[发明专利]具有通过油压接合的锁定销的可变凸轮轴定时机构

说明书

技术领域

本发明涉及可变凸轮定时领域。更具体地，本发明涉及具有通过油压接合的至少一个锁定销的可变凸轮轴定时机构。

背景技术

在内燃发动机中已经采用各种机构来改变凸轮轴与曲轴之间的相对定时，以提高发动机性能或减少排放。这些可变凸轮轴定时(VCT)机构当中，绝大多数都会在发动机的凸轮轴(或者在多凸轮轴发动机的多个凸轮轴)上使用一个或多个“叶片相位器”。如图所示，叶片相位器具有带有一个或多个叶片104的转子105，转子105安装在凸轮轴的端部并由壳体组件100包围，壳体组件100设有叶片室，叶片装配在所述叶片室内。也可以将叶片104安装到壳体组件100，而所述室安装在转子组件105内。壳体外圆周101形成有通过链条、皮带或齿轮通常从曲轴或者可能从多凸轮发动机的另一凸轮轴接收驱动力的链轮、皮带轮或齿轮。

除凸轮轴扭矩致动式(CTA)可变凸轮轴定时(VCT)系统外，大多数液压VCT系统的操作原理有两个，即油压致动(OPA)或扭转辅助(TA)。在油压致动式VCT系统中，油控制阀(OCV)在对相对的由壳体组件、转子组件和叶片限定的工作室进行排空的同时，将发动机油压导向VCT相位器内的一个工作室。这样穿过一个或多个叶片产生压力差，以沿一个或另一个方向液压推动VCT相位器。使阀门保持中立或移动阀门至零点位置，以在叶片相对两侧施加相等的压力并使相位器保持在任一中间位置上。如果相位器沿某个方向移动使阀门更早地打开或关闭，那么相位器被称为是提前的，并且如果相位器沿某个方向移动使阀门将更晚打开或关闭，则相位器被称为是延迟的。

为了防止VCT相位器沿着与命令相反的方向运动而遭受反向力(如凸轮操作产生的扭矩脉冲)，扭转辅助(TA)系统中设有一个或多个止回阀，除此之外，其操作原理与前面类似。

汽车工业中，已确定有多种策略可以与进气凸轮轴相位机构结合使用。例如，锁定于某中间启动位置上的凸轮轴相位器最适用于发动机冷启动时产生的排放物。被命令到全延迟位置的进气凸轮轴相位器在发动机工作期间对改进燃料经济性是最好的。

在OPA或TA系统中实施上述策略所面临的问题在于油控制阀的默认位置是排出提前或延迟工作室内的所有油并填充相对的工作室。在这种模式下，相位器默认沿一个方向移动到接合有锁定销的极限停止位。可以利用偏置弹簧优先将相位器引导至期望位置。当发动机没有产生任何油压时，在发动机启动周期期间，OPA或TA系统不能将VCT相位器引向其它任何位置。这就限制了相位器，使其只能在发动机停机模式下沿一个方向移动。这种情形放在过去可被接受，因为在发动机停机时以及在发动机启动期间，VCT相位器会按照命令锁定在其中一个行程极限位置处(全提前或全延迟)。

此外，通过缩短车辆内燃发动机的闲置时间，可以提高燃料效率并减少排放。因此，车辆上可以采用自动停止和自动重启内燃发动机的“停止-启动模式”，以缩短停车(如在红灯前停车或行驶过程中停车)时发动机的闲置时间。发动机的这种停止不同于通过停用点火开关的“车钥熄火”位置或手动停车，后者中车主关闭发动机或停车并将车熄火。在“停止-启动模式”中，发动机随车辆停止而停止，接着以车主几乎无法察觉的方式自动重启。在“停止-启动”期间，已经确定在发动机热重启期间，全延迟相位器位置减少了发动机启动所需的能量，而全延迟相位减少了发动机噪声、振动和粗劣性(NVH)。可以开发需要与上述不同的锁定位置的其它策略。

扩大了权限范围并能够在全延迟停止处锁定进气凸轮轴相位器的进气凸轮轴相位器设计中所存在问题在于如果关闭发动机而进气凸轮轴相位器被锁定在延迟停止位置或临近所述位置处，而且发动机可以得到冷却，那么在相位器锁定在延迟停止处附近的情况下，发动机可能无法实现成功的冷启动。因此，在发动机启动期间，将相位器解锁或重新定位至中间锁定位置是理想的。典型的液压操作式凸轮轴相位器使用弹簧力来接合锁定销并使用发动机油压来释放锁定销。然而，在发动机启动期间，可能没有足够的发动机油压来释放锁定销。

发明内容

在一些实施例中，液压操作式凸轮轴相位机构具有两个锁定销。锁定销中的一个在中间位置接合，而端部锁定销在靠近相位器权限范围的提前端部或延迟端部的停止位之一处接合。当端部锁定销的油压侧被排空时，所述锁定销中的至少一个，优选为在延迟停止位的端部锁定销，是由油压接合，并通过加载弹簧来释放。

在替代实施例中，蓄压器可以与锁定销切换回路流体连通，以增加发动机关闭后，端部锁定销接合的时间。