатель изначально был переведен в блокировочное положение со вставленным стопорным штифтом, то фазовращатель может работать с замкнутым управлением без необходимости того, чтобы сначала вынуть стопорный штифт, что уменьшает время реагирования на первоначальный запрос фазорегулирования.
В одном примере способ 700 может быть выполнен с системой двигателя, содержащей: цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны; кулачки, связанные с распределительным валом для приведения в движение клапанов; фазовращатель системы изменения фаз газораспределения для регулировки газораспределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом от кулачков, и включает в себя блокирующий контур со стопорным штифтом; и золотниковый клапан с электромагнитным приводом для регулирования положения фазовращателя. Система двигателя может также включать в себя контроллер с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы: получать команду на перевод фазовращателя в требуемое положение; и в ответ на команду, перемещать золотниковый клапан, чтобы используя гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка отдельно от давления масла, генерируемого двигателем, перевести фазовращатель в требуемое положение. Контроллер затем может удерживать фазовращатель в требуемом положении с не вставленным стопорным штифтом на протяжении периода времени, причем вставлению стопорного штифта будет препятствовать подаваемое в блокирующий контур генерируемое двигателем давление масла. В ответ на то, что во время удерживания или генерируемое двигателем давление масла будет ниже порогового давления, или температура масла в двигателе будет ниже пороговой температуры, контроллер может переместить золотниковый клапан в замковую область для снижения генерируемого двигателем и подаваемого в блокирующий контур давления масла и вставить стопорный штифт. Контроллер также может содержать инструкции для того, чтобы по истечении периода времени переместить золотниковый клапан в замковую область для вставления стопорного штифта. Контроллер также может получить команду на разблокирование фазовращателя; и в ответ на каждое из того, что генерируемое двигателем давление масла будет выше порогового давления, а температура масла в двигателе будет выше пороговой температуры, контроллер затем может вывести золотниковый клапан из замковой области. И, наоборот, в ответ на любое из того, что генерируемое двигателем давление масла будет ниже порогового давления, а температура масла в двигателе будет ниже пороговой температуры, контроллер может сохранять положение золотникового клапана в замковой области. Таким образом, инерционность фазовращателя может быть уменьшена за счет избирательного вставления стопорного штифта в конкретных условиях, и удерживания фазовращателя в блокировочном положении без вставленного стопорного штифта в других условиях.
В том случае, если на этапе 704 будет выявлено низкое генерируемое двигателем давление, то может быть выполнен способ 710 (фиг. 7B), выполнение которого гарантирует, что случайное задействование замкового контура (333 на фиг. 3) не вступит в конфликт со способностью контура фазорегулирования управлять положением фазовращателя. В частности, золотниковый клапан может быть перемещен в положение в замковой области для снижения генерируемого двигателем и подаваемого в стопорный конур фазовращателя давления, что позволит вставить стопорный штифт и перекроет поток приводимой в движение крутящим моментом кулачка гидравлической жидкости через контуры фазорегулирования. Способ 710 может быть выполнен даже тогда, когда генерируемого крутящим моментом кулачка давления гидравлического масла, отдельно от генерируемого двигателем давления масла, будет достаточно для того, чтобы изменить положение фазовращателя системы изменения фаз газораспределения посредством золотникового клапана и мощности, создаваемой крутящим моментом кулачка.
На этапе 746 (смотри фиг. 7B) золотниковый клапан фазовращателя перемещают в замковую область, например, выполняя показанный на фиг. 9 способ 900, и запускают таймер для измерения порогового времени ожидания. Перемещение золотникового клапана в замковую область приводит к тому, что фазовращатель удерживается в приданном ему положении вставленным стопорным штифтом, который «аппаратно блокирует» фазовращатель. После того, как фазовращатель будет аппаратно заблокирован, на этапе 748 отслеживают генерируемое двигателем давление масла в системе VCT. Если генерируемое двигателем давление масла в системе VCT превышало предустановленное пороговое давление масла продолжительное время, то способ 710 может вернуться к диагностическому алгоритму 700, а выполнение алгоритма 710 завершается. Если генерируемое двигателем давление масла не превышало пороговое значение в течение продолжительного времени, то на этапе 756 может быть определено, не истек ли пороговый период времени с момента запуска таймера на этапе 746. До истечения порогового периода времени можно непрерывно отслеживать генерируемое двигателем давление масла. По истечении порогового периода времени, на этапе 758 может быть увеличена частота вращения коленчатого вала на холостом ходу для того, чтобы поднять давление масла в масляной подсистеме и тем самым поднять выше порогового значения генерируемое двигателем давление масла, воздействующее на стопорный штифт в замковом контуре. Кроме того, сбрасывают таймер. Таким образом, фазовращатель можно удерживать в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом до тех пор, пока генерируемое двигателем давление масла в системе VCT не станет достаточным для поддержания в стопорном контуре давления, достаточного для того, чтобы был вынут стопорный штифт. Таким образом предупреждается случайное задействование замкового контура фазовращателя.
На фиг. 7С показан пример регулирования положения фазовращателя посредством регулирования положения золотникового клапана генерируемым двигателем давлением масла. В частности, на схеме 760 графиком 770 показано изменение генерируемого двигателем давления масла, графиком 780 показано изменение в фазовращателе давления, генерируемого крутящим моментом кулачка, а графиком 790 показано изменение коэффициента заполнения соленоида золотникового клапана. Все графики показывают изменение по времени, отложенному по оси x. До момента t1 времени, и генерируемое крутящим моментом кулачка гидравлическое давление в контуре фазорегулирования фазовращателя и генерируемое двигателем системное давление масла в замковом и блокировочном контурах фазовращателя могут превышать свои соответствующие пороговые значения. В течение этого времени, фазы газораспределения можно регулировать, переводя фазовращатель из положения в положение гидравлическим давлением, генерируемым крутящим моментом кулачка. То есть, гидравлическое давление, генерируемое крутящим моментом кулачка, может быть отделенным от гидравлического давления, генерируемого двигателем.
В момент t1 времени давление масла, генерируемое двигателем, может упасть ниже порогового давления 772, в то время как давление масла в фазовращателе, генерируемое крутящим моментом кулачка, может оставаться выше порогового давления 782. В ответ на падение давления масла, генерируемого двигателем, контроллер двигателя может зафиксировать положение фазовращателя, вставив стопорный штифт. За счет вставления стопорного штифта может быть отключен контур фазорегулирования, чем будет предупрежден конфликт между контуром фазорегулирования и замковым контуром. В частности, в момент t1 времени, коэффициент заполнения золотникового клапана фазовращателя может скачкообразно измениться с команды фазорегулирования на команду постановки на замок, для того, чтобы дать команду на перемещение золотникового клапан в замковую область. Перемещением золотникового клапана в замковую область можно перевести фазовращатель в среднестопорное положение, подавая поток гидравлической жидкости через линии замкового контура, а не через линии фазорегулирования. В данном примере, импульсы крутящего момента распределительного вала могут оставаться не используемыми в переводе фазовращателя в среднестопорное положение. Кроме того, перемещение золотникового клапана в замковую область может также снизить генерируемое двигателем давление масла в стопорном контуре, что позволит вставить стопорный штифт.
Между моментами t1 и t2, давление масла, генерируемое двигателем, может оставаться ниже порогового значения, а давление масла, генерируемое крутящим моментом кулачка, останется выше порогового значения 782. Соответственно, на протяжении этого временного отрезка, фазовращатель может удерживаться в среднестопорном положении со вставленным стопорным штифтом. В момент t2 может быть выяснено, что истек пороговый период времени после вставления стопорного штифта в момент t1, но генерируемое двигателем давление масла не поднялось. Поэтому, для способствования поднятию генерируемого двигателем давления масла, в момент t2 могут увеличить холостые обороты двигателя (не показано). В промежутке времени между моментами t2 и t3, из-за увеличения холостых оборотов двигателя генерируемое двигателем давление масла поднимается выше порогового давления 772 и удерживается выше порогового давления 772 до момента t3. В ответ на то, что генерируемое двигателем давление масла поднимается и удерживается выше порогового давления 772, в момент t3 золотниковый клапан может быть выведен из замковой области, что видно по скачкообразному подъему коэффициента заполнения. Например, золотниковый клапан может быть выведен из замковой области в одну из следующих областей: в нейтральную область, в область опережения и в область запаздывания. За счет вывода золотникового клапана из замковой области может быть повышено генерируемое двигателем и воздействующее на блокирующий контур фазовращателя давление масла, что приведет к тому, что стопорный штифт будет высвобожден и станет возможным движение фазовращателя.
То есть, если и генерируемое двигателем давление масла, и генерируемое крутящим моментом распределительного вала давление масла будут находиться выше своих пороговых значений, удерживание фазовращателя в среднестопорном положении может включать в себя изначальное перемещение золотникового клапана или в область опережения, или в область запаздывания, для того, чтобы перевести фазовращатель в среднестопорное положение импульсами крутящего момента распределительного вала.
На фиг. 8 показан способ 800 робастного извлечения стопорного штифта фазовращателя перед началом замкнутого управления переводом фазовращателя в требуемое разблокированное положение. В одном примере, показанный на фиг. 8 алгоритм могут выполнять в ответ на команду фазорегулирования, требующую извлечения стопорного штифта из углубления и перевода фазовращателя в указанное разблокированное положение. Способ включает в себя в ответ на команду на перевод фазовращателя из блокировочного положения со вставленным стопорным штифтом, скачкообразное перемещение золотникового клапана из замковой области в нейтральную область и постепенное перемещение золотникового клапана по нейтральной области с отслеживанием движения фазовращателя из блокировочного положения. Подача команды на медленное перемещение золотникового клапана по нейтральной области может снизить боковое нагружение на стопорный штифт, которое иначе наблюдалось бы, если золотниковый клапан заставлял бы фазовращатель резко изменять свое положение с еще не извлеченным стопорным штифтом. Если фазовращатель приводится в действие кручением при вставленном стопорном штифте, то результирующий крутящий момент может передаваться от фазовращателя стопорному штифту, что также называется боковым нагружением. Боковое нагружение может стать причиной существенных ошибок позиционирования фазовращателя, не давая кручениям приводить фазовращатель в движение. Поэтому, медленное постепенное перемещение через нейтральную область может способствовать извлечению стопорного штифта и ускорить его, при этом снижая механическое напряжение, воздействующее на стопорный штифт. То есть, тем самым увеличивается срок службы компонентов аппаратной части фазовращателя.
Команда на выполнение способа 800 может быть подана только в выборочных условиях, допускающих нахождение фазовращателя в положении, ином, чем блокировочное положение со вставленным стопорным штифтом.
На этапе 802 может быть выяснено, удерживается ли фазовращатель в настоящее время в положении со вставленным стопорным штифтом. То есть, может быть выяснено, заблокирован ли фазовращатель аппаратно. Если контроллер двигателя запросил перевод фазовращателя из стопорного положения со вставленным стопорным штифтом в новое положение с последующим удерживанием в нем, то на этапе 804 положение удерживания может быть задано целевым положением распределительного вала для данного алгоритма фазорегулирования. Следует понимать, что положение удерживания может иметь любое значение в пределах рабочего диапазона фазовращателя, в том числе положения опережения или запаздывания относительно блокировочного положения. Например, положение удерживания может быть положением, смещенным от нуля в сторону запаздывания, если выполняют команду отключения и ожидают холодного запуска. В этом случае, положение удерживания, которое является положением запаздывания, может обеспечить повышенный к.п.д. двигателю во время запуска, то есть в условиях, в которых активное фазорегулирование может быть не задействовано. Если контроллер двигателя не запросил перевода в конкретное положение или удерживания в конкретном положении, то на этапе 806 по условиям работы двигателя может быть найдено целевое положение фазовращателя. Следует понимать, что целевым положением распределительного вала может быть любое положение в пределах рабочего диапазона фазовращателя, включая положения опережения или запаздывания относительно блокировочного положения. Например, если датчик температуры окружающего воздуха покажет очень низкую температуру (ниже нижней пороговой температуры), тогда при отключении двигателя распределительные валы могут быть выставлены на опережение для достижения компрессионного нагрева для способствования испарению при следующем пуске. В другом варианте, если датчик температуры окружающего воздуха покажет очень высокую температуру (выше верхней пороговой температуры), тогда при отключении двигателя распределительные валы могут быть выставлены на запаздывание для снижения вероятности детонации двигателя и достижения большей плавности последующего запуска двигателя.
На этапе 808 целевое положение сравнивают с актуальным положением фазовращателя для определения того, в какую сторону - запаздывания или опережения сдвинуть отрегулировать фазы. Если текущее положение фазовращателя смещено в сторону опережения относительно его актуального положения, то для управляемого снятия фазовращателя с блокировки стопорным штифтом могут быть выполнены этапы 812-822 подпрограммы 810. Если целевое положение фазовращателя смещено в сторону запаздывания от его актуального положения, то для управляемого снятия фазовращателя с блокировки стопорным штифтом могут быть выполнены этапы 832-842 подпрограммы 830. Следует понимать, что целевое положение фазовращателя после разблокирования также может быть блокировочным положением. В этом случае, командный коэффициент заполнения может соответствовать перемещению золотникового клапана сразу в нейтральную область, так как последующего фазорегулирования может не потребоваться.
В соответствии с алгоритмом подпрограммы 810, для того, чтобы изменить положение фазовращателя в сторону опережения, на этапе 812 сначала можно скачкообразно переместить золотниковый клапан из замковой области в положение запаздывания вблизи нейтральной области. Затем, на этапе 814 золотниковый клапан можно медленно перемещать повышением коэффициента заполнения в сторону области опережения. На скорость перемещения фазовращателя могут влиять такие факторы, как частота вращения коленчатого вала двигателя, температура масла в двигателе и прочие, то есть, эти факторы учитывают при нахождении скорости изменения коэффициента заполнения, подаваемого на соленоид золотникового клапана. В одном примере, скорость постепенного перемещения могут уменьшать при увеличении или давления моторного масла, или температуры моторного масла, или того и другого одновременно, и увеличивать при увеличении или частоты вращения коленчатого вала, или времени реагирования при предыдущем разблокировании, или и того и другого одновременно. В процессе постепенного перемещения золотникового клапана через нейтральную область в сторону области опережения могут постоянно следить за признаками движения фазовращателя. Постепенное перемещение на этапе 820 может быть продолжено до истечения порогового периода времени на этапе 816, или регистрации движения фазовращателя на этапе 818, причем движение фазовращателя будет указывать на то, что стопорный штифт извлечен. После регистрации движения фазовращателя, постепенное изменение коэффициента заполнения прекращают и на этапе 822 (в соответствии с показанным на фиг. 5 алгоритмом) возобновляют замкнутое управление коэффициентом заполнения для направления фазовращателя в сторону его командного положения опережения. За счет альтернативного возобновления замкнутого управления положением фазовращателя после истечения порогового времени может быть обеспечена минимальная инерционность фазорегулирования, несмотря на какое-либо боковое нагружение стопорного штифта после движения фазовращателя. За счет того, что золотниковый клапан перемещают в область опережения постепенным передвижением через нейтральную область, перевод фазовращателя в положение опережения может быть выполнен более робастно.
В соответствии с алгоритмом подпрограммы 830, для того, чтобы изменить положение фазовращателя в сторону запаздывания, на этапе 832 сначала можно скачкообразно переместить золотниковый клапан из замковой области в положение опережения вблизи нейтральной области. Затем, на этапе 834 уменьшением коэффициента заполнения соленоида золотниковый клапан можно медленно перемещать в сторону области запаздывания. На скорость перемещения фазовращателя могут влиять такие факторы, как частота вращения коленчатого вала двигателя, температура масла в двигателе и прочие, то есть, эти факторы учитывают при нахождении скорости изменения коэффициента заполнения золотникового клапана. В одном примере, скорость постепенного перемещения могут уменьшать при увеличении или давления моторного масла, или температуры моторного масла, или того и другого одновременно, и увеличивать при увеличении или частоты вращения коленчатого вала, или времени реагирования при предыдущем разблокировании, или и того и другого одновременно. В процессе постепенного перемещения золотникового клапана через нейтральную область в сторону области запаздывания могут постоянно следить за движением фазовращателя. Постепенное перемещение на этапе 840 может быть продолжено до истечения порогового времени на этапе 836, или регистрации изменения положения фазовращателя на этапе 838, причем движение фазовращателя будет указывать на то, что стопорный штифт извлечен. После регистрации движения фазовращателя, постепенное изменение коэффициента заполнения прекращают, и на этапе 832 (в соответствии с показанным на фиг. 5 алгоритмом) возобновляют замкнутое управление коэффициентом заполнения для направления фазовращателя в сторону его командного положения запаздывания. За счет альтернативного возобновления замкнутого управления положением фазовращателя после истечения порогового времени может быть обеспечена минимальная инерционность фазорегулирования несмотря на возможное боковое нагружение стопорного штифта после перемещения фазовращателя. За счет того, что золотниковый клапан перемещают в область запаздывания постепенным передвижением через нейтральную область, перевод фазовращателя в положение запаздывания может быть выполнен более робастно.
Кроме того, что он способствует извлечению стопорного штифта, алгоритм 800 также может гарантировать то, что фазовращатель двинется сразу в сторону своего командного положения за счет требования того, чтобы золотниковый клапан закончил регулирование фаз в командном направлении в конце постепенного перемещения. То есть, алгоритм 800 может ускорить как процесс разблокирования фазовращателя, так и процесс перемещения фазовращателя к своему командному положению.
На фиг. 8B на соответствующих схемах 850 и 860 проиллюстрировано исполнение подпрограмм 810 и 830. Два графика - 852 и 862 соответственно показывают изменение по времени коэффициента заполнения золотникового клапана.
Схема 850 иллюстрирует изменение коэффициента 852 заполнения при разблокировании фазовращателя и переводе его в положение, смещенное в сторону опережения относительно среднестопорного положения, как описано в подпрограмме 810. До момента t1 времени коэффициент заполнения регулируют так, чтобы золотниковый клапан получал команду расположения в замковой области с целью удерживания стопорного штифта 325 в углублении 327. В момент t1 по команде регулирования фаз в сторону опережения, коэффициент заполнения скачкообразно изменяют в точку, которая задаст низкоскоростной режим запаздывания золотникового клапана, как описано на этапе 812. В частности, золотниковый клапан скачкообразно перемещают в положение, находящееся за пределами нейтральной области, на стороне запаздывания относительно нее. Затем, в промежутке времени между моментами t1 и t2 коэффициент заполнения медленно увеличивают через нейтральную область по направлению к области опережения, контролируя при этом движение фазовращателя. В момент t2 может наблюдаться резкое движение фазовращателя в сторону опережения, что будет означать, что стопорный штифт извлечен. Затем, начиная с момента t2, может быть возобновлено замкнутое управление коэффициентом заполнения для направления фазовращателя в требуемое положение опережения, как описано на этапе 822.
Схема 860 иллюстрирует изменение коэффициента 862 заполнения при разблокировании фазовращателя и переводе его в положение, смещенное в сторону запаздывания относительно среднестопорного положения, как описано в подпрограмме 830. До момента t1 времени коэффициент заполнения регулируют так, чтобы золотниковый клапан получал команду расположения в замковой области с целью удерживания стопорного штифта 325 в углублении 327. В момент t11 по команде регулирования фаз в сторону опережения, коэффициент заполнения скачкообразно изменяют в точку, которая задаст низкоскоростной режим опережения золотникового клапана, как описано на этапе 832. В частности, золотниковый клапан скачкообразно перемещают в положение, находящееся за пределами нейтральной области, на стороне опережения относительно нее. Затем, в промежутке времени между моментами t11 и t12 коэффициент заполнения медленно уменьшают через нейтральную область по направлению к области запаздывания, контролируя при этом движение фазовращателя. В момент t12 может наблюдаться резкое движение фазовращателя в сторону запаздывания, что будет означать, что стопорный штифт извлечен. Затем, начиная с момента t12, может быть возобновлено замкнутое управление коэффициентом заполнения для направления фазовращателя в требуемое положение запаздывания, как описано на этапе 822.
В одном примере способ 800 может быть выполнен с системой двигателя, которая может содержать: цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны; кулачки, связанные с распределительным валом для приведения в движение клапанов; фазовращатель изменения фаз газораспределения для регулировки клапанного распределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом от кулачков, а система также может содержать золотниковый клапан с приводом от соленоида для регулирования положения фазовращателя. Система двигателя может также содержать контроллер с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы: получать команду для перевода фазовращателя из блокировочного положения в требуемое разблокированное положение, и в ответ на эту команду регулировать подаваемый на соленоид коэффициент заполнения для скачкообразного перемещения золотникового клапана из замковой области в положение непосредственно за пределами нейтральной области, причем это положение выбирают по командному направлению движения фазовращателя. Контроллер может затем постепенно перемещать золотниковый клапан через нейтральную область, следя при этом за движением фазовращателя из блокировочного положения, причем направление постепенного перемещения также определяется командным направлением движения фазовращателя. Например, если командным направлением движения фазовращателя является направление в сторону запаздывания, то подаваемый на соленоид коэффициент заполнения регулируют так, чтобы золотниковый клапан скачкообразно переместился из замковой области в положение в области опережения непосредственно за пределами нейтральной области. И наоборот, если командным направлением движения фазовращателя является направление в сторону опережения, то подаваемый на соленоид коэффициент заполнения регулируют так, чтобы золотниковый клапан скачкообразно переместился из замковой области в положение в области запаздывания непосредственно за пределами нейтральной области. Кроме того, направление постепенного перемещения может также определяться командным направлением движения фазовращателя. В частности, если командное направление движения фазовращателя является направлением в сторону запаздывания, то золотниковый клапан могут постепенно перемещать по направлению к области запаздывания, в то время как, если командное направление движения фазовращателя является направлением в сторону опережения, то золотниковый клапан могут постепенно перемещать по направлению к области опережения. Система двигателя может также содержать датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя, а контроллер может также содержать инструкции для оценивания частоты вращения коленчатого вала по выходному сигналу указанного датчика и увеличения скорости постепенного перемещения золотникового клапана по нейтральной области при увеличении частоты вращения коленчатого вала. Контроллер двигателя может также содержать инструкции для того, чтобы в ответ на выход фазовращателя из блокировочного положения, перемещать золотниковый клапан по направлению к области запаздывания, если актуальное положение фазовращателя смещено в сторону опережения относительно требуемого разблокированного положения, и перемещать золотниковый клапан по направлению к области опережения, если актуальное положение фазовращателя смещено в сторону запаздывания относительно требуемого разблокированного положения. Таким образом, фазовращатель из блокировочного положения со вставленным стопорным штифтом может быть переведен в разблокированное положение так, что при этом может быть снижено боковое нагружение стопорного штифта.
На фиг. 9 представлен способ 900 для выбора одной из подпрограмм 910 и 920 для перевода фазовращателя в блокировочное положение и вставления стопорного штифта в ответ на команду блокировки. Способ 900 может быть выполнен в условиях, когда отключено замкнутое управление фазовращателем, и когда для предупреждения случайного движения фазовращателя желательно, чтобы был вставлен стопорный штифт. Альтернативно, способ 900 может быть выполнен в ответ на условие отключения двигателя, когда требуемое положение при отключении двигателя является блокировочным положением со вставленным стопорным штифтом. Подпрограмма 910 может перевести фазовращатель в блокировочное положение без вставленного стопорного штифта и удерживать в нем, а затем перемещать золотниковый клапан через область запаздывания в замковую область в промежутках между импульсами кручения распределительного вала. И наоборот, подпрограмма 920 может перевести фазовращатель в положение, смещенное относительно блокировочного положения в сторону опережения, и удерживать в этом положении опережения без вставленного стопорного штифта, а затем перемещать золотниковый клапан через область запаздывания в замковую область в течение одного или более импульсов кручения распределительного вала. Конечное положение, в котором распределительный вал будет удерживаться подпрограммой 920, может зависеть от исходного положения кулачка и оцененных магнитудах кручения кулачка, причем степень опережения будет увеличиваться с увеличением этого значения.
То есть, если подается команда на перемещение золотникового клапана из нормальной командной области в замковую область, например, для перевода фазовращателя в среднестопорное положение со вставленным стопорным штифтом, то золотниковый клапан должен физически переместиться через рабочую область, задающую максимальную скорость увеличения запаздывания. Если запаздывающее кручение возникнет в то время, когда золотниковый клапан находится в процессе пересечения области запаздывания, тогда фазовращатель может быстро двинуться на некоторое количество градусов в направлении запаздывания непосредственно перед тем, как золотниковый клапан достигнет замковой области. Таким образом, велика вероятность того, что фазовращатель, расположенный над точкой с нулевым сдвигом фазы для вставления стопорного штифта, в ожидании вставления стопорного штифта на самом деле совершит движение в направлении запаздывания до того как замковый контур вернет его обратно в точку для вставления стопорного штифта.
В другом примере, когда замковая область соседствует с областью опережения, для того, чтобы перевести фазовращатель в среднестопорное положение со вставленным стопорным штифтом, золотниковый клапан должен физически переместиться через рабочую область, задающую максимальную скорость увеличения опережения. Если опережающее кручение случится в то время, когда золотниковый клапан находится в процессе пересечения области опережения, тогда фазовращатель может быстро двинуться на некоторое количество градусов в направлении опережения непосредственно перед тем, как золотниковый клапан достигнет замковой области. Таким образом, велика вероятность того, что фазовращатель, расположенный над точкой с нулевым сдвигом фазы для вставления стопорного штифта, в ожидании вставления стопорного штифта, на самом деле совершит движение в направлении опережения до того как замковый контур вернет его обратно в точку для вставления стопорного штифта.
Подпрограмма 910 может быть выбрана при удовлетворении первого набора условий работы, например, когда частота вращения коленчатого вала двигателя снижена. И наоборот, подпрограмма 920 может быть выполнена при удовлетворении второго, отличным от первого, набора условий работы, например, когда частота вращения коленчатого вала повышена. Кроме того, в ответ на изменения частоты вращения коленчатого вала контроллер может переключаться с одной из подпрограмм 910, 920 на другую. Например, контроллер может переключиться с подпрограммы 910 на подпрограмму 920 в ответ на повышение частоты вращения коленчатого вала. В другом примере, контроллер может переключиться с подпрограммы 920 на подпрограмму 910 в ответ на снижение частоты вращения коленчатого вала двигателя.
На этапе 904 способ 900 включает в себя оценивание частоты вращения коленчатого вала двигателя. В одном примере, частота вращения коленчатого вала может быть оценена по выходному сигналу датчика частоты вращения коленчатого вала двигателя. На этапе 906 путем сравнения может быть выяснено, выше или ниже частота вращения коленчатого вала своего порогового значения. В зависимости от значения частоты вращения коленчатого вала может быть вынесено решение о том, следует ли посредством выполнения подпрограммы 910 или подпрограммы 920 перевести фазовращатель в блокировочное положение и задействовать стопорный штифт. Алгоритм 900 выбирает для исполнения одну из подпрограмм 910 и 920 в зависимости от частоты вращения коленчатого вала, но подпрограмму 920 можно исполнить при любой частоте вращения коленчатого вала. В альтернативном примере, выбор между подпрограммами 910 и 920 может быть сделан по другому критерию, такому как нагрузка двигателя. В альтернативном примере, или подпрограмма 910 или подпрограмма 920 может быть способом по умолчанию, а другой способ может выполняться только при существовании особых условий, например, когда частота вращения коленчатого вала и нагрузка двигателя одновременно будут выше/ниже своих соответствующих пороговых значений.
В частности, если определяют, что частота вращения коленчатого вала ниже своего порогового значения, то может быть выполнена подпрограмма 910. Импульсы кручения при низкой частоте вращения коленчатого вала сильнее импульсов кручения при высоких частотах вращения коленчатого вала. Кроме того, импульсы могут быть разнесены по времени относительно друг друга. Так как подпрограмма 910 исходит из временных установок перемещения золотникового клапана для предотвращения случайных импульсов в сторону запаздывания, она может быть более подходящим способом в режиме низкой частоты вращения. Кроме того, сильные импульсы кручения в режиме низкой частоты вращения могут усложнить перевод фазовращателя в нужное положение, так как в этом режиме магнитуда импульсов кручения может обладать большей изменчивостью. То есть, исполнение способа 920 при пониженной частоте вращения коленчатого вала может быть действительно более сложным.
Если определяют, что частота вращения коленчатого вала превышает свое пороговое значение, то может быть выполнена подпрограмма 920. Так как подпрограмма 920 исходит из временных установок перемещения золотникового клапана на протяжении импульсов кручения, она может быть более подходящим способом в режиме высокой частоты вращения, когда благодаря более частым импульсам имеется больше возможностей для изменения положения. Кроме того, меньшая сила импульсов кручения за пределами режима низкой частоты вращения может облегчить предварительное позиционирование фазовращателя в нужном положении благодаря меньшей изменчивости магнитуд импульсов кручения в этой области.
Подпрограмма 910 описывает способ, который в ответ на требуемые установки фаз газораспределения в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом может переместить золотниковый клапан для перевода фазовращателя в блокировочное положение, удерживать фазовращатель в блокировочном положении без вставления стопорного штифта, а затем переместить золотниковый клапан в замковую область из положения за пределами замковой области в промежутке между импульсами кручения распределительного вала.
На этапе 912 подпрограмма 910 перед перемещением золотникового клапана в замковую область с целью блокирования фазовращателя, включает в себя перемещение золотникового клапана с целью перевода фазовращателя в блокировочное положение. Это может включать в себя перемещение золотникового клапана в область запаздывания, когда фазовращатель смещен от блокировочного положения в сторону опережения, или перемещение золотникового клапана в область опережения, когда фазовращатель смещен от блокировочного положения в сторону запаздывания.
Контроллер может так управлять перемещением золотникового клапана, чтобы в промежутке между импульсами кручения распределительного вала золотниковый клапан из положения за пределами замковой области перемещался в положение внутри замковой области. Положением за пределами замковой области может быть одно из следующих положений золотникового клапана: положение в нейтральной области, положение в области запаздывания или в области опережения. Как было рассмотрено для этапа 912, перед тем как переместить золотниковый клапан в замковую область, ему может быть дана команда на использование крутящего момента кулачка для перевода фазовращателя в блокировочное положение без вставления стопорного штифта. В одном примере, фазовращатель может быть смещен относительно блокировочного положения в сторону запаздывания, и в этом случае золотниковый клапан можно переместить в область опережения, пока фазовращатель не встанет в блокировочное положение. В другом примере, фазовращатель может быть смещен относительно блокировочного положения в сторону опережения, и в этом случае золотниковый клапан можно перемещать в область запаздывания, пока фазовращатель не встанет в блокировочное положение. Затем фазовращатель можно удерживать в блокировочном положении без вставления стопорного штифта за счет перемещения золотникового клапана в нейтральную область. Перемещение золотникового клапана в нейтральную область может произойти перед возникновением импульса кручения, что предотвратит дальнейшее движение фазовращателя. Золотниковый клапан можно удерживать в нейтральной области до этапа 918.
На этапе 914 контроллер может получить входной сигнал о положениях распределительного и коленчатого валов. На этапе 916 по положению распределительного вала относительно коленчатого вала контроллер может определить временные установки и магнитуду возникающего кручения запаздывания. Например, на конкретном двигателе конкретный распределительный вал может иметь фиксированное число выступов, как показано на фиг. 10B. При вращении распределительного вала, выступы кулачков могут подчиняться крутильным усилиям, возникающим вследствие деформации пружины клапана, через шток клапана или через другие связывающие проводки связанной со штоком клапана, как показано на фиг. 10А. Эти усилия для конкретного двигателя могут возникать через равные интервалы, задаваемые угловым положением выступов распределительного вала. Для конкретного двигателя и конкретного распределительного вала, выступы распределительного вала могут быть расположены с некоторым известным и фиксированным угловым смещением от считывающих зубьев фазовращателя VCT. Угловое положение считывающих зубьев может регистрироваться датчиком положения распределительного вала. Угловое положение возникновения крутильных усилий может быть найдено путем определения углового положения считывающих зубьев фазовращателя VCT и применения известного фиксированного смещения между считывающими зубьями и выступами распределительного вала. На этапе 918, по времени между импульсами с учетом задержек на передачу сигнала соленоида и перемещение золотникового клапана, может быть выполнен шаг коэффициента заполнения из области замкнутого управления в замковую область таким образом, чтобы за время между запаздывающими импульсами кручения золотниковый клапан прошел через область запаздывания. Перед перемещением в замковую область золотниковый клапан мог находиться в одной из следующих областей: нейтральной области, области опережения или области запаздывания. Например, золотниковый клапан может удерживаться в нейтральной области на протяжении одного импульса кручения и перемещаться через область запаздывания в замковую область после завершения первого импульса и до начала следующего импульса кручения. После того, как золотниковый клапан достигнет замковой области, может быть задействовано вставление стопорного штифта, и фазовращатель может удерживаться в блокировочном положении стопорным штифтом.
Если способ 900 продолжается подпрограммой 920, то в ответ на требуемую установку фаз газораспределения в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом, способ может переместить золотниковый клапан для перевода фазовращателя в положение, смещенное относительно блокировочного положения в сторону опережения, удерживать фазовращатель в положении, смещенном относительно блокировочного положения, а затем переместить золотниковый клапан в замковую область на импульсе кручения кулачка. В одном примере, крутящие моменты кулачка могут запаздывать, и соответствующий крутящий момент может активировать перевод фазовращателя из положения опережения с удерживанием в блокировочное положение. На этапе 922 путем перемещения золотникового клапана в соответствующую область фазовращатель могут перевести в положение, смещенное относительно блокировочного положения в сторону опережения, без вставления стопорного штифта. Положение опережения, в которое переводят фазовращатель, может зависеть от актуального положения фазовращателя, оцененных магнитуд кручения, частоты вращения коленчатого вала и температуры масла. Например, если текущее положение фазовращателя смещено относительно блокировочного положения в сторону запаздывания, то фазовращатель могут перевести в первое положение, смещенное относительно блокировочного положения в сторону опережения, а если текущее положение фазовращателя смещено относительно блокировочного положения в сторону опережения, то фазовращатель могут перевести из актуального положения опережения во второе положение опережения. Второе положение опережения может быть положением большего или меньшего опережения по сравнению с актуальным положением опережения, и оно может быть положением большего или меньшего опережения по сравнению с первым положением опережения. Золотниковый клапан может быть перемещен в область опережения, когда текущая установка фаз газораспределения запаздывает относительно первого или второго положений опережения, и может быть перемещен в область запаздывания, когда текущая установка фаз газораспределения опережает первое или второе положение опережения. Переместив золотниковый клапан в нейтральную область, фазовращатель можно удерживать без вставления стопорного штифта в одном из первого или второго положений, смещенных относительно блокировочного положения в сторону опережения. Золотниковый клапан может удерживаться в нулевой области до возникновения запаздывающего импульса крутящего момента, а на протяжении запаздывающего импульса крутящего момента его могут перемещать через область запаздывания в замковую область. После того, как золотниковый клапан достигнет замковой области, может быть задействовано вставление стопорного штифта, который может удерживать фазовращатель в блокировочном положении. Так можно избежать случайного чрезмерного запаздывания при блокировании фазовращателя путем предварительного позиционирования фазовращателя в положении опережения.
На фиг. 10А-фиг. 10B показано крутильное воздействие на кулачок. В частности, на фиг. 10А в двух различных состояниях показан кулачок 1002 с одним выступом. Слева, на схеме 1030 кулачок 1002 показан испытывающим воздействие запаздывающего кручения 1004, а справа, на рисунке 1050, кулачок показан испытывающим воздействие опережающего кручения 1006. Как показано на схеме 1030, в то время как вращательное движение 1010 кулачка 1002 по часовой стрелке толкает клапан 1008 вверх, силой сопротивления пружины 1010 к кулачку прилагается запаздывающее кручение 1004. Аналогичным образом, как показано на схеме 1050, после прохождения кулачком 1002 углового положения максимального сжатия пружины, по мере того, как пружина разжимается, и клапан 1008 движется вниз, пружина 1010 прилагает к кулачку опережающее кручение 1006.
На фиг. 10B показан кулачок с тремя выступами 1014а-с и три сектора 1016а-с запаздывающего кручения кулачка. Секторы 1016а-с запаздывающего кручения кулачка показывают положения в угловом пространстве, в которых кулачок будет испытывать запаздывающее кручение кулачка в результате толкания клапана вверх в 720-градусном цикле вращения коленчатого вала (не показан). Отслеживая угловое положение коленчатого вала, и синхронизируя секторы запаздывающего кручения с секторами в периоде вращения 1018 коленчатого вала, система фазорегулирования может предсказать, в какие точки времени будут пересекаться эти секторы запаздывающего кручения кулачка. Затем эта информация может быть использована для точной планирования времени перемещения золотникового клапана через область запаздывания таким образом, чтобы перемещение золотникового клапана происходило тогда, когда кулачок не находится в секторе запаздывающего кручения кулачка.
На фиг. 11 показан пример возможного перемещения золотникового клапана в замковую область в промежутке между импульсами кручения запаздывания. В частности, фиг. 11 содержит три схемы 1110, 1120 и 1130, которые показывают изменение по времени положения фазовращателя, положения золотникового клапана и коэффициента заполнения соленоида. Графиками 1112, 1122 и 1132 показан командный коэффициент заполнения для перемещения в замковую область, поданную по времени таким образом, чтобы золотниковый клапан 311 проходил через область запаздывания в промежутке между двумя запаздывающими импульсами 1102 и 1104 кручения кулачка. Графиками 1114, 1124 и 1134 показан командный коэффициент заполнения для перемещения в замковую область, поданную по времени таким образом, чтобы запаздывающий импульс кручения возникал тогда, когда золотниковый клапан 311 проходит через область запаздывания по направлению к замковой области. Импульсы кручения показаны черными кружками, например, 1102 и 1104, и возникают в различные точки времени. Следует понимать, что импульсы кручения могут приводить фазовращатель в движение или в сторону опережения, или в сторону запаздывания, и это можно понять по расположению кружка импульса относительно «нуля» на независимой оси каждой из схем. Также следует понимать, что каждый импульс кручения имеет собственную магнитуду и длительность. В настоящем примере для упрощения все импульсы кручения имеют одинаковую магнитуду и длительность.
В примере, показанном на схеме 1100, положение 1112 фазовращателя может быть положением, сдвинутым относительно среднестопорного положения в сторону опережения, когда до наступления момента t1 времени будет получен запрос на перевод в среднестопорное положение со вставленным стопорным штифтом. Соответственно, в промежутке времени между моментами t1 и t2 фазовращатель могут переводить из положения, опережающего блокировочное положение, в само блокировочное положение, и затем удерживать его в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом, перемещая золотниковый клапан через область запаздывания в замковую область между импульсами кручения распределительного вала. Следует понимать, что положение 1112 фазовращателя при получении запроса на перевод в среднестопорное положение со вставленным стопорным штифтом может быть любым положением в пределах его рабочего диапазона. В другом примере, изначально фазовращатель может находиться в положении запаздывания. В этом случае фазовращатель могут переводить из положения, запаздывающего относительно блокировочного положения, в само блокировочное положение, перемещая золотниковый клапан в область опережения, и удерживать фазовращатель в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом, перемещая золотниковый клапан через область запаздывания в замковую область между импульсами кручения распределительного вала. В другом представлении, изначально фазовращатель может находиться в среднестопорном положении без вставления стопорного штифта. В этом случае, фазовращатель могут удерживать в блокировочном положении без вставления стопорного штифта, а после этого стопорный штифт может быть вставлен путем перемещения золотникового клапана через область запаздывания в замковую область между импульсами кручения распределительного вала.
В каждом из случаев фазовращатель можно направлять к блокировочному положению без вставленного стопорного штифта, перемещая золотниковый клапан соответствующим образом. В настоящем примере, после момента t2 времени исходное положение фазовращателя сохраняют, так как золотниковый клапан находится в нейтральной области. При получении запроса на перевод в блокировочное положение со вставленным стопорным штифтом, фазовращателю сначала может быть дана команда на движение по направлению к блокировочному положению без вставленного стопорного штифта. В настоящем примере, величина команда коэффициента заполнения задает перемещение золотникового клапана в область запаздывания, а при наступлении события запаздывающих импульсов кручения фазовращатель может передвинуться из своего исходного положения опережения по направлению к среднестопорному положению. В настоящем примере, запаздывающий импульс кручения перевел фазовращатель в положение, сдвинутое относительно среднестопорного положения в сторону запаздывания, и для парирования этого золотниковому клапану была дана команда на перемещение в область опережения, чтобы затем направлять фазовращатель по направлению к среднестопорному положению. В другом примере, золотниковый клапан могут удерживать в области запаздывания, пока фазовращатель не достигнет блокировочного положения за счет запаздывающих импульсов кручения, причем фазовращатель перейдет из положения опережения в блокировочное положение без того, чтобы сначала пройти через блокировочное положение. После того, как фазовращатель достиг среднестопорного положения с заданным допуском, для предотвращения дальнейшего движения фазовращателя золотниковому клапану может быть дана команда на перемещение в нейтральную область до возникновения следующего импульса кручения.
Как показывают графики 1112, 1122 и 1132, в момент t4 времени после возникновения запаздывающего импульса 1102 кручения, но до возникновения запаздывающего импульса 1104 кручения коэффициент 1132 заполнения скачкообразно переводят в замковую область. Соответственно, положение 1122 золотникового клапана сохраняют нейтральным на протяжении импульса 1102, и изменяют на положение в замковой области между запаздывающими импульсами 1102 и 1104 кручения. Тем самым предотвращают случайное изменение положения 1112 фазовращателя в сторону запаздывания. После того как золотниковый клапан достиг замковой области, может быть задействован замковый контур для того, чтобы гидравлически изменить положение фазовращателя на замковое положение. Затем может быть задействован блокирующий контур, позволяя вставить стопорный штифт для блокирования фазовращателя в блокировочном положении. Так как импульсы кручения были обойдены, то когда золотниковый клапан достигнет замковой области, положение фазовращателя может быть либо блокировочным положением, либо положением, очень близким к блокировочному положению, что позволит относительно быстро вставить стопорный штифт. В результате обхода импульсов кручения можно сделать более предсказуемым время, которое потребуется для перевода фазовращателя в блокировочное положение и вставления стопорного штифта.
Как показывают графики 1114, 1124 и 1134, если коэффициент 1134 заполнения был скачкообразно переведен в замковую область в момент t3 времени до возникновения запаздывающего импульса 1102 кручения, то на протяжении импульса 1102 положение 1122 золотникового клапана могут не сохранять в нейтральной области. Вместо этого, на протяжении импульса 1102 (и за счет него) золотниковый клапан может переместиться из нейтральной области в замковую область. То есть, происходит случайное изменение положения 1112 фазовращателя в сторону запаздывания. После того, как золотниковый клапан достиг замковой области, может быть задействован замковый контур для того, чтобы гидравлически изменить положение фазовращателя на блокировочное положение. Кроме того, может быть задействован блокирующий контур, что позволит вставить стопорный штифт для блокирования фазовращателя в блокировочном положении. Так как импульсы кручения не были обойдены, то время, требующееся для перевода фазовращателя в блокировочное положение при скачкообразном изменении коэффициента заполнения может быть больше в момент t3 по сравнению с моментом t4 (смотри колебание на графике 1112) из-за большего изначального отклонения фазовращателя от среднестопорного положения).
В одном примере, система двигателя может содержать цилиндр двигателя с клапанами и коленчатый вал. Система двигателя может также содержать кулачки, которые могут быть связаны с распределительным валом для приведения в движение клапанов, приводимый в действие крутящим моментом кулачков фазовращатель системы изменения фаз газораспределения, предназначенный для регулирования клапанного распределения, и контроллер с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями. Контроллер может быть выполнен с исходным кодом для оценивания временных установок импульсов кручения запаздывания распределительного вала по взаимному расположению распределительного и коленчатого валов, перевода фазовращателя в направлении опережения в блокировочное положение и удерживания фазовращателя в блокировочном положении без вставления стопорного штифта за счет перемещения золотникового клапана между импульсами кручения и при удерживании золотникового клапана на протяжении импульсов кручения, и для вставления стопорного штифта после того как фазовращатель будет переведен в направлении опережения в блокировочное положение. В частности, золотниковый клапан может быть связан с соленоидом, а перемещение золотникового клапана может выполняться путем регулирования командного коэффициента заполнения, задаваемого соленоиду. Кроме того, перевод фазовращателя в направлении опережения в блокировочное положение за счет перемещения золотникового клапана может включать в себя первоначальное перемещение золотникового клапана в область опережения до тех пор, пока фазовращатель не перейдет в блокировочное положение. Затем, когда фазовращатель будет находиться в блокировочном положении, контроллер может переместить золотниковый клапан в нейтральную область перед первым импульсом кручения, удерживать золотниковый клапан в нейтральной области на протяжении первого импульса кручения, а затем переместить золотниковый клапан из нейтральной области в замковую область до возникновения второго импульса кручения, следующего за первым импульсом кручения. Контроллер также может содержать инструкции для извлечения стопорного штифта перед выводом золотникового клапана из нейтральной области в область запаздывания или область опережения для изменения фаз газораспределения.
На фиг. 12 показан пример возможного перемещения золотникового клапана в замковую область на протяжении импульсов кручения и с использованием их. Схемы 1210 и 1220 соответственно показывают изменение по времени положения 1212 фазовращателя и положения 1222 золотникового клапана.
Изначально, до момента t1 времени, положением фазовращателя может быть любое положение в пределах его рабочего диапазона без вставленного стопорного штифта. Кроме того, золотниковый клапан может находиться в любом месте рабочей области фазорегулирования в замкнутом цикле. В настоящем примере, фазовращатель находится в положении запаздывания, а золотниковый работает в нейтральной области. Затем подается команда на перевод фазовращателя к моменту t1 в блокировочное положение опережения фаз, и золотниковый клапан выполняет соответствующее перемещение. В частности, золотниковый клапан сначала перемещается в область опережения, а некоторое количество (здесь - два) опережающих импульсов кручения переводят фазовращатель через среднестопорное положение в положение опережения. В промежутке времени между моментами t1 и t2 золотниковый клапан перемещается в положение малого запаздывания для того, чтобы немного изменить положение фазовращателя в сторону запаздывания, а после одного запаздывающего момента кручения фазовращатель достигает требуемого положения опережения фаз.
Для удерживания фазовращателя в этом положении, золотниковый клапан в момент t2 перемещают в нейтральную область. Затем золотниковый клапан может получить команду на движение по направлению к замковой области для того, чтобы в момент t3 задействовать замковый контур, причем результатом движения золотникового клапана будет перевод фазовращателя в среднестопорное положение и вставление стопорного штифта. Во время движения золотникового клапана после момента t3 по области большого запаздывания возникает запаздывающий импульс 1204 кручения, который переводит фазовращатель в положение запаздывания вблизи среднестопорного положения. Следует понимать, что в альтернативных итерациях данного алгоритма во время движения золотникового клапана по области запаздывания запаздывающие импульсы кручения могут отсутствовать. В другом примере, запаздывающие импульсы кручения могут приводить фазовращатель в движение с переводом его в положение, все еще смещенное относительно среднестопорного положения в сторону опережения. Еще в одном примере запаздывающие импульсы кручения могут приводить фазовращатель в движение с переводом значительно дальше среднестопорного положения. В случае запаздывающих импульсов кручения, при нахождении золотникового клапана в области большого запаздывания могут возникнуть множественные запаздывающие импульсы кручения. Золотниковый клапан входит в замковую область в момент t4 после возникновения запаздывающего импульса 1204 кручения кулачка, и в этой точке гидравлический замковый контур берет на себя управления положением 1212 фазовращателя, направляя его к нейтральному или среднестопорному положению, и вставляет стопорный штифт.
Таким образом, при получении запроса на перевод фазовращателя в среднестопорное положение и вставление стопорного штифта, запаздывающие кручения могут использоваться для того, чтобы более надежно направить фазовращатель к среднестопорному положению, а не в сторону от него.
Для того, чтобы избежать случайной работы в замковой области, желательно найти верхнюю границу замковой области, то есть то значение коэффициента заполнения соленоида, которое соответствует верхней границе замковой области. Здесь его можно назвать «максимальным коэффициентом заполнения для замковой области». Эту величину находят, медленно увеличивая коэффициент заполнения и наблюдая за фактическим положением фазовращателя. Значение коэффициента заполнения, при котором фазовращатель первый раз выйдет из среднестопорного положения, что укажет на извлечение стопорного пальца, и будет называться «максимальным коэффициентом заполнения для замковой области».
На фиг. 13 показан алгоритм 1300 для адаптивного распознавания области коэффициента заполнения соленоида, задающей перемещение золотникового клапана в область, в которой задействуются как замковый контур 333, так и контур фазорегулирования в замкнутом цикле. Адаптированные границы этой области затем могут применяться для задания последующего перемещения золотникового клапана. Поэтому эта область в настоящем контексте может называться «бесполетной областью » или «переходной областью » для области между замковой областью и областью запаздывания золотникового клапана. В другом примере, когда замковая область прилегает к области опережения, бесполетная область может располагаться между областью запаздывания и областью опережения золотникового клапана. То есть, точное определение границ этой области позволяет уменьшить неуправляемые движения фазовращателя. В частности, при одновременном задействовании контура фазорегулирования и замкового контура, они могут пытаться пересиливать друг друга в управлении положением фазовращателя, и в результате фазовращатель может двигаться случайным и непредсказуемым образом. Границы переходной области могут находить по движению фазовращателя из блокировочного положения со вставленным стопорным штифтом, и это движение может быть результатом постепенного изменения коэффициента заполнения соленоида.
На этапе 1302 алгоритм включает в себя определение условий работы двигателя для того, чтобы убедиться в том, что эти условия подходят для определения границ бесполетной области. Например, если двигатель еще не обучен, после перепрошивки модуля или после отсоединения аккумуляторной батареи, определение границ бесполетной области может быть выполнено так как границы области могли быть еще не распознаны достаточно хорошо. В другом примере, после последнего определения границ переходной области, могло быть пройдено пороговое расстояние или мог истечь пороговый период времени, и определение границ бесполетной области может быть полезной для уменьшения возможного дрейфа. Еще в одном примере, может быть активен режим отсечки топлива при замедлении (англ. Deceleration Fuel Shut Off, DFSO) и двигатель может не работать, и определение границ бесполетной области может быть активировано из-за возможности того, что оптимальное расписание может не требовать выполнения последовательности фазорегулирования в блокировочном положении для остатка ездового цикла, если фазовращатель был задействован в течение существования условий, не идеальных для распознавания бесполетной области при последнем покидании блокировочного положения. В другом примере, для предустановленного периода времени может не ожидаться получение запроса на перемещение золотникового клапана в область опережения, и определение границ бесполетной области может быть не нужно. Еще в одном возможном примере, может быть подан запрос на удерживание фазовращателя в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом дольше второго порогового периода времени, и в этом случае определение границ бесполетной области может быть нецелесообразным. Еще в одном примере, недавно могла быть обнаружена случайная работа золотникового клапана в бесполетной области, и определение границ бесполетной области может потребоваться для того, чтобы уменьшить это случайное перемещение. Обнаружить случайную работу золотникового клапана в бесполетной области можно по тому, что ошибка положения фазовращателя будет больше указанного порогового значения. Если на этапе 1302 условия для определения границы переходной области не будут удовлетворены, исполнение алгоритма завершается. Если на этапе 1302 условия для определения границ переходной области будут удовлетворены, двигатель может войти в специальный режим обучения для определения границ переходной области путем сопоставления движения фазовращателя из блокировочного положения с перемещением золотникового клапана через переходную область.
На этапе 1304, после входа в режим обучения, контроллер двигателя может проверить, было ли распознано в текущем ездовом цикле транспортного средства номинальное значение максимального коэффициента заполнения для замковой области. Номинальное значение максимального коэффициента заполнения для замковой области может быть самой последней оценкой наибольшего значения коэффициента заполнения, при котором задействуется замковый контур. Наибольшее значение коэффициента заполнения, при котором задействуется замковый контур, может непосредственно соответствовать командному коэффициенту заполнения в замковой области, при котором скорость фазорегулирования через замковый контур минимальна. Выше номинального значения максимального коэффициента заполнения может задействоваться только контур фазорегулирования в замкнутом цикле. Если в текущем ездовом цикле это значение еще не было распознано, то для нахождения этого значения коэффициента заполнения на этапе 1330 может быть выполнено определение границ переходной области в замкнутом цикле, и это значение на этапе 1332 может быть занесено в справочную таблицу для дальнейшего использования. Следует понимать, что в одном варианте осуществления алгоритма 1300 при адаптивном распознавании границ бесполетной области может использоваться фиксированное номинальное значение коэффициента заполнения для замковой области, хотя в альтернативном варианте алгоритма 1300 при адаптивном распознавании границ бесполетной области может использоваться предшествующая подстройка фиксированного номинального значения максимального коэффициента заполнения для замковой области.
Если номинальное значение максимального коэффициента заполнения для замковой области было распознано, то на этапе 1306 коэффициент заполнения соленоида может быть скачкообразно изменен на значение, наверняка находящееся в замковой области, например, уменьшен до 0%. Величина, до которой скачкообразно изменяют коэффициент заполнения, может определяться текущей границей между переходной областью и областью запаздывания, и эту границу можно распознать посредством определения границ в замкнутом цикле на этапе 1330. Затем значение коэффициента заполнения на этапе 1308 можно медленно приращать с постоянной положительной скоростью, выводя его из замковой области, через переходную область в сторону области запаздывания. Следует понимать, что в альтернативном примере замковая область может соседствовать с областью опережения, а не с областью запаздывания, и тогда значение коэффициента заполнения можно будет медленно приращать с постоянной положительной скоростью, выводя его из замковой области, через переходную область в сторону области опережения. Такое увеличение может продолжаться до тех пор, пока на этапе 1310 не будет зарегистрировано движение фазовращателя из блокировочного положения. Движение фазовращателя из блокировочного положения может указывать на то, что золотниковый клапан больше не работает в замковой области, так как фазовращатель больше не удерживается в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом. Это движение фазовращатель может совершать в сторону запаздывания, если область запаздывания соседствует с областью опережения, или в сторону опережения, если область опережения соседствует с замковой областью.
Когда регистрируется движение фазовращателя из блокировочного положения, приращение коэффициента заполнения может быть прекращено. Значение коэффициента заполнения, при котором впервые регистрируется движение в сторону запаздывания/опережения, на этапе 1312 может быть сохранено в запоминающем устройстве контроллера, а на этапе 1314 из запоминающего устройства контроллера может быть извлечено номинальное максимальное значение коэффициента заполнения для замковой области.
По движению фазовращателя, зарегистрированному на этапе 1310, может быть найдена новая граница между замковой областью и переходной областью, а также новая граница между переходной областью и областью запаздывания. Следует понимать, что в альтернативном примере переходная область может находиться между замковой областью и областью опережения. По этим новым границам можно обновить текущие границы между замковой областью и переходной областью и между переходной областью и областью запаздывания. В одном примере, текущие границы можно найти, как функцию расхождения между распознанными новыми границами и соответствующими актуальными границами, причем функция будет включать в себя одно или более из сумматора и множителя. В частности, по разности между значением коэффициента заполнения, при котором впервые было зарегистрировано движение фазовращателя и номинальным максимальным коэффициентом заполнения для замковой области на этапе 1316 может быть найден сдвиг. На этапе 1318 полученное из справочной таблицы номинальное значение коэффициента заполнения может быть подстроено по найденной подстройке сдвига для того, чтобы найти верхние предельные значения коэффициента заполнения, которые можно задавать командами для задействования замкового контура. Этот верхний предел может считаться обновленной границей между замковой и переходной областями, и может соответствовать минимальной командной скорости фазорегулирования в замковой области. Если движение фазовращателя на этапе 1310 случиться раньше ожидаемого, то есть при меньшем значении коэффициента заполнения, чем ожидается при актуальной границе, тогда обновленная граница может быть ниже актуальной границы. Если движение фазовращателя на этапе 1310 случиться позже ожидаемого, то есть при более высоком значении коэффициента заполнения, чем ожидается при актуальной границе, тогда обновленная граница может быть выше актуальной границы.
На этапе 1320 сохраненное в памяти значение коэффициента заполнения, при котором впервые было зарегистрировано движение фазовращателя, может быть применено в качестве нижнего крайнего значения коэффициента заполнения для диапазона замкнутого управления фазовращателем. Это крайнее значение может считаться обновленной границей между переходной областью и области и областью запаздывания, и может соответствовать максимальной командной скорости фазорегулирования в области запаздывания. Если движение фазовращателя на этапе 1310 случиться раньше ожидаемого, то есть при меньшем значении коэффициента заполнения, чем ожидается при актуальном границе, тогда обновленная граница может быть ниже актуальной границы. Если движение фазовращателя на этапе 1310 случиться позже ожидаемого, то есть при более высоком значении коэффициента заполнения, чем ожидается при актуальной границе, тогда обновленная граница может быть выше актуальной границы. Справочная таблица, которая помимо прочей информации может содержать значения коэффициентов заполнения для различных скоростей вращения фаз в сторону опережения, на этапе 1332 может быть обновлена распознанными верхним и нижним пределами, и в этой точке режим обучения заканчивается, и выполнение способа 1300 завершается. Обновленная диаграмма затем может быть применена при подаче фазовращателю последующих команд, например, при командах на перевод фазовращателя из блокировочного положения в положение запаздывания, из положения опережения в положение запаздывания, или для других движений, требующих работы золотникового клапана в области запаздывания или замковой области.
На фиг. 14 приведен пример визуального представления рабочих областей коэффициента заполнения. На схеме 1400 показано изменение скорости фазорегулирования, то есть скорости изменения положения фазовращателя по времени, в зависимости от величины коэффициента заполнения соленоида. Графиком 1402 показаны действия по регулировке фаз, связанные с гидравлической активностью в замковом контуре, в то время как графиком 1404 показаны действия по регулировке фаз, связанные с гидравлической активностью в контуре фазорегулирования. Гидравлическая активность в замковом контуре может вызвать фазорегулирование либо в сторону опережения, либо в сторону запаздывания, что зависит от исходного положения фазовращателя. Например, если замковый контур активируется, когда фазовращатель находится е положении опережения, то замковый контур может вызвать регулировку фаз в сторону запаздывания, чтобы направить фазовращатель к блокировочному положению. В другом примере, если замковый контур активируется, когда фазовращатель находится в положении запаздывания, замковый контур может вызвать регулировку фаз в сторону опережения, чтобы направить фазовращатель к блокировочному положению. Следует понимать, что поле значений коэффициента заполнения можно разделить на пять областей, а именно, на области 1410, 1412, 1414, 1416, 1418, которые могут считаться замковой областью, бесполетной областью или переходной областью, областью запаздывания, нейтральной областью и областью опережения соответственно. Следует понимать, что в альтернативном примере область опережения может соседствовать с переходной и нейтральной областями, находясь там, где на рисунке показана область запаздывания, а область запаздывания может соседствовать только с нейтральной областью, находясь там, где на рисунке показана область опережения.
Как было рассмотрено выше, замковая область 1410 может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых присутствует активность только в замковом контуре. Бесполетная область 1412 может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых присутствует активность как в замковом контуре, так и в контуре фазорегулирования. Область 1414 запаздывания может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых фазовращатель может двигаться в сторону запаздывания при поступлении запаздывающих импульсов кручения. Нейтральная область 1416 может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых в контуре фазорегулирования перекрыты линия опережения и линия запаздывания, что не дает фазовращателю двигаться при поступлении импульсов кручения. Область 1418 опережения может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых фазовращатель может двигаться в сторону опережения при поступлении опережающих импульсов кручения.
Следует понимать, что внутри замковой области скорость фазорегулирования может уменьшаться при росте коэффициента заполнения. Следует также отметить, что внутри области запаздывания скорость фазорегулирования может увеличиваться при уменьшении коэффициента заполнения. Номинальное значение максимального коэффициента заполнения для замковой области может считаться значением 1420 коэффициента заполнения, которое представляет собой границу между замковой областью и переходной областью. Описанное для этапа 1310 первое движение фазовращателя в сторону запаздывания может произойти при значении 1406 коэффициента заполнения. В настоящем осуществлении схемы 1400, регистрация движения в сторону запаздывания при значении 1406 может считаться более поздней, чем ожидалось исходя из текущих границ 1420, 1430 переходной области. Следовательно, обе границы могут быть обновлены на более высокие значения 1422, 1432. В другом осуществлении схемы 1400, регистрация движения в сторону запаздывания при значении 1406 может считаться произошедшей ранее, чем ожидалось исходя из текущих границ 1420, 1430 переходной области. Соответственно, обновленные границы 1422, 1432 могут быть меньше текущих границ 1420, 1430 переходной области. Таким образом, минимальная команда перемещения в замковой области, поданная на золотниковый клапан, то есть, величина коэффициента заполнения, связанная с минимальной скоростью фазорегулирования через замковый контур, может быть ограничена в соответствии с обновленной границей 1422 между замковой областью и переходной областью. Кроме того, максимальная команда перемещения в сторону запаздывания, поданная на золотниковый клапан, то есть, величина коэффициента заполнения, связанная с максимальной скоростью фазорегулирования через контур запаздывания, может быть ограничена в соответствии с обновленной границей 1432 между областью запаздывания и переходной областью. Обновленные границы могут применяться при подаче последующих команд фазорегулирования. Например, если обновленная граница между переходной областью и областью запаздывания окажется меньшей, чем предыдущая граница, последующие команды скорости фазорегулирования в сторону запаздывания могут быть связаны с более низкими значениями коэффициента заполнения. В другом примере, если обновленная граница между переходной областью и областью запаздывания окажется большей, чем предыдущая граница, последующие команды скорости фазорегулирования в сторону запаздывания могут быть связаны с более высокими значениями коэффициента заполнения.
Способ 1400 может быть выполнен с использованием системы двигателя, содержащей: цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны; кулачки, связанные с распределительным валом для приведения в движение клапанов; фазовращатель изменения фаз газораспределения для регулировки клапанного распределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом от кулачков; золотниковый клапан с приводом от соленоида для регулирования положения фазовращателя, а также контроллер с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы: получать команду на перевод фазовращателя из блокировочного положения в требуемое разблокированное положение с последующим оцениванием ошибки между фактическим разблокированным положением и требуемым разблокированным положением. В ответ на превышение ошибки положения своего порогового значения контроллер может работать в режиме обучения с подачей фазовращателю команды на перевод в блокировочное положение с целью обновления границ переходной области между замковой областью и областью запаздывания золотникового клапана путем сопоставления движения фазовращателя из блокировочного положения с перемещением золотникового клапана через переходную область. В другом примере, когда область запаздывания соседствует с областью опережения, переходная область может находиться между замковой областью и областью опережения золотникового клапана. Команды, получаемые на перевод фазовращателя из блокировочного положения в требуемое разблокированное положение могут быть командами, подаваемыми в замковой области или области запаздывания рабочего хода золотникового клапана. Контроллер двигателя может также содержать инструкции для того чтобы после обновления границ переходной области регулировать команду, подаваемую для перевода фазовращателя из блокировочного положения в требуемое положение. В одном примере, обновляется команда на перевод в то же самое разблокированное положение. Таким образом можно избежать подачи командного коэффициента заполнения, который бы задействовал и замковый и гидравлический контур.
На фиг. 15 показан способ 1500 индикации неисправности фазовращателя по превышению осцилляциями крутящего момента кулачка своего порогового значения, причем осцилляции крутящего момента кулачка распознают, когда золотниковый клапан находится вне бесполетной области. В ответ на эту индикацию золотниковый клапан может быть перемещен в замковую область для перевода фазовращателя в блокировочное положение и удерживания фазовращателя в блокировочном положении со вставленным стопорным штифтом. Осцилляции крутящего момента кулачка могут превышать свое пороговое значение из-за одновременной активности как в замковом контуре, так и в контуре фазорегулирования. Одновременная активность может возникать из-за подачи случайных команд золотниковому клапану в бесполетной области, или в результате аппаратных неполадок в замковом контуре, например, утечки масла. Например, утечка масла может быть результатом выхода из строя обратного клапана, выхода из строя золотникового клапана или выхода из строя замкового клапана, кроме того, что может стать нерабочим зазор ротора. Выход из строя обратного клапана, золотникового клапана или замкового клапана может включать в себя выход из строя уплотнения на одном или нескольких из этих клапанов. Способ основан на измерении магнитуд импульсов кручения кулачка, которые становятся больше тогда, когда задействован как замковый контур, так и контур фазорегулирования в замкнутом цикле, чем когда задействован только контур фазорегулирования в замкнутом цикле.
На этапе 1502 оценивают условия работы двигателя, и определяют, являются ли требуемое и фактическое положения устойчивыми при устойчивой частоте вращения коленчатого вала двигателя. То есть, адаптивное распознавание паттернов кручения кулачка может быть задействовано только при установившихся условиях по положению фазовращателя и по частоте вращения коленчатого вала. В одном примере частота вращения коленчатого вала может быть признана устойчивой, если изменение частоты вращения коленчатого вала меньше своего порогового значения. Аналогичным образом, положение фазовращателя может быть признано устойчивым, если изменение положения фазовращателя меньше своего порогового значения.
После того, как будет подтверждена устойчивость условий, можно удостовериться в том, что в настоящее время коэффициент заполнения соленоида не находится в бесполетной области. После того, как на этапе 1504 будет проверено, что величина коэффициента заполнения соленоида не задает позиционирование золотникового клапана внутри бесполетной области, на этапе 1506 контроллер может измерить магнитуды или интенсивности импульсов кручения кулачка. Если золотниковый клапан не находится в бесполетной области, то он может находиться либо в нейтральной области, либо в области запаздывания, либо в области опережения. Можно оценить среднее кручение для каждого зуба кулачкового колеса на некоторое количество оборотов распределительного вала, и метрику можно сравнить с межпиковой амплитудой амплитуды частоты кручения кулачка для кручения на каждом зубе. Частота кручений пропорциональна частоте вращения коленчатого вала двигателя. Амплитуда кручений является функцией частоты вращения коленчатого вала, причем амплитуда уменьшается при увеличении частоты вращения коленчатого вала. На этапе 1508 эти данные можно сравнить с номинальным кручением на каждом зубе, найденным в справочной таблице по частоте вращения коленчатого вала. Номинальные значения кручения могут быть обновлены по функции расхождения между распознанными новыми границами и актуальными границами, причем, функция будет включать в себя одно или более из сумматора и множителя. В настоящем примере обновление может предусматривать нахождение на этапе 1510 подстройки сдвига по разности между значениями измеренного кручения и номинального кручения. На этапе 1512 этот сдвиг можно применить к нормальному значению кручения и сохранить в памяти в качестве базового значения магнитуды для конкретной частоты вращения коленчатого вала. Базовое значение магнитуды может считаться обновленным номинальным значением, и может использоваться в дальнейшем в качестве основы для пороговой магнитуды кручения. Этим заканчивается та часть алгоритма 1500, в которой выполняют адаптивное обучение или определение границ переходной области.
На этапе 1514 можно измерить текущее мгновенное межпиковое кручение кулачка. Эти измерения могут иметь место при любых условиях работы двигателя, включая те, при которых золотниковый клапан работает в бесполетной области. Амплитуда этих импульсов кручения кулачка на этапе 1516 может быть сравнена с базовым значением магнитуды, помноженным на коэффициент точности. В одном примере, средняя амплитуда межпикового кручения кулачка в качестве функции положения кулачка и частоты вращения коленчатого вала может быть оценена по актуальным мгновенным измерениям межпикового кручения кулачка. Если измеренное мгновенное межпиковое кручение кулачка будет превышать базовую магнитуду, помноженную на коэффициент точности, то на этапе 1518 можно индицировать неисправность аппаратной части замкового контура или случайное задание коэффициента заполнения соленоида в бесполетной области. В противном случае, на этапе 1524 можно индицировать отсутствие неисправности. Отличить случайную работу в бесполетной области от неисправности аппаратной части замкового контура можно по сигнатурам осцилляции кулачка для индивидуальных зубьев. В другом примере, неисправность аппаратной части контура можно индицировать при работе с коэффициентом заполнения, значительно превышающим верхнее значение коэффициента заполнения бесполетной области, границы которой были определены, или при работе с коэффициентом заполнения, который значительно меньше нижнего значения коэффициента заполнения бесполетной области, границы которой были определены, а в противном случае можно индицировать случайное задание коэффициента в бесполетной области. Результатом неисправности аппаратной части замкового контура может являться случайное задействование замкового контура при замкнутом управлении фазовращателем. Например, если неисправность привела к потере давления в замковом контуре, то вспомогательный клапан может подать масло в замковый масляный контур одновременно с тем, что золотник будет подавать масло в контур фазорегулирования с обратной связью.
На этапе 1520, в ответ на индикацию неисправности, для того, чтобы не допустить несогласованности действий замкового контура и контура фазорегулирования, может быть подана команда на перевод фазовращателя в блокировочное положение со вставленным стопорным штифтом. Этой командой прекращается замкнутое управление положением кулачка. Кроме того, по факту индикации неисправности, на этапе 1518 может быть установлен флаг, указывающий на то, что замкнутое управление не подходит для текущих условий работы двигателя или отключено.
В одном примере система двигателя может содержать: цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны; кулачки, связанные с распределительным валом для приведения в движение клапанов; датчик положения распределительного вала, связанный с каждым кулачком; датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя; фазовращатель изменения фаз газораспределения для регулировки клапанного распределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом от кулачков; золотниковый клапан с приводом от соленоида для регулирования положения фазовращателя, а также контроллер с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы: при устойчивой частоте вращения коленчатого вала определять границы осцилляции момента кручения кулачка в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и положения распределительного вала, а при поступлении команды на перемещение золотникового клапана или в область опережения, или в область запаздывания, и в ответ на то, что мгновенные осцилляции момента кручения кулачка при данной частоте вращения коленчатого вала превышают свое пороговое значение на основании определенных границ, индицировать неисправность фазовращателя. Индикация неисправности фазовращателя в данной системе может включать в себя индикацию неисправности компонента замкового контура фазовращателя. Кроме того, пороговое значение на основании определенных границ может включать в себя пороговое значение, определяемое средней амплитудой осцилляций момента кручения кулачка, границы которых были определены, при конкретной частоте вращения коленчатого вала и множителем. Контроллер двигателя также может содержать инструкции для того, чтобы в ответ на индикацию, прекращать замкнутое управление положением фазовращателя при сохранении разомкнутого управления фазовращателем. Таким образом, за счет недопущения задействования контура фазорегулирования можно предотвратить случайное одновременное задействование и замкового контура и контура фазорегулирования из-за неполадки аппаратной части или случайного задания коэффициента заполнения в бесполетной области.
Таким образом можно повысить надежность и точность работы приводимого в движение крутящим моментом кулачков фазовращателя изменения фаз газораспределения, что улучшит эксплуатационные характеристики двигателя. Технический эффект активного задания перемещения золотникового клапана в замковую область в ответ на низкое давление гидравлической жидкости (например, масла), состоит в том, что контуру управления VCT не позволют конфликтовать со случайным задействованием замкового масляного контура в результате снижения давления масла. Наоборот, в условиях низкого системного давления масла, гидравлической жидкости позволяют течь только по замковому контуру, а не по контуру фазорегулирования до тех пор, пока в системе не восстановится достаточное давление масла. То есть, предотвращается наличие конкурирующего потока масла через линии контура фазорегулирования. Технический эффект перемещения золотникового клапана в зависимости от запаздывающих событий кручения кулачка состоит в том, что можно уменьшить количество нежелательных выводов золотникового клапана из требуемого положения, провоцируемых кручением распределительного вала в сторону запаздывания. Тем самым улучшается стабильность регулировок фазовращателя VCT. Альтернативно, путем предварительного позиционирования фазовращателя в положение, смещенное относительно среднестопорного положения, даже если в процессе прохождения золотниковым клапаном области запаздывания будут возникать запаздывающие кручения кулачка, эти запаздывающие кручения кулачка могут быть полезно использованы для перевода фазовращателя ближе к требуемому положению, в котором будет вставлен стопорный штифт. За счет уменьшения количества случаев нежелательных регулировок положения, возникающих в результате перемещения золотникового клапана по области запаздывания, может быть стабилизировано время, связанное с вставлением стопорного штифта фазовращателя VCT. Кроме того, за счет избирательного извлечения стопорного штифта фазовращателя только тогда, когда коэффициентом заполнения задаются минимальные величины регулировки фаз, может быть лучше гарантировано извлечение стопорного штифта перед нормальным фазорегулированием. То есть, этим уменьшается боковое нагружение фазовращателя за счет существенных регулировок фаз. Кроме того, за счет рационального определения областей и границ между областями золотникового клапана может быть повышена точность задающих перемещение золотникового клапана команд коэффициента заполнения. Тем самым снижаются ошибки управления положением фазовращателя. Кроме того, может быть повышена стабильность реагирования фазовращателя на команды, подаваемые золотниковому клапану. В целом, эксплуатационные качества системы VCT могут быть улучшены за счет снижения ошибок, возникающих в результате непреднамеренного и нежелательного изменения положения фазовращателя.
Отметим, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Что подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия операции и/или функции могут графически изображать исходный код, программируемый в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемой компьютерной среды хранения в системе управления двигателем.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не несут ограничительной функции, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, внимание сосредоточено на определенных сочетаниях компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты включают в себя один или более указанных элементов, не требуя, и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем поправки имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ИЗМЕНЕНИЯ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ | 2015 |
|
RU2712495C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ИЗМЕНЕНИЯ ФАЗ КУЛАЧКОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2705713C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ | 2015 |
|
RU2708562C2 |
| СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ С ИЗМЕНЕНИЕМ ФАЗ КУЛАЧКОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2693950C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ИЗМЕНЕНИЯ ФАЗ КУЛАЧКОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2706209C2 |
| СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ИЗМЕНЕНИЯ ФАЗ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ | 2015 |
|
RU2706097C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) | 2013 |
|
RU2618718C2 |
| КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2010 |
|
RU2479728C1 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ | 2012 |
|
RU2587187C2 |
| УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ФАЗАМИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ | 2012 |
|
RU2567478C2 |
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя включает следующие этапы. В течение существования выборочных условий постепенное перемещение золотникового клапана из области блокирования в область запаздывания. Золотниковый клапан соединен с приводимым в действие крутящим моментом кулачка фазовращателем системы (19) изменения фаз газораспределения. Определение границ переходной области между областью блокирования и областью запаздывания на основании движения указанного фазовращателя из блокировочного положения. Движение фазовращателя происходит в ответ на постепенное перемещение золотникового клапана. Раскрыты способ для двигателя и система двигателя. Технический результат заключается в повышении стабильности регулировки фазовращателя системы изменения фаз газораспределения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 19 ил.
1. Способ для двигателя, включающий в себя:
в течение существования выборочных условий
постепенное перемещение золотникового клапана, соединенного с приводимым в действие крутящим моментом кулачка фазовращателем системы изменения фаз газораспределения, из области блокирования в область запаздывания и
определение границ переходной области между областью блокирования и областью запаздывания на основании движения указанного фазовращателя из блокировочного положения, причем движение указанного фазовращателя происходит в ответ на постепенное перемещение указанного золотникового клапана.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выборочные условия включают себя одно из следующего: необученность двигателя, прохождение порогового расстояния после последнего определения границ переходной области, истечение порогового периода времени после последнего определения границ переходной области, отсечка топлива при замедлении, превышение ошибки положения фазовращателя своего порогового значения.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что постепенное перемещение золотникового клапана включает в себя варьирование коэффициента заполнения соленоида с постоянной положительной скоростью.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что варьирование коэффициента заполнения включает в себя начало варьирования с коэффициента заполнения, равного 0%.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что определение границ переходной области включает в себя прекращение заполнения соленоида золотникового клапана в ответ на движение фазовращателя из блокировочного положения.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что определение границ переходной области включает в себя
распознавание по движению фазовращателя системы изменения фаз газораспределения в сторону запаздывания каждой из следующих границ: новой границы между замковой областью и переходной областью, новой границы между переходной областью и областью запаздывания.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что определение границ переходной области дополнительно включает в себя,
обновление по распознанным новым границам каждой из следующих актуальных границ: актуальной границы между замковой областью и переходной областью, актуальной границы между переходной областью и областью запаздывания.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что обновление по распознанным новым границам включает в себя обновление по функции расхождения между распознанными новыми границами и соответствующими актуальными границами, причем функция включает в себя одно или более из сумматора и множителя.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит применение результатов определения границ переходной области при подаче последующей команды на перевод приводимого в действие крутящим моментом кулачков фазовращателя системы изменения фаз газораспределения из блокировочного положения в область запаздывания.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанное применение включает в себя ограничение подаваемой на золотниковый клапан команды максимального запаздывания на основании обновленной актуальной границы между переходной областью и областью запаздывания.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что указанное применение дополнительно включает в себя ограничение подаваемой на золотниковый клапан минимальной замковой команды на основании обновленной актуальной границы между переходной областью и замковой областью.
12. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанное применение включает в себя:
в ответ на движение указанного фазовращателя из блокировочного положения раньше ожидаемого уменьшение коэффициента заполнения последующей команды на запаздывание и
в ответ на движение указанного фазовращателя из блокировочного положения позже ожидаемого увеличение коэффициента заполнения последующей команды на запаздывание.
13. Способ для двигателя, включающий в себя:
в ответ на запрос о блокировании фазовращателя системы изменения фаз газораспределения на продолжительность, превышающую пороговый период времени,
работу в режиме обучения с целью определения границ переходной области между замковой областью и областью запаздывания золотникового клапана, соединенного с указанным фазовращателем, причем границы переходной области определяют на основании движения указанного фазовращателя из блокировочного положения с учетом перемещения золотникового клапана через переходную область.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что запрос о блокировании фазовращателя системы изменения фаз газораспределения на продолжительность, превышающую пороговый период времени, включает в себя отсутствие запроса команды на движение указанного фазовращателя в сторону опережения дольше порогового периода времени.
15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что работа в режиме обучения включает в себя
скачкообразное перемещение золотникового клапана в первое положение в замковой области, определяемое актуальной границей между переходной областью и областью запаздывания;
с последующим постепенным перемещением золотникового клапана из первого положения по направлению к области запаздывания, через переходную область, с отслеживанием движения указанного фазовращателя из блокировочного положения.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что работа в режиме обучения также включает в себя
распознавание обновленной границы ниже актуальной границы между переходной областью и областью запаздывания на основании движения указанного фазовращателя из блокировочного положения ранее ожидаемого и
распознавание обновленной границы выше актуальной границы между переходной областью и областью запаздывания на основании движения указанного фазовращателя из блокировочного положения позже ожидаемого.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что включает в себя корректировку по распознанной обновленной границе команды фазорегулирования, подаваемой после работы в режиме обучения.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что корректировка команды фазорегулирования включает в себя ограничение на основании распознанной обновленной границы команды максимального запаздывания.
19. Система двигателя, содержащая:
цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны;
кулачки, связанные с распределительным валом, для приведения в движение клапанов;
фазовращатель системы изменения фаз газораспределения для регулировки газораспределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом от кулачков;
золотниковый клапан с электромагнитным приводом от соленоида для регулирования положения фазовращателя и
контроллер с хранящимися в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемыми инструкциями, обеспечивающими выполнение следующих действий:
получение команды на перевод фазовращателя из блокировочного положения в требуемое разблокированное положение;
оценка ошибки между актуальным разблокированным положением указанного фазовращателя и требуемым разблокированным положением в ответ на превышение ошибки порогового значения,
работа в режиме обучения с подачей фазовращателю команды на перевод в блокировочное положение с целью обновления границ переходной области между замковой областью и областью запаздывания золотникового клапана на основании движения из блокировочного положения с учетом перемещения золотникового клапана через переходную область.
20. Система по п. 19, отличающаяся тем, что контроллер дополнительно содержит инструкции, обеспечивающие:
после указанного обновления границ
корректирование команды, подаваемой для перевода указанного фазовращателя из блокировочного положения в требуемое положение.
| US 5363817 A, 15.11.1994 | |||
| US 6257184 B1, 10.07.2001 | |||
| US 8851032 B2, 07.10.2014 | |||
| WO 2009114500 A1, 17.09.2009 | |||
| КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2010 |
|
RU2479728C1 |
| УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРУЕМЫХ КЛАПАНОВ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2010 |
|
RU2493376C1 |
