專利名稱：可變氣門致動器的開關時刻測量方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及致動器以及用于控制該致動器的相關方法與系統(tǒng)，特別是通過壓力信號精確地判斷及控制氣門開關時刻。
背景技術：
由于發(fā)動機可變氣門系統(tǒng)對控制時刻的精確度具有較高的要求，但是控制系統(tǒng)的核心是快速換向閥的控制，快速換向閥的精確控制受到溫度(線圈的阻抗隨著溫度的變化而變化)、電壓(工作電壓隨著汽車打開電器的多少而變化)變化，導致同樣控制信號下控制快速換向閥的實際工作電流可能不同，電磁閥動作不準確。同時快速換向閥和油缸運動還受到系統(tǒng)油壓、工作油粘度(隨著溫度的變化，油的粘度的變化)的影響，導致運動阻力變化從而影響到電磁閥動作。在對發(fā)動機可變氣門系統(tǒng)進行控制時，一般情況下必須獲取發(fā)動機可變氣門的位移變化情況。在目前的相關系統(tǒng)中，對該位移變化的測量都是使用位移傳感器直接測量氣門位移變化。但是位移傳感器成本較高、安裝空間需求大、魯棒性差。這些直接影響發(fā)動機可變氣門系統(tǒng)的產業(yè)化。
發(fā)明內容
本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種可變氣門致動器的開關時刻測量方法，使用一個或兩個壓力傳感器來代替位移傳感器，來判斷及控制氣門開關事件的起始時刻。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是提供一種可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，包括
(100)提供一可變氣門致動器的控制系統(tǒng)包括至少具有上端口測壓區(qū)和下端口測壓區(qū)的致動器、安裝在所述上端口測壓區(qū)和下端口測壓區(qū)之一的壓力傳感器、電子控制單元、 致動換向閥、高壓液壓源、低壓液壓源和發(fā)動機氣門；
(102)設置氣門開啟位移XI、氣門關閉位移X2 ；
(104)為所述壓力傳感器設置開啟壓力閾值、關閉壓力閾值、開啟壓力跨閾時差、關閉壓力跨閾時差；
(200)通過所述壓力傳感器測試壓力曲線；
(202)從所述壓力曲線，找到開啟壓力跨閾時刻，即開啟氣門時壓力值超過所述開啟壓力閾值的時刻；
(300)、由所述開啟壓力跨閾時刻及所述開啟壓力跨閾時差，推算氣門開啟時刻tl， tl =所述開啟壓力跨閾時刻+所述開啟壓力跨閾時差，
此時氣門的位移為氣門開啟位移Xl ;
(302)、由所述關閉壓力跨閾時刻及所述關閉壓力跨閾時差，推算氣門關閉時刻t2 t2 =所述關閉壓力跨閾時刻+所述關閉壓力跨閾時差，
此時氣門的位移為氣門關閉位移X2。
在本發(fā)明一個較佳實施例中，在所述致動器的至少一種工況的變化范圍內，分別標定所述開啟壓力跨閾時差及關閉壓力跨閾時差，所述開啟壓力跨閾時差及關閉壓力跨閾時差各為一組多個數(shù)據(jù)。在本發(fā)明一個較佳實施例中，其中所述開啟壓力閾值和所述關閉壓力閾值相同。在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述致動器，帶動發(fā)動機氣門的開啟和關閉，還包括
殼體，具有所述上端口和下端口
在所述殼體中的致動油缸，沿縱向的第一方向和第二方向分別具有第一端部和第二端
部;
在所述油缸中的致動活塞，具有第一表面和第二表面，沿著縱向可移動；
第一流體空間，由所述致動油缸的第一端部和所述致動活塞的第一表面限定；
第二流體空間，由所述致動油缸的第二端部和所述致動活塞的第二表面限定；
第一彈簧系統(tǒng)，沿第二方向偏壓致動活塞；
第二彈簧系統(tǒng)，沿第一方向偏壓致動活塞；
至少一個活塞桿，連接到所述致動活塞的第一表面和第二表面中的一個；
流體旁路，當所述致動活塞沒有充分接近所述致動油缸的第一端部和第二端部的任一個時，所述流體旁路有效地短接所述第一流體空間和所述第二流體空間；
第一流動機構，控制所述第一流體空間和所述第一端口之間的流體連通；和第二流動機構，控制所述第二流體空間和所述第二端口之間的流體連通；其中
當所述流體旁路基本上開啟時，所述第一流動機構和所述第二流動機構中的至少一個至少部分地關閉；
當所述流體旁路基本上關閉時，所述第一流動機構和所述第二流動機構中的每一個至少部分地開啟；
所述致動換向閥分別通過上流體管線和下流體管線為所述上端口和下端口供油。在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述壓力傳感器安裝在所述上端口測壓區(qū)；
所述開啟壓力閾值為第一開啟壓力閾值Ptll、所述關閉壓力閾值為第一關閉壓力閾值 Ptl2、所述開啟壓力跨閾時差為第一開啟壓力跨閾時差dtll、所述關閉壓力跨閾時差為第一關閉壓力跨閾時差dtl2、所述壓力曲線為第一壓力曲線，所述開啟壓力跨閾時刻為第一開啟壓力跨閾時刻til ；
由所述第一開啟壓力跨閾時刻til及所述第一開啟壓力跨閾時差dtll，推算所述氣門開啟時刻tl
tl=tll+ dtll,
由所述第一關閉壓力跨閾時刻tl2及所述第一關閉壓力跨閾時差dtl2，推算所述氣門關閉時刻t2
t2=tl2+ dtl2。在本發(fā)明一個較佳實施例中，其中所述第一開啟壓力閾值Ptll和所述第一關閉壓力閾值Ptl2相同。5、根據(jù)權利要求I所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，所述壓力傳感器安裝在所述下端口測壓區(qū)；所述開啟壓力閾值為第二開啟壓力閾值Pt21、所述關閉壓力閾值為第二關閉壓力閾值 Pt22、所述開啟壓力跨閾時差為第二開啟壓力跨閾時差dt21、所述關閉壓力跨閾時差為第二關閉壓力跨閾時差dt22、所述壓力曲線為第二壓力曲線，所述開啟壓力跨閾時刻為第二開啟壓力跨閾時刻t21 ；
由所述第二開啟壓力跨閾時刻t21及所述第二開啟壓力跨閾時差dt21，推算所述氣門開啟時刻11
tl=t21+ dt21,
由所述第二關閉壓力跨閾時刻t22及所述第二關閉壓力跨閾時差dt22，推算所述氣門關閉時刻t2
t2=t22+ dt22。在本發(fā)明一個較佳實施例中，其中所述第二開啟壓力閾值Pt21和所述第二關閉壓力閾值Pt22相同。在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述可變氣門致動器的控制系統(tǒng)包括第一壓力傳感器和第二壓力傳感器；
所述第一壓力傳感器安裝在所述上端口測壓區(qū)；
所述開啟壓力閾值為第一開啟壓力閾值Ptll、所述關閉壓力閾值為第一關閉壓力閾值 Ptl2、所述開啟壓力跨閾時差為第一開啟壓力跨閾時差dtll、所述關閉壓力跨閾時差為第一關閉壓力跨閾時差dtl2、所述壓力曲線為第一壓力曲線，所述開啟壓力跨閾時刻為第一開啟壓力跨閾時刻til ；
由所述第一開啟壓力跨閾時刻til及所述第一開啟壓力跨閾時差dtll，推算第一氣門開啟時刻tl'
tl' =tll+ dtll,
由所述第一關閉壓力跨閾時刻tl2及所述第一關閉壓力跨閾時差dtl2，推算第一氣門關閉時刻t2'
12' =tl2+ dtl2 ；
所述第二壓力傳感器安裝在所述下端口測壓區(qū)；
所述開啟壓力閾值為第二開啟壓力閾值Pt21、所述關閉壓力閾值為第二關閉壓力閾值 Pt22、所述開啟壓力跨閾時差為第二開啟壓力跨閾時差dt21、所述關閉壓力跨閾時差為第二關閉壓力跨閾時差dt22、所述壓力曲線為第二壓力曲線，所述開啟壓力跨閾時刻為第二開啟壓力跨閾時刻t21 ；
由所述第二開啟壓力跨閾時刻t21及所述第二開啟壓力跨閾時差dt21，推算所述第二氣門開啟時刻tl" tl" =t21+ dt21,
由所述第二關閉壓力跨閾時刻t22及所述第二關閉壓力跨閾時差dt22，推算所述第二氣門關閉時刻t2"
12" =122+ dt22；
將所述第一氣門開啟時刻tl'和所述第二氣門開啟時刻tl"進行比較，如果兩者的差值在誤差范圍內，則計算得到所述氣門開啟時刻tl ;將所述第一氣門關閉時刻t2'和所述第二氣門關閉時刻t2"進行比較，如果兩者的差值在誤差范圍內，則計算得到所述氣門關閉時刻t2。在本發(fā)明一個較佳實施例中，在誤差范圍內，所述氣門開啟時刻tl等于所述第一氣門開啟時刻tr和所述第二氣門開啟時刻tl"的平均值，所述氣門關閉時刻t2等于所述第一氣門關閉時刻t2'和所述第二氣門關閉時刻t2"的平均值。其中平均值包括算術平均值，幾何平均值，平方平均值及加權平均值等。在本發(fā)明一個較佳實施例中，氣門開啟位移Xl定義在氣門全升程的1%至15%范圍的一個數(shù)值。在本發(fā)明一個較佳實施例中，關閉位移X2定義在氣門全升程的85%至99%范圍的
一個數(shù)值。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明可變氣門致動器的開關時刻測量方法，使用一個或兩個壓力傳感器來代替位移傳感器，來判斷及控制氣門開關事件的起始時刻，可以解決在不使用位移傳感器的情況下對可變氣門致動器進行控制，簡單可靠。
圖I是液壓致動器一優(yōu)選實施例的控制系統(tǒng)不意圖2是圖I所示液壓致動器氣門開啟到最大時的結構示意圖3是圖I所示液壓致動器大升程結構示意圖4是用壓力傳感器判定發(fā)動機氣門位移變化原理的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。請參閱圖I和圖3，本發(fā)明實施例包括
一種氣門控制系統(tǒng)，包括致動器10、安裝在致動器端口中第一壓力傳感器53和第二壓力傳感器54、電子控制單元90、致動換向閥81、啟動換向閥82、高壓液壓源70、低壓液壓源。 高壓液壓源70包括液壓泵71、高壓調節(jié)閥73、高壓蓄能器74、高壓供給管線75和油箱72。高壓液壓源70提供在高壓P_H下的必要的液壓流。液壓泵71通過高壓供給管線75使液壓流體從油箱72流通到該系統(tǒng)的其余地方。高壓P_H通過高壓控制閥73進行控制。高壓蓄能器74有助于使壓力和流動的波動減少，并且根據(jù)總的系統(tǒng)容量或彈性、流動平衡和/或功能需要該高壓蓄能器是可取舍的。液壓泵71可以是變排量的或者固定變排量的，前者提供更好的能量有效性。高壓控制閥73能根據(jù)功能需要和/或能量有效性來變化高壓值。致動換向閥81和啟動換向閥82通過合適的流量供給管線為液壓致動器10的端口供油。圖I所示啟動換向閥82為二位三通閥。其為三通閥是因為它具有三條外部液壓管線一包括兩條輸入管線和流體管線190，所述兩條輸入管線為低壓P_L管線和高壓P_H 管線。其為二位閥是因為它具有兩個穩(wěn)定的控制位置，由左方塊和右方塊來表示。當電磁鐵沒有通電時，左位置由返回彈簧的彈簧力來保證，并且其也稱為自然或默認位置。右位置通過開通電磁鐵來保證。在左右位置上，啟動換向閥82分別將流體管線190與低壓P_L管線和高壓P_H管線連接起來。致動換向閥81為二位四通閥。其具有四條外部液壓管線低壓P_L管線、高壓P_ H管線、上流體管線192和下流體管線194。其默認位置是由返回彈簧保證其右位置，并且它的其它位置是由電磁鐵施力至左位置。在其默認或者右位置，致動換向閥81分別將上下流體管線192和194與低壓P_L管線和高壓P_H管線連接起來。當致動換向閥81在其左位置時，該連接順序被切換。電子控制單元90對致動換向閥81、啟動換向閥82和電動液壓泵71控制。電子控制單元90由發(fā)動機控制電子單元91和氣門控制單元92組成。發(fā)動機控制電子單元91是協(xié)調控制整個發(fā)動機運轉的控制系統(tǒng)，發(fā)動機控制電子單元91同時負責計算發(fā)動機氣門何時開啟及何時關閉。并把計算結果通過信號線束931傳送到氣門控制單元92。氣門控制單元92負責把發(fā)動機控制電子單元91的控制信號轉換成驅動電流或電壓，這里的驅動電路包括三路，一路是對致動換向閥81驅動的驅動電路951，第二路是對啟動換向閥82驅動的驅動電路952，第三路是對電動液壓泵71驅動的驅動電路953。在發(fā)動機可變氣門致動器上安裝至少一個壓力傳感器，(第一壓力傳感器53和/ 或第二壓力傳感器54)，壓力傳感器把檢測到的壓力信號通過電子控制單元的入口傳送到氣門控制單元209，用于對可變氣門致動器位移轉換的計算。致動器10，包括殼體200，在該殼體中，沿著縱向軸線110并且沿第二方向(在附圖中從頂部至底部的方向)，具有啟動端口 260、空腔250、第一控制孔271、第一上端口 211、 第二上端口 212、致動油缸230、流體旁路240、第二下端口 222、第一下端口 221、第二控制孔 272 ;以及設置在空腔250里的第一彈簧系統(tǒng)、設置在第一控制孔271中的第一活塞桿410、 設置在致動油缸230和流體旁路240中的致動活塞300、設置在第二控制孔中的第二活塞桿 420 ;以及第二彈簧系統(tǒng)、發(fā)動機氣門700。第一上端口 211及第二上端口 212可通稱為上端口，上端口至少要包括第一上端口 211及第二上端口 212中的一個；第一下端口 221及第二下端口 222可通稱為下端口，下端口至少要包括第一下端口 221及第二下端口 222中的一個。所述第一活塞桿410以接近所述致動活塞300的順序即沿第一方向(在附圖中從底部至頂部的方向)依次包括第一活塞桿第一頸411、第一活塞桿第一軸肩412、第一活塞桿第二頸413和第一活塞桿第二軸肩414 ;所述第二活塞桿420以接近所述致動活塞300的順序即第一方向至第二方向(在附圖中從頂部至底部的方向)上依次包括第二活塞桿第一頸421、第二活塞桿第一軸肩422、第二活塞桿第二頸423和第二活塞桿第二軸肩424。在致動油缸230中，具有由致動油缸第一端部231和致動活塞第一表面310限定的第一流體空間和由致動油缸第二端部232和致動活塞第二表面320限定第二流體空間。第一端部231和第二端部232之間為致動油缸230，第一邊緣241和第二邊緣242 之間為流體旁路240，流體旁路240在致動油缸230的大部長度上提供液壓短接。通過該液壓短接，流體可以在第一流體空間和第二流體空間之間以基本上很低的阻力流動，并且整個致動油缸230處于基本上相等的壓力。當致動活塞300第一表面310在第一方向上超過旁路第一邊緣241，或者致動活塞300第二表面320在第二方向上超過旁路第二邊緣242 時，液壓短接都不起作用。旁路第一邊緣241和致動油缸第一端部231之間的縱向空間為第一有效油壓腔。旁路第二邊緣242和致動油缸第二端部232之間的縱向空間為第二有效
9油壓腔，當致動活塞300沒有與第一有效油壓腔和第二有效油壓腔中任何之一接合時，流體旁路240是有效的。所述第一彈簧系統(tǒng)包括上驅動彈簧512、彈簧座511、彈簧控制油缸缸體513和柱塞514，所述上驅動彈簧512置身于所述彈簧座511和彈簧控制油缸缸體513之間，所述彈簧座511與所述第一活塞桿410連接，之間可通過半環(huán)515固定，所述彈簧控制油缸缸體513中有一油腔5133，所述柱塞514被固定地連接在所述殼體200上并延伸進所述油腔 5133中，柱塞514與殼體200也可在機構上是同一體，所述柱塞514中有一流道5141連通所述油腔5133和啟動端口 260。本實示例中設計上驅動彈簧512頂置且與第一活塞桿410 同心，柱塞514內有流道5141，為彈簧控制油缸缸體513壓縮上驅動彈簧512時的往復運動實現(xiàn)導向，配油。具有以下優(yōu)點避免上驅動彈簧512與第一活塞桿410既同心又在軸向重疊布置時，因彈簧控制裝置(彈簧座511)與彈簧有效工作行程引起的第一活塞桿410過長；減短了第一活塞桿410的長度，第一活塞桿410直徑能相應減小，質量輕，有效減小了整個致動器運動件質量，提高了致動器運動速度，降低了能耗。上驅動彈簧控制結構緊湊，導向穩(wěn)定可靠，避免上驅動彈簧512在壓縮時產生側向力。采用活塞桿的兩端與殼體支承結構；使活塞桿運動時獲得最大的有效支承長度，最大限度減小了活塞桿上的側向力矩，提高了致動器運動的穩(wěn)定性。空腔250不一定要是象圖I中那樣的封閉腔，事實上為了防止在彈簧控制油缸缸體513運動時產生憋氣形象，應該加一保證空腔250與外界空氣流通的通道(圖I中未表示)。殼體200的頂部甚至可在結構上不與殼體200其它部分連續(xù)或直接連續(xù)(圖I中未表示)，主要殼體200的頂部與其它部分沒有相對運動。所述第二彈簧系統(tǒng)包括氣門彈簧座521、下驅動彈簧522、氣門導筒524和缸蓋體 523，氣門彈簧座521和氣門桿730 —端連接，氣門桿730另一端與發(fā)動機氣門頭710連接， 所述缸蓋體523位于氣門彈簧座521和發(fā)動機氣門頭710之間，氣門導筒524套裝缸蓋體上，氣門桿710從氣門導筒套中穿過，所述下驅動彈簧522套裝在氣門桿730上并同時與缸蓋體523和氣門彈簧座521接觸。第二上端口 212連接有第一緩沖器，所述第一緩沖器包括并列的第一單向閥612、 第一節(jié)流口 613和第一溢流閥614 ;第二下端口 222連接有第二緩沖器，所述第二緩沖器包括并列的第二單向閥622、第二節(jié)流口 623和第二溢流閥624。其中單向閥的作用正向供壓力油，反向截止回油形成緩沖腔；節(jié)流口作用緩沖節(jié)流；設置合理節(jié)流面積的節(jié)流口，使得活塞桿在緩沖階段的最后制動時落座速度小、穩(wěn)定，緩沖效果受溫度變化影響小。溢流閥作用限定緩沖峰值壓力，調節(jié)緩沖時間；溢流閥優(yōu)選采用的溢流壓力可調式溢流閥，緩沖峰值壓力可根據(jù)負載情況的不同進行調控，避免了過高沖擊壓力對系統(tǒng)的影響，同時其高響應速度使得溢流閥動態(tài)性能好，能有效的調節(jié)了活塞桿剛進入緩沖階段時的運動速度。所述第一活塞桿第一軸肩412靠近第一活塞桿第二頸413的端面上有至少一個第一節(jié)流槽4121，所述第一節(jié)流槽4121為變節(jié)流面積，沿第一方向面積逐漸變??；所述第二活塞桿第一軸肩422靠近第二活塞桿第二頸423的端面上有至少一個第二節(jié)流槽4221，所述第二節(jié)流槽4221為變節(jié)流面積，沿第二方向面積逐漸變小。節(jié)流槽變節(jié)流面積設計，使活塞桿獲得平穩(wěn)的緩沖過程。啟動在發(fā)動機啟動時，液壓泵71首先打開以給液壓回路加壓；在汽車運行期間，液壓泵71 優(yōu)選由發(fā)動機直接驅動。這就可能采用補償電力裝置(在此沒有示出)來啟動液壓泵71，或者增加電驅動補償泵(也未示出)。電驅動補償泵的驅動控制是根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)，發(fā)動機控制單元91計算得出。發(fā)動機控制單元91通過線束931發(fā)出需求壓力信號，氣門控制單元92把輸入的控制信號轉換成驅動信號0utput_Ml，來控制電驅動補償泵的運轉。圖I中，兩個換向閥81和82在它們的默認位置。啟動端口 260連接到P_L管線， 上端口(第一上端口和第二上端口)連接到P_L管線，下端口(第一下端口和第二下端口)連接到P_H管線。啟動后系統(tǒng)供壓，致動器下腔供壓，氣門處于關閉狀態(tài)。氣門開啟
發(fā)動機控制單元91檢測發(fā)動機的工作狀態(tài)，當發(fā)動機熱動力循環(huán)需要發(fā)動機氣門700 開啟時，確定出發(fā)動機氣門700的開啟時刻，根據(jù)相應的算法及系統(tǒng)延遲等因素，發(fā)動機控制單元91通過線束931發(fā)出觸發(fā)信號，氣門控制單元92把輸入的控制信號轉換成驅動信號0utput_Sl和0utput_S2。驅動信號0utput_Sl使致動換向閥81切換成通電狀態(tài)，實現(xiàn)致動換向閥81轉換到左位置，此時上端口和高壓液壓源70連通，下端口和低壓液壓源連通。第一單向閥612受到壓力的作用打開，一段時間后使第二上端口 212的壓力接近或達到高壓P_H。此時第一壓力傳感器53顯示出第二上端口 212的壓力從低壓力值升高到高壓 P_H的壓力值，這種壓力變化可以通過圖4中第一壓力曲線22看出。如圖4中氣門位移曲線21所示，氣門在開啟時刻tl達到開啟位移Xl (—般定義在氣門全升程的1%至15%范圍的一個數(shù)值)，氣門在關閉時刻t2返回到關閉位移X2 (—般定義在氣門全升程的85%至99%范圍的一個數(shù)值)。由于第二下端口 222和低壓液壓源連通，壓力快速下降接近于低壓P_L。此時安裝在第二下端口 222中的第二壓力傳感器54的壓力下降接近于低壓P_L，第二壓力傳感器54 顯示了這種壓力的變化，這種壓力的下降是一個變化的過程，這種壓力變化的過程由在圖2 中的第二壓力曲線23進行了圖示。氣門關閉
關閉發(fā)動機氣門700事實上與剛剛描述的開啟過程相反。通過轉換致動換向閥81到如圖I所示其默認或者右位置來啟動。完成后，液壓致動器10和發(fā)動機氣門700返回到如圖I所示的它們的默認狀態(tài)。在圖4中的第一壓力曲線及第二壓力曲線在氣門關閉時分別由高走低及由低走高，與在氣門開啟時的壓力變化情況相反。升程工況切換
氣門小升程工況主要用于發(fā)動機起動和低速小負荷工作，氣門大升程工況主要用于發(fā)動機中、高速大負荷工況。氣門小升程和氣門大升程之間的切換主要通過啟動換向閥82來實現(xiàn)切換。
結合圖I和圖3，氣門升程兩級工況切換發(fā)動機起動時，啟動換向閥82處于默認位置，啟動端口 260和低壓液壓源連通，此時致動器處于氣門小升程工況缸體上表面5131和空腔第一限位面251接觸，上驅動彈簧512具備一定的彈簧壓縮量。當發(fā)動機低負荷工況切換高負荷工況時，發(fā)動機控制單元91發(fā)切換信號給氣門控制單元92，氣門控制單元92發(fā)出信號給啟動換向閥82，啟動換向閥82切換到右邊的位置，啟動端口 260和低壓液壓源70連通，油液通過流到5141進入油腔5133，將彈簧控制油缸缸體513下壓，從氣門小升程工況切換到氣門大升程工況缸體下表面5132和空腔第二限位面252接觸，上驅動彈簧512具備一較大的彈簧壓縮量。開關時刻測量方法
根據(jù)第一壓力傳感器53和/或第二壓力傳感器54的壓力變化可以判斷或推斷出氣門開啟時刻11及關閉時刻t2。參閱圖4，第一壓力曲線22在時刻til (til = tl - dtll)超過第一開啟壓力閾值Ptll，并在時刻tl2 (tl2 = t2 - dtl2)又返回穿過第一關閉壓力閾值Ptl2。第一開啟壓力跨閾時差dtll及第一關閉壓力跨閾時差dtl2 —般較小，而且相對比較穩(wěn)定，可預先在各種工況(可包括油溫及系統(tǒng)壓力)下標定，故可由時刻til及時刻tl2來推斷開啟時刻tl (B卩，tl = til + dtll)及關閉時刻t2 (B卩，t2 = tl2 + dtl2)。第一開啟壓力跨閾時差dtll及第一關閉壓力跨閾時差dtl2在圖4中所示的時序狀態(tài)均為正值，但是示具體設計、制造過程或工況變化，它們也可能是負值。對于某一個壓力傳感器，其壓力跨閾時差 (dtll或dtl2)可能不只是一個數(shù)值，而是與工況相關的一組數(shù)據(jù)或一個矩陣。第一開啟壓力閾值Ptll和第一關閉壓力閾值Ptl2可根據(jù)具體設計而定，以信號判斷的魯棒性為目標，比如可以是系統(tǒng)壓力的50%，第一開啟壓力閾值Ptll和第一關閉壓力閾值Ptl2可以選用相同的值也可以選用不同的值。第二壓力曲線23在時刻t21 (t21 = tl - dt21)超過第二開啟壓力閾值Pt21， 并在時刻t22 (t22 = t2 - dt22)又返回穿過第二關閉壓力閾值Pt22。第二開啟壓力跨閾時差dt21及第二關閉壓力跨閾時差dt22 —般較小，而且相對比較穩(wěn)定，可預先在各種工況(可包括油溫及系統(tǒng)壓力)下標定，故可由時刻t21及時刻t22來推斷開啟時刻tl (S卩，tl =t21 + dt21)及關閉時刻t2 (即，t2 = t22 + dt22)。第二開啟壓力跨閾時差dt21及第二關閉壓力跨閾時差dt22在圖4中所示的時序狀態(tài)均為正值，但是示具體設計、制造過程或工況變化，它們也可能是負值。對于某一個壓力傳感器，其壓力跨閾時差(dt21或dt22) 可能不只是一個數(shù)值，而是與工況相關的一組數(shù)據(jù)或一個矩陣。第二開啟壓力閾值Pt21和第二關閉壓力閾值Pt22可以選用相同的值也可以選用不同的值。圖4中的壓力曲線22及23是理想化的壓力曲線，在實際系統(tǒng)中壓力信號中會有更多的波動。一般可采用合理的濾波手段、數(shù)學處理及物理判斷來提高判別時刻tl及t2 的精確性。比如，第一壓力曲線22在時刻til超過第一壓力閾值Ptll后，有可能由于壓力波動而在時刻tl2之前就返回過或低過第一壓力閾值Ptl2，但如果這是在系統(tǒng)發(fā)出關閉氣門信號之前或者在標定的時間范圍之外，就可排除它是氣門關閉事件的可能性。變化，雖然有可能少量地影響時差dtll、dtl2、dt21及dt22。原則上，第一及第二壓力傳感器53和54應盡量分別靠近第二上端口 212及第二下端口 222，它們也可分別安裝在第一上端口 211及第一下端口 221，或分別安裝在上流體管線192和下流體管線194。 可以把圖I所示的第二上端口 212、第一上端口 211及上流體管線192通稱為上端口測壓區(qū)；可以把圖I所示的第二下端口 222、第一下端口 221及下流體管線194通稱為下端口測壓區(qū)。在某些實施案例中(圖中未顯示)，第一上端口 211或第一下端口 221可以直接外接液壓系統(tǒng)油箱；在這種實施案例中，第一上端口 211或第一下端口 221不屬于上端口測壓區(qū)或下端口測壓區(qū)。
在上述判斷控制氣門開關時刻的基礎上，可以根據(jù)某一發(fā)動機熱循環(huán)中開關時刻的誤差，在后續(xù)循環(huán)中調整控制信號時間或時刻，以消除或降低開關時刻的誤差。采用第一及第二壓力傳感器53和54中的任何一個就能基本實現(xiàn)控制要求。如果同時用可幫助避免誤判及減少時刻誤差。比如在壓力信號中會有不少瞬態(tài)流引起的壓力波，其波峰或波低有可能穿越閾值而引起誤判，但兩個不同測壓區(qū)同時出現(xiàn)類似壓力波的可能性會大大降低，因此參照兩個不同測壓區(qū)的信號可大大減小誤判的可能性，提高控制的魯棒性。另外，取來自兩個不同測壓區(qū)的平均值可減少時刻誤差。具體為由所述第一開啟壓力跨閾時刻til及所述第一開啟壓力跨閾時差dtll， 推算第一氣門開啟時刻tl' (tl' =tll+ dtll)，由所述第一關閉壓力跨閾時刻tl2及所述第一關閉壓力跨閾時差dtl2，推算第一氣門關閉時刻t2' Ct2' =tl2+ dtl2);由所述第二開啟壓力跨閾時刻t21及所述第二開啟壓力跨閾時差dt21，推算所述第二氣門開啟時刻tl" (tl" =t21+ dt21),由所述第二關閉壓力跨閾時刻t22及所述第二關閉壓力跨閾時差dt22，推算所述第二氣門關閉時刻t2" (t2〃 =t22+ dt22);將所述第一氣門開啟時刻tl'和所述第二氣門開啟時刻tl"進行比較，如果兩者的差值在誤差范圍內，則計算得到所述氣門開啟時刻tl ;將所述第一氣門關閉時刻t2'和所述第二氣門關閉時刻t2"進行比較，如果兩者的差值在誤差范圍內，則計算得到所述氣門關閉時刻t2。所述氣門開啟時刻tl等于所述第一氣門開啟時刻tl'和所述第二氣門開啟時刻tl"的平均值，所述氣門關閉時刻t2等于所述第一氣門關閉時刻t2'和所述第二氣門關閉時刻t2"的平均值。其中平均值包括算術平均值，幾何平均值，平方平均值及加權平均值等。本發(fā)明中的致動器10可用中國專利號為ZL200680021728. 6、發(fā)明名稱為可變氣門致動器，或中國專利申請?zhí)枮?00680028252.9、發(fā)明名稱為可變氣門致動器中公開的致動器相關實施例結構相替代，其控制過程和開關時刻測量方法相類似，本申請中就不再 --敘述。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，包括(100)提供一可變氣門致動器的控制系統(tǒng)包括至少具有上端口測壓區(qū)和下端口測壓區(qū)的致動器、安裝在所述上端口測壓區(qū)和下端口測壓區(qū)之一的壓力傳感器、電子控制單元、 致動換向閥、高壓液壓源、低壓液壓源和發(fā)動機氣門；(102)設置氣門開啟位移Xl、氣門關閉位移X2 ；(104)為所述壓力傳感器設置開啟壓力閾值、關閉壓力閾值、開啟壓力跨閾時差、關閉壓力跨閾時差；(200)通過所述壓力傳感器測試壓力曲線；(202)從所述壓力曲線，找到開啟壓力跨閾時刻，即開啟氣門時壓力值超過所述開啟壓力閾值的時刻；(300)由所述開啟壓力跨閾時刻及所述開啟壓力跨閾時差，推算氣門開啟時刻tl， tl =所述開啟壓力跨閾時刻+所述開啟壓力跨閾時差，此時氣門的位移為氣門開啟位移Xl ；(302)、由所述關閉壓力跨閾時刻及所述關閉壓力跨閾時差，推算氣門關閉時刻t2 t2 =所述關閉壓力跨閾時刻+所述關閉壓力跨閾時差，此時氣門的位移為氣門關閉位移X2。
2.根據(jù)權利要求I所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，在所述致動器的至少一種工況的變化范圍內，分別標定所述開啟壓力跨閾時差及關閉壓力跨閾時差，所述開啟壓力跨閾時差及關閉壓力跨閾時差各為一組數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求I所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，其中所述開啟壓力閾值和所述關閉壓力閾值相同。
4.根據(jù)權利要求I所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，所述致動器，帶動發(fā)動機氣門的開啟和關閉，還包括殼體，具有所述上端口和下端口在所述殼體中的致動油缸，沿縱向的第一方向和第二方向分別具有第一端部和第二端部;在所述油缸中的致動活塞，具有第一表面和第二表面，沿著縱向可移動；第一流體空間，由所述致動油缸的第一端部和所述致動活塞的第一表面限定；第二流體空間，由所述致動油缸的第二端部和所述致動活塞的第二表面限定；第一彈簧系統(tǒng)，沿第二方向偏壓致動活塞；第二彈簧系統(tǒng)，沿第一方向偏壓致動活塞；至少一個活塞桿，連接到所述致動活塞的第一表面和第二表面中的一個；流體旁路，當所述致動活塞沒有充分接近所述致動油缸的第一端部和第二端部的任一個時，所述流體旁路有效地短接所述第一流體空間和所述第二流體空間；第一流動機構，控制所述第一流體空間和所述第一端口之間的流體連通；和第二流動機構，控制所述第二流體空間和所述第二端口之間的流體連通；其中當所述流體旁路基本上開啟時，所述第一流動機構和所述第二流動機構中的至少一個至少部分地關閉；當所述流體旁路基本上關閉時，所述第一流動機構和所述第二流動機構中的每一個至少部分地開啟；所述致動換向閥分別通過上流體管線和下流體管線為所述上端口和下端口供油。
5.根據(jù)權利要求I所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，所述壓力傳感器安裝在所述上端口測壓區(qū)；所述開啟壓力閾值為第一開啟壓力閾值Ptll、所述關閉壓力閾值為第一關閉壓力閾值 Ptl2、所述開啟壓力跨閾時差為第一開啟壓力跨閾時差dtll、所述關閉壓力跨閾時差為第一關閉壓力跨閾時差dtl2、所述壓力曲線為第一壓力曲線，所述開啟壓力跨閾時刻為第一開啟壓力跨閾時刻til ；由所述第一開啟壓力跨閾時刻til及所述第一開啟壓力跨閾時差dtll，推算所述氣門開啟時刻tl tl=tll+ dtll,由所述第一關閉壓力跨閾時刻tl2及所述第一關閉壓力跨閾時差dtl2，推算所述氣門關閉時刻t2 t2=tl2+ dtl2。
6.根據(jù)權利要求I所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，所述壓力傳感器安裝在所述下端口測壓區(qū)；所述開啟壓力閾值為第二開啟壓力閾值Pt21、所述關閉壓力閾值為第二關閉壓力閾值 Pt22、所述開啟壓力跨閾時差為第二開啟壓力跨閾時差dt21、所述關閉壓力跨閾時差為第二關閉壓力跨閾時差dt22、所述壓力曲線為第二壓力曲線，所述開啟壓力跨閾時刻為第二開啟壓力跨閾時刻t21 ；由所述第二開啟壓力跨閾時刻t21及所述第二開啟壓力跨閾時差dt21，推算所述氣門開啟時刻11 tl=t21+ dt21,由所述第二關閉壓力跨閾時刻t22及所述第二關閉壓力跨閾時差dt22，推算所述氣門關閉時刻t2 t2=t22+ dt22。
7.根據(jù)權利要求I所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，所述可變氣門致動器的控制系統(tǒng)包括第一壓力傳感器和第二壓力傳感器；所述第一壓力傳感器安裝在所述上端口測壓區(qū)；所述開啟壓力閾值為第一開啟壓力閾值Ptll、所述關閉壓力閾值為第一關閉壓力閾值 Ptl2、所述開啟壓力跨閾時差為第一開啟壓力跨閾時差dtll、所述關閉壓力跨閾時差為第一關閉壓力跨閾時差dtl2、所述壓力曲線為第一壓力曲線，所述開啟壓力跨閾時刻為第一開啟壓力跨閾時刻til ；由所述第一開啟壓力跨閾時刻til及所述第一開啟壓力跨閾時差dtll，推算第一氣門開啟時刻tl'tl' =tll+ dtll,由所述第一關閉壓力跨閾時刻tl2及所述第一關閉壓力跨閾時差dtl2，推算第一氣門關閉時刻t2'12' =tl2+ dtl2 ；所述第二壓力傳感器安裝在所述下端口測壓區(qū)；所述開啟壓力閾值為第二開啟壓力閾值Pt21、所述關閉壓力閾值為第二關閉壓力閾值 Pt22、所述開啟壓力跨閾時差為第二開啟壓力跨閾時差dt21、所述關閉壓力跨閾時差為第二關閉壓力跨閾時差dt22、所述壓力曲線為第二壓力曲線，所述開啟壓力跨閾時刻為第二開啟壓力跨閾時刻t21 ；由所述第二開啟壓力跨閾時刻t21及所述第二開啟壓力跨閾時差dt21，推算所述第二氣門開啟時刻tl"tl" =t21+ dt21,由所述第二關閉壓力跨閾時刻t22及所述第二關閉壓力跨閾時差dt22，推算所述第二氣門關閉時刻t2"t2" =t22+ dt22；將所述第一氣門開啟時刻tl'和所述第二氣門開啟時刻tl"進行比較，如果兩者的差值在誤差范圍內，則計算得到所述氣門開啟時刻tl ;將所述第一氣門關閉時刻t2'和所述第二氣門關閉時刻t2"進行比較，如果兩者的差值在誤差范圍內，則計算得到所述氣門關閉時刻t2。
8.根據(jù)權利要求7所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，在誤差范圍內，所述氣門開啟時刻11等于所述第一氣門開啟時刻11'和所述第二氣門開啟時刻 tl"的平均值，所述氣門關閉時刻t2等于所述第一氣門關閉時刻t2'和所述第二氣門關閉時刻t2"的平均值。
9.根據(jù)權利要求I所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，氣門開啟位移Xl定義在氣門全升程的1%至15%范圍的一個數(shù)值。
10.根據(jù)權利要求I所述的可變氣門致動器的開關時刻測量方法，其特征在于，關閉位移X2定義在氣門全升程的85%至99%范圍的一個數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可變氣門致動器的開關時刻測量方法，包括提供一可變氣門致動器的開關時刻測量判定系統(tǒng)；設置氣門開啟位移X1、氣門關閉位移X2；為所述壓力傳感器設置開啟壓力閾值、關閉壓力閾值、開啟壓力跨閾時差、關閉壓力跨閾時差；通過所述壓力傳感器測試壓力曲線；從所述壓力曲線，找到開啟壓力跨閾時刻，推算氣門開啟時刻t1=所述開啟壓力跨閾時刻+所述開啟壓力跨閾時差；由所述關閉壓力跨閾時刻及所述關閉壓力跨閾時差，推算氣門關閉時刻t2=所述關閉壓力跨閾時刻+所述關閉壓力跨閾時差。本發(fā)明可變氣門致動器的開關時刻測量方法，可以解決在不使用位移傳感器的情況下對可變氣門致動器進行控制，簡單可靠。
文檔編號F01L1/34GK102588029SQ201210095178
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月31日 優(yōu)先權日2012年3月31日
發(fā)明者婁征, 文韶, 朱國明 申請人:江蘇公大動力技術有限公司