[发明专利]利用液压逻辑元件的可变凸轮正时移相器

说明书

公开了一种可变凸轮正时移相器装置(201)，包括：具有至少一个叶片的转子(3)；共轴地围绕转子的定子(7)，具有用于接收转子的至少一个叶片的至少一个凹槽(9)，其中，至少一个叶片将至少一个凹槽分成第一室(11)和第二室(13)；和控制组件，用于调节从第一室(11)到第二室(13)的液压流体流动，反之亦然。控制组件包括：凸轮扭矩致动控制阀(17)，其包括：阀体(22)和液压梭元件(HSE)(25)。HSE相应于在第一或第二室中的过压在两个位置之间穿梭。这些两个位置中的每一个放置在各室之间的流动。布署阻挡装置(37)阻挡HSE(25)达到两个位置中的一个，从而允许在两个室(13、15)之间的单向流动。通过择时布署阻挡装置(37)，可以控制流动的方向。也公开了控制凸轮轴正时的方法，以及包括所公开的可变凸轮正时移相器装置的内燃机和车辆。

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的可变凸轮正时移相器装置，以及一种使用这种可变凸轮正时移相器控制内燃机中凸轮轴的正时的方法。本发明还涉及包括这种可变凸轮正时移相器装置的内燃机和车辆。

背景技术

内燃机中的阀用于调节向发动机缸的吸进和排放气体的流动。内燃机中的吸进和排放阀的打开和关闭经常由一个或多个凸轮轴驱动。由于所述阀控制空气进入到发动机缸中以及从废气发动机缸排放的流动，因此在缸活塞的每个冲程期间它们在适当的时间处打开和关闭是至关重要的。出于这个原因，每个凸轮轴经常经由同步带或正时链由曲轴驱动。然而，最佳阀正时的变化取决于许多因素，诸如发动机负荷。在传统的凸轮轴装置中，阀正时由凸轮轴和曲轴的关系固定地确定，也因此正时在整个发动机操作范围内不是优化的，导致性能受损、燃料经济性降低和/或更多排放。因此，已经开发了根据发动机条件改变阀正时的方法。

一种这样的方法是液压可变凸轮移相(hVCP)。hVCP是通过允许对发动机阀重叠和正时进行连续和广泛设定来提高整体发动机性能的最有效策略之一。因此，它已成为现代压缩点火和火花点火发动机中常用的技术。

油压致动和凸轮扭矩致动的液压可变凸轮移相器在本领域中是已知的。

油压致动的hVCP设计包括转子和定子，分别安装到凸轮轴和凸轮链轮。液压油经由油控制阀供给到转子。当开始移相时，油控制阀定位成将油流引导到形成在转子和定子之间的提前室，或者形成在转子和定子之间的延迟室。提前室和延迟室之间的产生的油压差使转子相对于定子旋转。取决于所选择的油控制阀的位置，这可以提前或延迟凸轮轴的正时。

油控制阀是三位置滑阀，其可以居中定位，即与凸轮轴共轴，或远程地定位，即作为hVCP装置的非旋转部件。该油控制阀由可变力螺线管(VFS)调节，该可变力螺线管相对于旋转凸轮移相器静止(当油控制阀居中安装时)。可变力螺线管和滑阀具有三个操作位置：一个用于向提前室提供油、一个用于向延迟室提供油、一个用于向两个室再填充油(即保持位置)。

已建立的油压驱动的hVCP技术在改变阀正时中是有效的，但具有相对慢的移相速度和高油耗。因此，hVCP技术的最新迭代利用称为凸轮扭矩致动(CTA)的技术。随着凸轮轴旋转，凸轮轴上的扭矩以正弦方式在正扭矩和负扭矩之间定期性地变化。凸轮扭矩变化的确切周期、幅度和形状取决于许多因素，包括由凸轮轴调节的阀的数量和发动机旋转频率。正扭矩抵抗凸轮旋转，而负凸轮扭矩有助于凸轮旋转。凸轮扭矩致动的移相器利用这些定期性扭矩变化使转子沿所选方向旋转，从而提前或延迟凸轮轴正时。原则上它们作为“液压棘轮”操作，允许流体在单个方向中从一个室流动到另一个室，这是由于作用在室中的油上的扭矩以及引起定期性的压力波动。由止回阀阻止流体的反向流动。因此，在扭矩在相关方向中作用的每个周期，转子将相对于定子旋转地移位，但是当扭矩定期性地在相反方向中作用时，转子将保持静止。以这种方式，转子可以相对于定子旋转，并且凸轮轴的正时可以提前或延迟。