[发明专利]可变凸轮正时控制模块和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于一台内燃机的动力传动系统的一种可变凸轮正时控制装置。更具体地说，本发明涉及一种可变凸轮正时控制模块，该模块执行按照常规位于遍及该发动机室的多个分离的位置上的多个传感器、多个致动器以及多个微控制器所执行的多种功能。

背景技术

在一个闭环的动力传动系统中，可变凸轮正时(“VCT”)是测量一个凸轮轴相对于曲轴的角位移、或相位角的系统，它被可运行地连接至该曲轴然后通过改变该相位角以便响应对于动力增加或减小的多个需求来调整不同的发动机特性。典型地，存在一种反馈回路，在其中此类发动机的特性的希望的值是对照它们现有的值来进行测量，并且响应于任何变化在该发动机内部实现改变。为了实现这一点，现代的汽车通常具有一个或多个电子控制单元(“ECU”)，该单元不断地分析输送给它们的来自该发动机的不同零件、汽车的其他部分以及多种环境条件(多个排气传感器、多个压力和温度传感器，等)的数据。然后响应于这些数据发出一个控制信号。例如，关于VCT系统，当发动机和/或外界条件发生多个改变时，相应地调整凸轮轴和曲轴之间的角位移。

一个VCT系统包括一个凸轮定相控制装置(有时被称为一个相位器)、多个控制阀、多个控制阀致动器、以及控制电路。VCT是指控制和/或改变在该驱动轴与一个或多个凸轮轴(该凸轮轴控制该发动机的多个进气以及排气阀)之间角度关系(“相位”)的一个过程。相位被定义为在该曲轴或从动外链轮齿与一个凸轮轴之间的相对的角位置。该相位器安装到该凸轮的前面并且典型地由一个转子、多个止回阀以及一个滑阀组成。该转子是相位器的内部零件，它连接在该凸轮轴的末端。为响应多个输入信号，一个螺线管，通常是一个力量可变的螺线管(“VFS”)，将移动该相位器转子的位置，这进而将该凸轮轴调整到提前或延迟的发动机正时。

将一个系统(诸如一个VCT系统)连接到该控制模块的常规方法是将一组来自各个螺线管、阀门、致动器或马达以及每个传感器的电线延伸回到该发动机的ECU。作为汽车发送机复杂性增加的结果，进入到该ECU的大量电线可能会变得难以管理。例如，某些ECU的电线数量可能约为150条到200条外接电线。随着发动机不断增加的复杂性以及对于来自大量传感器的日益增加的输入数据量的快速响应的需要，对于该ECU来说有效地管理所有这些功能性元件就变得越来越困难。

为了以一种有效的且经济的方式解决这种增加的发动机复杂性的问题已经进行了多种尝试。例如，授予松尾等人(Matsuo et al.)的美国专利第5,353,755号披露了结合到V型内燃机的前盖中的一种可变阀正时控制系统。该专利披露了一种V型发动机，该发动机包括用于两个气缸组的多个液压致动阀运行方式的控制致动器。一个液压流体网络被置于该气缸体的一个主通道以及多个液压阀运行方式的控制致动器之间，并且包括一个单一的控制阀，该控制阀对于所有这些液压阀运行方式控制的致动器来说是公用的。将该控制阀连接到一个罩上，该罩用于容纳一个驱动系统，该驱动系统将多个发动机凸轮轴连接到该发动机曲轴上。该罩也具有多个内部通道，这些通道形成在该控制阀与这些液压阀运行方式的控制致动器之间的液压流体网络的一部分。然而，该‘755专利没有披露或建议这些传感器或一个VCT控制装置整合为发动机的前盖中的一个单独的单元。

本领域技术人员应当理解：在本发明的背景下，术语“前盖”是指位于发动机动力传动系统的多个部件(一个或多个凸轮轴驱动元件(齿轮、链轮或滑轮)以及一个或多个凸轮相位器、该曲轴末端以及驱动元件(齿轮、链轮或者滑轮)，以及将该曲轴驱动连接到一个或多个凸轮驱动器上的动力传递部件(链、皮带或者多个齿轮))之上的盖。在传统的纵向发动机中，此盖应位于该发动机的前面(因此该术语，“前盖”)，但应当理解在其他发动机安装方案中，它可能朝向车辆的侧面(如在一个横向安装的发动机中)或朝向车辆的尾部。

美国专利第6,435,154号披露了用于一台内燃机的一种前盖，该内燃机包括整合到前盖中的多个VCT控制器。这些控制器包括一个力量可变的螺线管(VFS)以及一个凸轮位置传感器，该螺线管和该凸轮位置传感器位于各个凸轮相位器之前且可运行地被连接到该各个凸轮相位器上。在所披露的构思的一个实施例中，一旦安装后该前盖就包括整合到该盖中的、具有一个电子接口模块(EIM)的一个单独单元、多个VFS单元以及多个凸轮位置传感器。该专利进一步披露每个VCT控制单元是通过一个线束与位于该前盖中多个分隔的位置处的其他多个VCT控制单元以及一个单独EIM是处于电子通讯状态。