[0002] 本申请要求2014年6月25日提交的韩国
专利申请第10-2014-0078259号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
[0003] 本公开涉及一种连续可变气门正时系统，且更具体地，涉及一种具有中间
锁定销和
凸轮扭矩响应控制的中间相位连续可变气门正时系统。
背景技术
[0004] 由于对
燃料效率提高、排放气体减少、低速扭矩增加和输出改善的要求的增加，所以需要提高能够根据每分钟
发动机转数(RPM)来最优地控制其进气门/排气门开启和关闭正时的连续可变气门正时系统(CVVT)或者
凸轮轴相位器系统的性能。
[0005] 为了提高现有的CVVT的性能，已经开发了中间相位CVVT来减少系统响应性时间，并且扩展凸轮操作范围。
[0006] 中间相位CVVT通过增加进气门和排气门的
气门重叠来降低
泵气损失来提高燃料效率，并且通过根据发动机情况来使用内部排放气体再循环(EGR)重新燃烧来自气门重叠的废气(combustion gas)而减少排放气体。中间相位CVVT通过根据发动机情况使用进气门正时的最优化来增加容积效率而进一步地提高低速扭矩及其性能，由此进一步地改善燃料效率和排放气体减少。
[0007] 当基于凸轮的目标值与当前值之间的差来控制中间相位CVVT时，中间相位CVVT将凸轮
位置控制在中间位置，而不是滞后(进气)位置，也不是提前(排气)位置，由此减小系统响应性时间并且扩展凸轮操作范围。
[0008] 然而，中间相位CVVT通过使用锁定销来保持凸轮中间相位，并且因此，可能发生锁定销的解锁[锁定→解锁]延迟。
[0009] 例如，锁定销需要在控制中间相位CVVT时都迅速地解锁，但是在发动机RPM降低至大约500RPM至1000RPM并且发动机机油
温度在大约110℃至130℃的特定条件下锁定销的解锁延迟，且因而发生响应延迟。
[0010] 锁定销的响应延迟主要发生在发动机起动之后在100°(
曲轴转
角)/秒的开环响应时间(OLRT)的条件下控制中间相位CVVT时，因而降低排放效果(即，减少有害物质)的效率。
[0011] 将中间相位CVVT调整成满足在-10℃至130℃的机油温度和等于或大于500RPM的发动机RPM的条件下的操作功能，这样锁定销在
指定的低速和高温条件下的响应延迟可能降低中间相位CVVT操作性能的可靠性。
发明内容
[0012] 本发明构思的一个方面针对一种具有中间锁定销和凸轮扭矩响应控制的中间相位连续可变气门正时(CVVT)系统及其控制方法，其用于通过使用两种控
制模式在100°(
曲轴转角)/秒的开环响应时间(OLRT)、等于或小于1000RPM的发动机RPM、以及
110℃至130℃的机油温度的条件下减小锁定销的响应延迟。两种控制模式包括作为一般控制模式的凸轮相位器控制模式、和凸轮扭矩响应控制模式，凸轮扭矩响应控制模式当发动机运转时在需要将凸轮锁定在中间位置的锁定销迅速地解锁切换(锁定→解锁)之后，在凸轮相位器控制模式之前迅速地解锁锁定销，并且满足了-10℃至130℃的机油温度和等于或大于500RPM的发动机RPM所需的操作功能。
[0013] 本公开的其它目标和优点可以通过以下描述来理解，并且参照本发明构思的
实施例变得显然。此外，本公开所属领域的技术人员显而易见的是，本发明构思的目的和优点可以通过要求保护的方法及其组合来实现。
[0014] 根据本发明构思的一个实施例，公开了一种控制用于中间相位连续可变气门正时(CVVT)系统的中间锁定销和凸轮扭矩响应的方法。所述方法包括：当发动机起动时进入用于控制中间相位CVVT的凸轮相位器控制模式，或者通过机油压
力来执行将凸轮锁定在提前位置与滞后位置之间的中间位置的锁定销的锁定销颤动(chattering)。进入用于控制中间相位CVVT的凸轮扭矩响应控制模式。由于供应至锁定销的间歇性机油流动，所以发生锁定销颤动。
[0015] 间歇性机油流动可以通过将控制机油的机油流动控制
阀门(OCV)间歇地开启/关闭来形成。
[0016] 当凸轮的目标值与凸轮的当前值相同时，可以进入凸轮扭矩响应控制模式，而当凸轮的目标值与凸轮的当前值不同时可以进入凸轮相位器控制模式。
[0017] 凸轮扭矩响应控制模式的执行条件可以包括500RPM至1000RPM的发动机每分钟转数(RPM)和110℃至130℃的机油温度。
[0018] 凸轮扭矩响应控制模式的执行条件还可以包括针对排放效果的100°(曲轴转角)/秒的开环响应时间。
[0019] 凸轮扭矩响应控制模式可以通过确定锁定销的解锁是否由于第一快速解锁条件延迟来执行。确定出在锁定销的解锁延迟之后是否由于第二快速解锁条件来执行锁定销颤动。当控制中间相位CVVT时，通过
控制凸轮扭矩响应控制来执行锁定销颤动。
[0020] 第一快速解锁条件可以包括机油温度、发动机RPM和
电压。
[0021] 第一快速解锁的确定条件可以包括：机油温度＞TH_0(机油温度
阈值)、发动机RPM＜TH_R(发动机RPM阈值)、以及电压＜TH_L(阈值电压)。锁定销的解锁延迟可以在满足全部的确定条件时来确定。
[0022] 机油温度可以是110℃至130℃，发动机RPM可以是500RPM至1000RPM，以及电压可以是控制中间相位CVVT中机油的机油流动
控制阀门的电压。
[0023] 当机油温度的确定条件、发动机RPM的确定条件、以及电压的确定条件中的任意一个确定条件不满足时，锁定销的解锁延迟确定可以终止，并且可以进入立即执行中间相位CVVT控制的凸轮相位器控制模式。
[0024] 第二快速解锁条件可以包括曲轴
信号同步、每个汽缸的进气门的开启正时确定、凸轮扭矩确定、机油温度检查以及凸轮扭矩相位确定。当凸轮扭矩相位被产生为负凸轮扭矩，并且进气门开启时，可以确定出锁定销颤动。机油温度可以分成大约110℃的第一机油温度和大约130℃的第二机油温度，并且锁定销颤动可以分别在第一机油温度和第二机油温度执行。
[0025] 当产生正凸轮扭矩并且进气门关闭时，锁定销颤动可以终止，并且可以进入立即执行中间相位CVVT的控制的凸轮相位器控制模式。
[0026] 在凸轮扭矩响应控制中，锁定销颤动可以是供应至机油流动控制阀门(OCV)的
脉宽调制(PWM)占空比信号。PWM占空比信号的产生在第二快速解锁条件下可以分成大约110℃的第一机油温度和大约130℃的第二机油温度，并且在第二快速解锁条件下进气门开启时，PWM占空比信号的输出可以被产生为负凸轮扭矩相位。
[0027] 根据本发明构思的另一个实施例，在本发明构思的连续可变气门正时系统中，中间相位连续可变气门正时系统包括
控制器，其被配置成当发动机运转时控制中间相位CVVT。控制器包括：凸轮扭矩
传感器、凸轮相位器控制确定器、凸轮扭矩控制确定器、以及凸轮相位器控制器。凸轮扭矩传感器被配置成使用曲轴信号、
冷却水温度以及机油流动控制阀门(OCV)值作为凸轮扭矩感测数据；被配置成通过在开启进气门时产生的负凸轮扭矩和在进气门关闭时产生的正凸轮扭矩来检测凸轮扭矩相位；以及被配置成将负凸轮扭矩的信号输出至凸轮相位器控制器。凸轮相位器控制确定器被配置成使用从凸轮扭矩计算出的凸轮当前值与凸轮目标值之间的差作为凸轮相位器控制数据，并且将根据凸轮目标值与凸轮当前值之间的差的信号输出至凸轮相位器控制器。凸轮扭矩控制确定器被配置成使用针对机油温度数据的机油温度；被配置成将机油温度分成第一机油温度和第二机油温度；以及被配置成将划分的机油温度输出至凸轮相位器控制器。凸轮相位器控制器被配置成当凸轮扭矩相位为负相位时，输出由第一机油温度和第二机油温度产生的脉宽调制(PWM)占空比信号；以及被配置成将PWM占空比信号输出至控制中间相位CVVT中机油的OCV。
[0028] OCV可以与机油压力回路连接，并且机油压力回路与控制进气门和排气门的凸轮连接，机油压力回路可以被提供有将凸轮锁定在最滞后位置与最提前位置之间的中间位置的锁定销，以及通过PWM占空比信号而反复地开启/关闭OCV，可以在锁定销中产生锁定销颤动。
[0029] OCV可以在-10℃至130℃的机油温度和等于或大于500RPM的发动机RPM的条件下控制机油。
附图说明
[0030] 图1示出了根据本发明构思的一个示例性实施例的用于中间相位连续可变气门正时(CVVT)系统的中间锁定销和凸轮扭矩响应控制方法的
流程图。
[0031] 图2示出了图示根据本发明构思的一个示例性实施例的当控制双中间相位时检查出的凸轮扭矩图的一个示例的图。
[0032] 图3示出了图示根据本发明构思的示例性实施例的在双中间相位控制期间，根据从凸轮相位器控制模式划分出的凸轮扭矩响应控制模式锁定销颤动的一个示例的配置。
[0033] 图4示出了根据本发明构思的一个示例性实施例在100°(曲轴转角)/秒的开环响应时间(OLRT)、等于或小于1000RPM的发动机RPM、以及110℃至130℃的机油温度的条件下，通过锁定销颤动大大改善的响应性的图。
[0034] 图5A和图5B示出了根据本发明构思的示例性实施例的通过控制器控制以执行凸轮扭矩响应控制的中间相位CVVT系统的配置示例。
具体实施方式
[0035] 图1、图2、图3和图4图示了具有中间锁定销和凸轮扭矩响应控制的中间相位连续可变气门正时(CVVT)系统及其控制方法的示例。
[0036] 参见图1，用于中间相位连续可变气门正时系统的中间锁定销和凸轮扭矩响应控制的方法包括当发动机起动时感测凸轮扭矩(S10)，并且确定出凸轮的目标值与当前值之间的差(S20)。当凸轮的目标值与当前值之间的差存在时，进入凸轮相位器控制模式(S200和S300)，而当凸轮的目标值与当前值之间的差不存在时，进入凸轮扭矩响应控制模式(S30至S140)。在这种情况下，凸轮的目标值与当前值之间差的存在表征在发动机的初始起动之后的一个预定时间段，而凸轮的目标值与当前值之间差的不存在表征发动机的初始起动或者发动机
怠速。因此，在用于中间相位CVVT控制的控制器感测出发动机起动之后不久执行对凸轮扭矩响应控制模式的确定。具体地，在100°(曲轴转角)/秒的开环响应时间(OLRT)、等于或小于1000RPM的发动机RPM、以及110℃至130℃的机油温度的条件(它们是增加降低有害物质的排放效果的发动机的运行条件)下，执行对凸轮扭矩响应控制模式的确定。
[0037] 具体地，凸轮扭矩响应控制模式(S30至S140)分成以下步骤：检查第一快速解锁条件(S30至S50)，即在中间相位CVVT中由于将凸轮锁定在中间位置的锁定销的解锁切换延迟而降低中间相位CVVT的响应性；检查第二快速解锁条件(S70至S110)，即为使锁定销颤动而供应至锁定销的机油流动的变化；以及通过使用锁定销颤动来将锁定销迅速地解锁而执行凸轮扭矩响应控制以防止中间相位CVVT的响应性增加。
[0038] 第一快速解锁条件包括机油温度、发动机RPM和电压的条件。具体地，在步骤S30中机油温度被设定成机油温度＞TH_0，并且当条件满足时继续地执行第一快速解锁条件检查。这里，TH_0是机油温度阈值Threshold_Oil，并且当机油温度＝110℃至130℃时，TH_0被表示为TH_0＜110℃至130℃。在步骤S40中，发动机RPM被施加为发动机RPM＜TH_R。当条件满足时，继续地执行第一快速解锁条件检查。这里，TH_R是发动机RPM阈值Threshold_RPM，并且当发动机RPM＝500RPM至1000RPM时，TH_R被表示为TH_R＞1000RPM。在步骤S50中，电压被施加为电压＜TH_L，并且当条件满足时，第一快速解锁条件检查结束。这里，作为电压阈值Threshold_Low的TH_L表示施加至机油流动控制阀门(OCV)的电压，且因此，施加电压的幅值根据OCV规格而不同，且因此不限制于具体值。
[0039] 因此，在第一快速解锁条件中，在顺序地执行对机油温度＞TH_0、发动机RPM＜TH_R、以及电压＜TH_L的确定并且全部的条件满足之后，执行进入凸轮扭矩响应控制模式的步骤(S60)，然后，执行第二快速解锁条件的检查。
[0040] 第二快速解锁条件包括：曲轴、进气门、凸轮、机油以及凸轮扭矩相位。在步骤S70中，检查曲轴信号同步，并且在步骤S80中，区分针对每个汽缸的进气门的开启正时。在步骤S90中，确定凸轮扭矩，并且在步骤S100中，检查被分成大约110℃的第一机油温度和大约130℃的第二机油温度的机油温度。在步骤S110中，区分负凸轮扭矩和正凸轮扭矩。
[0041] 因此，在第二快速解锁条件中，执行对于曲轴信号同步、每个汽缸进气门的开启正时、以及凸轮扭矩的顺序检查。然后，在大约110℃的第一机油温度条件下，当产生负凸轮扭矩时执行凸轮扭矩响应控制，或者在大约130℃的第二机油温度条件下，当产生负凸轮扭矩时执行凸轮扭矩响应控制(S120)。
[0042] 根据本发明构思的示例性实施例，当进气门开启时在步骤S120中执行凸轮扭矩响应控制。参见图2，当凸轮轴的凸轮相位(其经由链(或者带)通过发动机燃烧接收曲轴的旋转)关闭进气门时，产生正凸轮扭矩，而在开启进气门时产生负凸轮扭矩。
[0043] 通过如S130中选择用于控制凸轮扭矩的占空比，然后如S140中将占空比周期传送至凸轮相位器控制级(cam phaser control stage)来快速地执行S120中的凸轮扭矩响应控制。在这种情况下，S130中的凸轮扭矩控制占空比周期确定成等于F(X)，且因而，占空比周期的值限定为在S100中读取的机油温度。
[0044] 图3图示了接收S140中凸轮相位器控制级输出的中间相位CVVT的操作。如所示，凸轮相位器控制级的输出传送至机油流动控制阀门(OCV)10-1作为脉宽调制(PWM)占空比信号。在这种情况下，当产生负凸轮扭矩时产生凸轮相位器控制级的输出，且因而，OCV10-1反复地开启/关闭。然后，通过开启/关闭OCV 10-1可以反复地中断安装在将凸轮
10-3与OCV 10-1连接的机油压力回路10-2上的锁定销10-4中的机油流动。因此，在将凸轮10-3保持为中间位置锁定(或者止动)状态的锁定销10-4中产生锁定销颤动，且因而迅速地切换至解锁状态(锁定→解锁)。因此，凸轮10-3迅速地切换至提前位置或者滞后位置，而不受锁定销10-4限制，且因而在中间相位CVVT中完全地防止了由于锁定销10-4而可发生的响应性延迟。
[0045] 另外，图4图示了当由于锁定销颤动而将锁定销迅速地解锁时中间相位CVVT的控制性能。如图4中所示，当排放效果参考线A是100°(曲轴转角)/秒的开环响应时间(OLRT)条件时，由于分别在110℃机油温度的凸轮扭矩响应控制C和在130℃机油温度的凸轮扭矩响应控制D中的锁定销颤动，而将锁定销10-4迅速地解锁，且因而，确定的是，即使处于等于或小于500RPM至1000RPM的低速发动机RPM，也不产生响应延迟区B。
[0046] 参见图1，当在确定锁定销颤动的步骤(S30至S50)中检查出的第一快速解锁条件未成立时，并且在进入锁定销颤动(S70至S110)的步骤中检查出的第二快速解锁条件未成立时，进入凸轮相位器控制模式(S200和S300)。
[0047] 例如，当第一快速解锁条件未成立的条件为机油温度＞TH_0、发动机RPM＜TH_R、以及电压＜TH_L时，执行进入凸轮相位器控制模式(S200)。在这种情况下，施加机油温度＞TH_0、发动机RPM＜TH_R、以及电压＜TH_L。另外，当第二快速解锁条件未成立的条件是凸轮扭矩相位为正凸轮扭矩相位的情况时，执行进入凸轮相位器控制模式(S200)。
[0048] 接着，在S300中通过进入凸轮相位器控制模式来执行凸轮相位器控制。凸轮相位器控制模式表示根据凸轮的目标值与凸轮的当前值之间的差来产生从凸轮相位器控制级传送至OCV 10-1的PWM占空比信号，这表示中间相位CVVT的正常控制状态。
[0049] 图5A和图5B图示了根据本发明构思的示例性实施例的通过控制器110控制以执行双中间相位控制的中间相位CVVT 10的配置示例。
[0050] 如图5B中所示，中间相位CVVT 10包括机油流动控制阀门(OCV)10-1，其被配置成通过PWM占空比控制来控制传送至凸轮10-3的发动机的机油流出和流入。机油压力回路10-2形成在凸轮10-3与OCV10-1之间以使油循环。凸轮10-3供应来自机油压力回路10-2的机油。锁定销10-4设置在与凸轮10-3连接的机油压力回路10-2中，以执行凸轮
10-3的中间位置锁定(或者止动)和提前位置或滞后位置切换。因此，通过反复地开启/关闭OCV 10-1来改变凸轮扭矩响应控制模式时的机油流出和流入，且因而，可能在锁定销
10-4中发生锁定销颤动。
[0051] 根据本发明构思的示例性实施例，中间相位CVVT 10在-10℃至130℃的机油温度和等于或大于500RPM的发动机RPM的条件下，将凸轮10-3位置控制在最滞后(进气)位置或者最提前(排气)位置。
[0052] 另外，控制器110通过如下来精确地控制中间相位：内部机油通道、和供应至提前室/滞后室的机油，且具体地，可以通过锁定销颤动而迅速地将锁定销10-4锁定的PWM占空比信号的开启/关闭。
[0053] 参见图5A，控制器110包括：凸轮扭矩传感器110-1、凸轮相位器控制确定器110-2、凸轮扭矩控制确定器110-3、以及凸轮相位器控制器120。凸轮扭矩传感器110-1、凸轮相位器控制确定器110-2以及凸轮扭矩控制确定器110-3被集成在单个模
块中，这样每个输出线与凸轮相位器控制器120连接。
[0054] 具体地，凸轮扭矩感测数据110-1A被输入至凸轮扭矩传感器110-1，并且基于凸轮扭矩感测数据110-1A来确定凸轮扭矩和负/正凸轮扭矩相位，且因而，凸轮扭矩响应控制模式的执行条件(S30至S140)输出至凸轮相位器控制器120。凸轮扭矩感测数据110-1A包括：曲轴信号、冷却水温度和OCV电压。凸轮相位器控制数据110-2A被输入至凸轮相位器控制确定器110-2，并且基于凸轮相位器控制数据110-2A来计算针对凸轮相位器控制模式(S200和S300)凸轮的目标值与凸轮的当前值之间的差，且因而，凸轮相位器控制模式(S200和S300)的控制值被输出至凸轮相位器控制器120。机油温度数据110-3A被输入至凸轮扭矩控制确定器110-3，并且机油温度基于机油温度数据110-3A被分成110℃和130℃。因而，凸轮扭矩响应控制模式(S30至S140)的控制值被分成110℃机油
温度控制值和130℃机油温度控制值，然后凸轮扭矩响应控制模式的控制值被输出至凸轮相位器控制器120。凸轮相位器控制器120将传送至OCV 10-1的PWM占空比信号作为
电信号输出。
[0055] 根据本发明构思的示例性实施例，可以将指定用于控制中间相位CVVT 10或者
发动机控制单元(ECU)或者控制发动机的电控单元的专用控制器应用为控制器110。
[0056] 如上所述，在具有中间锁定销和凸轮扭矩响应控制的连续可变气门正时系统中，通过如下来解决在100°(曲轴转角)/秒的开环响应时间(OLRT)、等于或小于1000RPM的发动机RPM、以及110℃至130℃的机油温度的条件下，引起中间相位CVVT的响应性降低的锁定销响应延迟：检查机油温度＞TH_0、发动机RPM＜TH_R和电压＜TH_L的条件，即由于将凸轮10-3锁定在中间位置的锁定销10-4的解锁切换延迟而降低中间相位CVVT的响应性；检查锁定销颤动的凸轮扭矩相位条件；然后当条件满足时，使用锁定销颤动来将锁定销10-4迅速地切换至解锁状态(锁定→解锁)。并且通过防止中间相位CVVT的响应性降低，来完全地满足在-10℃至130℃的机油温度和等于或小于500RPM的发动机RPM的条件下中间相位CVVT所需的操作功能。
[0057] 根据本发明构思的示例性实施例，在控制凸轮的中间相位时，由锁定销将凸轮的中间相位锁定之后，通过机油压力流动控制使用锁定销颤动来迅速地执行解锁，而可能在100°(曲轴转角)/秒的开环响应时间(OLRT)、等于或小于1000RPM的发动机RPM、以及
110℃至130℃的机油温度的条件下降低中间相位CVVT的控制响应性。
[0058] 另外，根据本发明构思的示例性实施例，通过使用脉宽调制(PWM)控制命令来开启/关闭机油流动控制阀门而实施锁定销颤动，可以迅速地执行锁定销的锁定/解锁。
[0059] 另外，根据本发明构思的示例性实施例，通过使用当进气门开启时产生的负凸轮扭矩控制模式来执行PWM控制命令用于降低锁定销的响应延迟，可以使用两种凸轮扭矩控制模式，即正凸轮扭矩控制模式和负凸轮扭矩控制模式。
[0060] 此外，根据本发明构思的示例性实施例，可以提供中间相位CVVT，其能够通过防止发生在控制中间相位时由于锁定销的解锁延迟引起的响应延迟，来满足在-10℃至130℃的机油温度和等于或大于500RPM的发动机RPM的条件下所需的操作功能，并且通过将中间相位CVVT应用于车辆而容易地处理要求排放气体减少以及燃料效率和性能提高的严格环境法规。
