[发明专利]VVT发动机控制阀及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机的控制技术，尤其是一种VVT技术中通过机械式开口来补偿磁滞非线性的VVT发动机控制阀及其控制方法。

背景技术

传统汽车汽油发动机是由曲轴经链轮带动凸轮轴转动，凸轮推动气门顶杆，按序控制气门关闭和开启，实现进气、压缩、燃烧和排气，整个运行过程都按照凸轮形状所给定的角度运作。传统的发动机进排气开闭时间都是固定的，但是这种固定不变的气门正时很难顾及到发动机在不同转速工况时的工作需要。随着发动机转速提高，转过固定角度所用的时间逐渐变小，造成功率下降。

发动机工作时的转速很高，比如四冲程发动机的一个工作形成仅需千分之几秒，这么短促的时间往往会引起发动机进气不足，排气不净，造成功率下降。因此就需要利用气流的进气惯性，气门要早开晚关，以满足进气充足，排气干净的要求。

在这种情况下，必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，配气相位上称为“重叠阶段”。重叠持续的相对时程可以用此间活塞运行配气相位的相对角度来衡量。这种重叠的角度通常都很小，可以对发动机性能的影响却相当大。发动机转速越高，每个汽缸一个周期内留给吸气和排气的绝对时间也越短，因此想要达到较好的充气效率，这时发动机需要尽可能长的吸气和排气时间。当转速越高时，要求的重叠角度越大。也就是说，如果配气机构的设计是对高转速工况优化的，发动机容易在较高的转速下，获得较大的峰值功率。但是在低转速工况下，过大的重叠角则会使得废气过多的泻入进气歧管，吸气量反而会下降，气缸内气流也会紊乱，此时ECU也会难以对占空比进行精确的控制，从而导致怠速不稳，低速扭矩偏低。相反，如果配气机构只对低转速工况优化，发动机就无法在高转速下达到较高的峰值功率。所以传统的发动机都是一个折衷方案，不可能在两种截然不同的工况下都达到最优状态。

比如：中国专利局于2006年7月12日公告了一份CN1263942C号专利，名称为内燃机的电磁驱动气阀控制装置和电磁驱动气阀控制方法。主CPU机遇内燃机的运行状态，来判定是否存在单气阀驱动要求，当判定存在单气阀驱动要求是，就要判定在开启器件之间是否存在重叠器件。当判定不存在重叠期间时，就执行高速控制来控制电磁驱动气阀。当判定不存在单气阀驱动要求时，或当判定存在重叠期间时，就执行低速控制来控制电磁驱动气阀。电磁阀行程或通道开口都是由电流大小来控制，利用产生电磁力与弹簧合力差的方向和大小来控制运动方向和行程，达到控制一定油压的流量。但是线圈产生的磁力特性本身是非线性的，采用脉冲信号控制，其特性也是非线性的，不符合系统要求整个工作区都能精确线性控制的目的。

发明内容

本发明解决了传统的发动机的凸轮轴的相位角为固定角度，随着转速提高，转过固定角度所用的时间逐渐变小，造成进气不足、排气不净的缺陷，提供一种VVT发动机控制阀及其控制方法，对凸轮轴相位角进行补偿或者滞后，尽可能延长吸气和排气时间，满足进气充足、排气干净的要求。

本发明还解决了现有技术中线圈产生的磁力特性本身是非线性的，不符合系统要求整个工作区都能精确线性控制的目的的缺陷，提供一种VVT发动机控制阀及其控制方法，对磁力特性通过机械开口的方式进行补偿，使得整个合成特性达到线性控制的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种VVT发动机控制阀，包括外壳和设置在外壳内部的绕组总成，绕组总成的一端连接有控制部件，所述的控制部件包括罩壳、设置在罩壳内的阀芯、及连接阀芯端部和罩壳端部的弹簧，罩壳壁上设置有一个进油口和处于进油口两侧的滞后腔出油口和提前腔出油口，阀芯的外周上设置凹陷的补偿区，补偿区的两端为与磁力特性非线性相对应并能重叠成线性的弧形面。绕组总成在电压变化时磁力会发生线性改变，出现非线性特性，从而造成控制气门的油路发生变化，不能精确控制发动机气门的开闭，通过绕组总成一端的控制部件，实现气门提前开启/关闭、滞后开启/关闭和保持不变来对非线性进行补偿，从而使得控制阀的控制处于线性状态；阀芯的外周设置的补偿区为凹陷结构，阀芯轴向移动分别连通提前腔出油口和滞后腔出油口时提供的控制油量发生变化，结合补偿区两端的弧形面，使得控制油量的变化处于非线性状态，该非线性状态与磁力的非线性特性相补充，最终使得气门的控制处于线性状态；弹簧主要对阀芯起复位作用。