可切换气门机构系统及操作方法 【技术领域】
本发明涉及用于内燃机的可切换气门机构系统及操作方法。
背景技术
通过运用汽缸停用原理，有时称为主动燃料管理或按需排量，可变排量内燃机提供改进的经济性和按需扭矩。在需要高输出扭矩的操作条件期间，可变排量内燃机的每个汽缸都供应有燃料和空气(在汽油内燃机的情况下也供应有火花)，以提供扭矩给内燃机。在对可变排量内燃机的低速、低载荷操作条件和/或其它低效率条件期间，汽缸可能被停用以改进可变排量内燃机和车辆的燃料经济性。例如，在配备有8缸内燃机的车辆的操作中，在低扭矩操作条件期间如果内燃机仅用4个汽缸操作，将通过降低泵气损失而改进燃料经济性。停用汽缸将不允许空气流动通过它们相应的进气和排气门。由于停用汽缸不允许空气流动，由于在每个停用汽缸中空气的压缩和减压，通过将停用汽缸操作为“空气弹簧”而避免附加的损失。气门的停用典型地通过使用可切换气门机构部件而便利，如可切换液压间隙调节器。
【发明内容】
提供一种可切换气门机构系统，其具有控制单元和响应于来自所述控制单元的控制信号的压力调节阀，如比例比例螺线管压力调节阀。设置与所述压力调节阀连通的增压流体源。也设置可切换气门机构部件，所述可切换气门机构部件具有通过所述压力调节阀与所述增压流体源选择性连通的闭锁机构和润滑回路。所述压力调节阀是可操作的，以响应于来自所述控制单元的控制信号而选择性地和可变地将流体压力从所述增压流体源传递给所述闭锁机构和所述润滑回路。
也提供一种控制用于内燃机的可切换气门机构部件的方法。所述可切换气门机构部件包括与增压流体源选择性串连连通的闭锁机构和润滑回路。此外，所述闭锁机构响应于起用压力水平可操作起动所述闭锁机构的闭锁，且响应于比所述起用压力水平更高的保持压力水平有效地保持所述闭锁机构的操作。所述方法包括选择性地和间歇地以第一流体压力水平提供流体压力给所述气门机构部件的所述润滑回路，其中所述第一流体压力低于起动所述闭锁机构的闭锁所需要的所述起用流体压力。所述方法还包括以第二流体压力水平提供流体压力给所述气门机构部件，其中所述第二流体压力水平高于所述起用压力水平，以实现所述闭锁机构的操作或闭锁。随后，到所述气门机构部件的所述流体压力降低到第三流体压力水平，其中所述第三流体压力水平低于所述第二流体压力水平且高于所述保持压力水平，从而保持闭锁机构的操作。所述方法也包括将流体压力从所述第三流体压力水平降低至低于所述起用流体压力水平，以中止所述闭锁机构的操作。
本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势从用于实施本发明的最佳模式的以下详细说明结合附图显而易见。
【附图说明】
图1是用于内燃机的可切换气门机构控制系统的示意图；和
图2是控制图1的可切换气门机构系统的方法的示意图。
【具体实施方式】
参见附图，在图1中示出了总体上以10表示的可切换气门机构控制系统的示意图。可切换气门机构控制系统10设置为用于未示出的可变排量内燃机(也称为主动燃料管理或按需排量)，且包括：控制单元12；比例螺线管调节阀14；可切换气门机构部件16，如摇臂或指形从动件；和间隙调节器17。间隙调节器17可与可切换气门机构部件16接合，以解决可切换气门机构部件16和未示出的提升阀之间的过多空隙或间隙。控制单元12包括占空比控制模块18，占空比控制模块18是可操作的以响应于各种输入22确定用于脉冲宽度调制驱动器20的占空比。输入22包括测量或计算的发动机油温、发动机速度、可变排量模式起用标志或信号等。系统电压源24提供电压以允许占空比控制模块18和脉冲宽度调制驱动器20的操作。此外，提供系统电压读取回路26以监测从系统电压源24提供给占空比控制模块18的电压。
脉冲宽度调制驱动器20是可操作的，以提供控制信号给比例螺线管调节阀14。比例螺线管调节阀14与增压流体源28流体连通。比例螺线管调节阀14是可操作的，以响应于来自脉冲宽度调制驱动器20的控制信号经由间隙调节器17选择性地和可变地将流体压力从增压流体源28传递给可切换气门机构部件16，如箭头30所示。
可切换气门机构部件16包括润滑回路32和32A以及闭锁机构34。润滑回路32是可操作的以提供润滑给间隙调节器17和可切换气门机构部件16之间的界面，而润滑回路32A是可操作的以提供润滑给未示出的各种气门机构部件，如凸轮轴。比例螺线管调节阀14经由通道36将流体压力30传递给润滑回路32和32A以及闭锁机构34中的每个。因而，润滑回路32和32A以及闭锁机构34以串连流动关系设置。润滑回路32A接收通过量孔42的流体压力30，量孔42是可操作的以计量到润滑回路32A的流体流量。闭锁机构34响应于通过通道36供应的足够的流体压力30而选择性地操作，以实现可切换气门机构部件16的闭锁或切换，从而允许未示出的有关气门的停用。用于控制可切换气门机构控制系统10的控制策略或方法在下文参见图2更详细描述。
参见图2且继续参见图1，示出了用于控制图1的可切换气门机构控制系统10的示范性控制策略或方法44的图解表示。控制方法44包括作为时间的函数绘出的指令流体压力曲线46。起用流体压力水平为起动图1所示的闭锁机构34的操作或闭锁所需要的图1所示的流体压力30，且在图2中由直线48表示，而保持流体压力水平为将闭锁机构34保持在闭锁或操作状态所需要的流体压力，且由直线50表示。此外，直线52表示流体压力源28的流体压力水平或供应压力水平。
根据控制方法44，在时刻t1，可切换气门机构部件16处于起用状态或模式，且控制单元12命令比例螺线管调节阀14以压力值P1提供流体压力给可切换气门机构部件16。压力值P1低于起用流体压力水平(直线48)，从而流体压力提供给润滑回路32和32A，但具有不足以实现闭锁机构34的闭锁的幅值。在时刻t2，比例螺线管调节阀14中止流体压力30传递给可切换气门机构部件。类似地，在时刻t3，控制单元12命令比例螺线管调节阀14以压力值P1提供流体压力给可切换气门机构部件16，且在时刻t4，中止流体压力30传递给可切换气门机构部件16。通过选择性地和间歇地将流体压力30从增压流体源28传递给可切换气门机构机构16，比例螺线管调节阀14经由润滑回路32和32A提供需要的流体压力30以足够地润滑气门机构，同时最小化流体流动需要和与其有关的损失。流体压力值P1和时间间隔(即，t4-t3和t2-t1)可以预定以在各种操作条件时提供最优的润滑，如发动机速度、温度、发动机载荷、增压流体源28的压力、和流体粘度。
在接收到至控制单元12的可变排量模式起用标志或信号输入22之后，控制单元12将立即命令比例螺线管调节阀14，以将流体压力从增压流体源28以值P2传递。流体压力值P2显著大于起用流体压力水平(直线48)且大约等于供应压力水平。因而，流体压力值P2足以允许可切换气门机构部件16的闭锁机构34的操作或闭锁。通过以相对高的流体压力水平P2提供流体，可切换气门机构部件16的切换响应增加且可切换气门机构部件16的切换性能的变化减少。控制单元12将保持流体压力值P2直到时刻t6，此时流体压力水平降低至压力水平P3。压力水平P3大于保持流体压力水平(直线50)且因而闭锁机构34保持在闭锁状态。时间间隔t6-t5是预定的且应当提供足以实现闭锁机构34的闭锁的时间。通过最初增加流体压力值到P2，闭锁机构34的操作速度和可靠性增加；且通过随后将流体压力值从P2减少至P3，减少流体压力和与其有关的损失。在时刻t7，闭锁机构34的操作通过将流体压力值从P3减少至0而中止，从而将供应给可切换气门机构机构16的流体压力30减少至低于保持流体压力水平(直线50)，从而恢复可切换气门机构机构16。
示范性的操作方法如下：A)选择性地和间歇地以第一流体压力水平P1提供流体压力30给可切换气门机构部件16的润滑回路32和32A，其中第一流体压力水平P1低于起动闭锁机构34的闭锁所需要的起用流体压力水平(直线48)；B)确定闭锁机构34是否应当被闭锁；C)如果是，以第二流体压力水平P2提供流体压力30给可切换气门机构部件16预定量的时间，即时间间隔t6-t5，其中第二流体压力水平P2高于起用流体压力水平(直线48)以实现闭锁机构34的闭锁；D)随后，将到可切换气门机构部件16的流体压力30减少为第三流体水平P3，其中第三流体压力水平P3低于第二流体压力水平P2且高于保持压力水平(直线50)且因而保持闭锁机构34的闭锁；E)确定闭锁机构34的闭锁是否应当中止；和F)如果是，将流体压力30从第三流体压力水平P3降低到低于起用流体压力水平(直线48)以中止闭锁机构34的闭锁。
虽然上述讨论集中于用于可变排量气门机构的可切换气门机构部件16，但是可切换气门机构部件16可用于需要切换能力的其它气门机构结构中，如可操作提供两个不同的气门升程来代替起用状态和停用状态的所谓的两级气门装置结构。虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳模式，本发明所属领域技术人员将想到在所附权利要求书的范围内用于实施本发明的各种可替换设计和实施。