[发明专利]内燃机电磁阀的闭环控制

说明书

本发明涉及对采用气门电磁阀（Solemuid-Controlled  Cylinder  Valves）的内燃机所作的一种改进。

按惯例，内燃机气门阀的配气正时和升程一直是由其凸轮轴设计而严格限定的，而凸轮轴的设计一般又要兼顾很多因素。控制气门阀配气正时和升程用的电磁液压控制器的问世，使这些参数可以按使它们或多或少达到最佳情况的各种方法加以改变，从而在内燃机的具体工作要求随不同的工况变化时适应这些工作要求。这种适应内燃机具体工作要求的能力，当内燃机作为汽车的动力装置时，特别有好处。

本发明是通过观察这种电磁液压控制器工作过程中一些预料不到的有时是偶然性的反常现象，并根据由此观察得出的结论，认为这些非正常现象是一些未能控制的因素（例如液压流体的粘度、电池的电压和制造公差等）所引起而提出的。因此本发明的目的在于提出一种借助于能消除例如上述一些固有的未能控制的因素所引起的不希望有的作用的新型闭环控制系统来解决上述疑难问题的方法。总的说来，本发明的具体作法如下。利用一个通过升程信号处理电路而耦合到电子阀控制器的计程探测器来监测气门阀的实际升程，然后依靠电子阀控制器发出的经过计算的控制信号，使升程信号尽量如实地与电子阀控制器收到的来自内燃机控制用的电子控制器的指令信号相对应。处理电路的作用是以这样的方式通知电子阀控制器气门阀的实际开启和关闭时刻，使得每次气门阀关闭时，传送到探测器的总结息量校准到零。这样就可以用象霍尔器件之类较便宜的探测器达到足够的精确度。本发明可应用在任何内燃机的进气阀和/或排气阀上。

从下面的说明和权利要求书中可看出本发明的上述特点、优点和好处。下列说明和权利要求书应结合附图加以研究。该附图示出了本发明按目前所设想的实施本发明的最佳方式提出的最佳实施例。

图1是本发明内燃机的电磁阀的闭环控制原理图。

图中举例说明了利用内燃机14的气缸12的进气阀10实施本发明控制的情况。内燃机可以是多缸式的，在这种情况下，有多个气缸，每个气缸都有相应的进气阀。当然各气缸还有一个排气阀，但图中没有具体示出。本发明可应用于进气和/或排气阀上。从下面对单气缸所作的说明可足以理解本发明的原理。

电磁阀系统16控制着进气阀10的开启和关闭。图示的系统以一般化的形式表示出任何一个目前周知的系统，因为本发明的原理具有通用性。该系统包括一个电磁线圈18，它以受控制的方式受到励磁和去磁，以便控制阀10的配气正时和升程。电磁线圈的励磁和去磁是由电子阀控制器22控制的电磁线圈激励器20完成的。

控制器22是以微处理器为基本组成部分的器件，具有许多输入端和输出端。一个输出端24接收来自内燃机控制器26的进气阀指令信号。控制器26是个以微处理器为基本组成部分的器件，它根据对一系列由各种探测器监控的参数起作用的内部程序来控制内燃机的多种功能，例如点火和燃料供应等。控制器26通过向控制器22发出进气阀指令信号而控制阀10的配气正时和升程。于是控制器22作用于电磁线圈18，使阀10遵循该指令。但由于前面谈过的一些原因，阀10对该指令的响应可能有时会因一些不能加以控制的因素（例如前面提过的那些因素）而不能如实地进行。

本发明解决了这个问题。这是因为，控制器22、电磁线圈激励器20和系统16是作为闭环的一部分配置的，因而确保了阀10的实际响应与控制器26的指令之间尽可能如实的对应关系。构成闭环一部分的还有阀升程探测器28和升程探测器处理电路30。

升程探测器28配置成与阀10有探测关系，以监测阀10在开启和关闭过程中的实际位移。升程探测器28的输出输入到处理电路30中，处理电路的输出则输入到控制器22的另一个输入端32。为使控制器22履行其应有的职责，需要知道内燃机曲轴的实际位置，因而控制器22接有另两个输入端34和36，以接收来自两个探测器38和40的信号。

探测器38检测曲轴经过某一特定转动参考位置（例如特定气缸的活塞顶部的死点位置）时的转动情况。探测器40发出能使控制器22跟踪曲轴在通过该参考位置的通路之间的位置的脉冲计时信号，该位置则由探测器38定期进行检测。举例说，来自探测器40的信号可表示曲轴转动的1度增量角。这样，一个信号与某一特定位置同步，而另一个信号更精密地计及内燃机在转动一个周期过程中转速上的变化。甚至在要求更精密的控制时，也可以对后一个信号采用内插法。