控制机油控制阀系统流量的方法及机油控制阀系统与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种控制机油控制阀系统流量的方法及机油控制阀系统。


背景技术：

2.随着汽油机油耗和排放法规的不断加严，vvt(可变气门正时系统，variable valve timing)技术得到越来越广泛的应用，当前几乎所有主流发动机均已采用vvt技术。vvt是通过机油推动转子相对定子旋转，改变气门开启和关闭时刻，满足发动机在不同工况下得到最佳的配气相位，进而提升动力性，改善油耗和排放动到不同位置，改变机油的流动方向和流量，提供不同方向和不同流量的机油到vvt转子，进而实现vvt向滞后和提前不同方向，和不同响应速度的调节。
3.随着排放法规的不断升级，各大主机厂均在加严对vvt响应的要求，避免由于vvt调节不良引起排放和油耗不达标，相关技术指标为vvt响应时间，调节时间，超调量和稳态偏差。整车上为了监控vvt调节是否良好，设定了一套复杂的vvt相位监控和故障诊断系统，以便在vvt调节不良时，及时的将故障码报出，提醒用户。但现有的机油控制阀存在一些问题：当vvt相位在小角度范围调节时，为了满足响应时间快速要求，需要设计较大的机油流量变化速率。导致当vvt相位在大角度范围调节时，机油流量过大，引起vvt过大的超调。需要靠标定控制系统不断调节机油控制阀的流量，进而修正vvt超调量，这样会引起vvt相位的波动，影响驾驶感受。
4.因此，现有的技术通过如下两种方法进行改进。
5.一种做法是当vvt相位在大角度范围调节时，为了减小超调量，需要设计较小的机油流量变化速率，导致当vvt相位在小角度范围调节时，机油流量过小，vvt响应迟缓，在较长的时间内无法调节到目标相位，引起油耗和排放的恶化。为了兼顾vvt响应时间与超调量，一种做法为中央机油控制阀流量曲线速率设计取中值，不引起vvt响应时间和超调量单个参数的严重恶化，这样会牺牲了一部分小角度范围的vvt响应时间，和大角度范围的vvt超调量。
6.另一种做法为更改标定底层控制程序，增加控制变量，增加对不同调节角度下vvt控制的修正，当ecu监控vvt在大角度范围调节时，降低机油控制阀流量升高的速度；当监控vvt在小角度调节时，增加机油控制阀流量升高的速度。这样带来vvt控制系统异常复杂，发动机标定量的增加，更改标定系统底层软件等一系列问题。
7.前面的叙述在于提供一般的背景信息，并不一定构成现有技术。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种降低系统复杂程度的控制机油控制阀系统流量的方法及机油控制阀系统。
9.本发明提供一种控制机油控制阀系统流量的方法，该机油控制阀系统用于vvt油
路，包括ecu、与所述ecu连接的机油控制阀，其特征在于，该方法的步骤如下：
10.建立所述机油控制阀的目标相位表；
11.所述ecu根据所述目标相位表选取对应的pid预控参数，并建立pdd参数表；
12.所述ecu采集所述机油控制阀的实时相位，
13.所述ecu根据所述实时相位调取相对应的目标相位，并计算所述目标相位和所述实时相位的差值获得负反馈调节参数；
14.根据所述调取的目标相位调取相对应的pid预控参数，并计算所述负反馈调节参数与所述pid预控参数的和值；
15.根据所述和值推导出所述机油控制阀的占空比，按照所述占空比调节电流以实时调节机油控制阀系统的机油流量。
16.在其中一实施例中，所述机油控制阀包括换向杆、与所述换向杆连接的复位弹簧，所述目标相位表是根据各工况理论参数下换向杆应行进的不同的目标相位的集合，pid预控参数分别指：p为增益调节，i为积分差，d为微分式角度，具体地，所述ecu根据工况理论参数获取换向杆的相位，再按此工况参数下的相位选取对应的所述pid预控参数。不同的工况参数获得的换向杆的相位不同，如此，便可以获取多个目标相位，同样也可以选取多个pid预控参数，将多个pid预控参数与多个目标相位按其一一对应的关系建立所述pid参数表
17.在其中一实施例中，在所述采集实时相位的步骤中，所述实时相位是指在实际情况下换向杆的相位；所述ecu通过实时侦测所述换向杆的相位，并将该相位传输至所述ecu。
18.在其中一实施例中，在所述按照所述占空比控制电流的步骤中，当电流值较小时，所述换向杆推力较小，对应所述复位弹簧移动距离较小区间，所述复位弹簧有效圈数较大，刚度较小，从而导致机油流量变化速率较大，所述vvt响应时间短，机油流量整体较小，不至于引起所述vvt的超调，实现在所述vvt小角度范围内进行调节；在大流量区域，电流值较大，所述换向杆推力较大，对应所述复位弹簧移动距离较大区间，所述复位弹簧两侧的小螺距区间簧丝压并圈，中间大螺距区间簧丝未压并圈，进而刚度增加，导致流量变化速率较小，从而使得机油流量不至于过大，不会引起所述vvt过大的超调量，实现在所述vvt大角度范围内进行调节。
19.在其中一实施例中，所述机油控制阀还包括外罩、阀芯、线圈、顶杆、基座、阀套和复位弹簧座，所述外罩收容所述阀芯、所述线圈、所述顶杆和所述基座，所述线圈设置在所述基座外侧，所述阀芯与所述基座配合收容所述顶杆，且所述阀芯与所述顶杆过盈配合，所述外罩与所述阀套轴向连接以密封所述外罩，所述阀套收容所述换向杆、所述复位弹簧和所述复位弹簧座，所述顶杆与所述换向杆接触，所述复位弹簧座设置在所述复位弹簧远离所述换向杆一端；所述ecu控制电流以使所述线圈通电后产生磁场闭合回路，磁力传导到所述基座，所述基座磁力吸引所述阀芯运动，进而驱动所述顶杆带动所述换向杆移动。
20.本发明还提供一种机油控制阀系统，该机油控制阀系统用于vvt油路，包括ecu、与所述ecu连接的机油控制阀，所述机油控制阀系统采用上述的控制机油控制阀系统流量的方法进行控制。
21.在其中一实施例中，所述机油控制阀包括换向杆、与所述换向杆连接的复位弹簧。
22.在其中一实施例中，所述机油控制阀还包括外罩、阀芯、线圈、顶杆、基座、阀套和复位弹簧座，所述外罩收容所述阀芯、所述线圈、所述顶杆和所述基座，所述线圈设置在所
述基座外侧，所述阀芯与所述基座配合收容所述顶杆，且所述阀芯与所述顶杆过盈配合，所述外罩与所述阀套轴向连接以密封所述外罩，所述阀套收容所述换向杆、所述复位弹簧和所述复位弹簧座，所述顶杆与所述换向杆接触，所述复位弹簧座设置在所述复位弹簧远离所述换向杆一端；所述ecu控制电流以使所述线圈通电后产生磁场闭合回路，磁力传导到所述基座，所述基座磁力吸引所述阀芯运动，进而驱动所述顶杆带动所述换向杆移动。
23.在其中一实施例中，所述阀套上设有进油口、第一油孔、第二油孔和第三油孔；所述进油口设置在所述阀套右侧壁上，机油自所述进油口进入所述阀套内；所述第一油孔、所述第二油孔和所述第三油孔并排间隔设置，且所述第一油孔设置在所述阀套靠近所述基座一侧，所述第三油孔设置在所述阀套靠近复位弹簧座一侧，所述第二油孔设置在第一油孔和第三油孔之间。
24.本发明提供的控制机油控制阀系统流量的方法，通过根据所述调取的目标相位调取相对应的pid预控参数，并计算所述负反馈调节参数与所述pid预控参数的和值；根据所述和值推导出所述机油控制阀的占空比，按照所述占空比调节电流以实时调节机油控制阀系统的机油流量；有效地降低系统的复杂程度和工作量。
附图说明
25.图1为本发明实施例控制机油控制阀系统流量的方法的步骤流程图；
26.图2为本发明实施例机油控制阀的结构示意图。
27.图中，外罩
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1、阀芯
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2、线圈
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3、顶杆
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4、基座
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5、阀套
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7、换向杆
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8、复位弹簧
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9、复位弹簧座
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10、进油口
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12、第一油孔
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13、第二油孔
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14、第三油孔
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15。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
29.请参图1和图2，本发明实施例中提供的控制机油控制阀系统流量的方法，该机油控制阀系统用于vvt油路，包括ecu、与所述ecu连接的机油控制阀，该方法的步骤如下：
30.s1：建立所述机油控制阀的目标相位表；
31.s2：所述ecu根据所述目标相位表选取对应的pid预控参数，并建立pid参数表；
32.s3：所述ecu采集所述机油控制阀的实时相位，
33.s4：所述ecu根据所述实时相位调取相对应的目标相位，并计算所述目标相位和所述实时相位的差值获得负反馈调节参数；
34.s5：根据所述调取的目标相位调取相对应的pid预控参数，并计算所述负反馈调节参数与所述pid预控参数的和值；
35.s6：根据所述和值推导出相应相位时所述机油控制阀占空比，并按照所述占空比调节电流以实时调节机油控制阀系统的机油流量。
36.需要说明的是，上述的方法基于机油控制阀实现控制机油流经vvt油路的流量，其中，ecu(electronic control unit)电子控制单元(图中未画出)，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器。它和普通的电脑一样,由微处理器(mcu)、存储器(rom、ram)、输入/输出接口(i/o)、模数转换器(a/d)以及整形、驱动等大规模集成电
路组成。用一句简单的话来形容就是“ecu就是汽车的大脑”。
37.在本实施例中，机油控制阀包括外罩1、阀芯2、线圈3、顶杆4、基座5、阀套7、换向杆8、复位弹簧9和复位弹簧座10。外罩1收容阀芯2、线圈3、顶杆4和基座5；线圈3设置在基座5外侧，阀芯2与基座5配合收容顶杆4，且阀芯2与顶杆4过盈配合，外罩1与阀套7轴向连接以密封外罩1，阀套7收容换向杆8、复位弹簧9和复位弹簧座10；顶杆4与换向杆8接触，复位弹簧9一端连接换向杆8，另一端连接复位弹簧座10。阀套7上设有进油口12、第一油孔13、第二油孔14和第三油孔15；进油口12设置在阀套7右侧壁上，机油自进油口12进入阀套7内；第一油孔13、第二油孔14和第三油孔15并排间隔设置，且第一油孔13设置在阀套7靠近基座5一侧，第三油孔15设置在阀套7靠近复位弹簧座10一侧，第二油孔14设置在第一油孔13和第三油孔15之间。
38.在步骤s1中，目标相位是ecu根据工况理论参数下vvt的相位，目标相位表则是ecu根据各工况理论参数确定vvt各不同的目标相位的集合。其中，工况理论参数包括：发动机转速，负荷，机油温度，水温，环境温度。
39.在步骤s2中，pid预控参数分别指：p为增益调节，i为积分差，d为微分式角度(相当于斜率)。
40.具体地，ecu根据工况理论参数获取换向杆8的相位，再按此工况参数下的相位选取对应的pid预控参数。不同的工况参数获得的换向杆8的相位不同，如此，便可以获取多个目标相位，同样也可以选取多个pid预控参数，将多个pid预控参数与多个目标相位按其一一对应的关系建立pid参数表。
41.在步骤s3中，实时相位是指在实际情况下(即，实际工作下的实时情况)换向杆8的相位。
42.具体地，ecu通过传感器实时侦测换向杆8的相位，并将该相位传输至ecu。
43.在步骤s4中，ecu根据传感器传输回的实时相位(即实时相位)以及实时工况调取此时对应的目标相位，并计算此时二者的差值以获得负反馈调节参数。
44.在步骤s5中，根据步骤s4中调取的对应的目标相位，调取pid预控参数表中与该目标相位相对应的pid预控参数，并计算在步骤s4中获得的负反馈调节参数与相对应的pid预控参数的和值。
45.在步骤s6中，占空比是指通过pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制，在这里是指可变正脉冲宽度或占空比的方波信号)进行电流大小的控制，通过改变占空比值进而产生不同的电流值。ecu供给机油控制阀恒定的电压，机油控制阀通过pwm占空比方波信号控制，电流值越大，换向杆8运动行程越大，进而改变机油的流动方向和流量大小。
46.具体地，ecu根据占空比控制电流以使线圈3通电后产生磁场闭合回路，磁力传导到基座5，基座5磁力吸引阀芯2运动，进而驱动顶杆4带动换向杆8移动。当电磁力与复位弹簧9力值相等时，换向杆8处于平衡位置；当电磁力大于复位弹簧9力值时，换向杆8移动，复位弹簧9压缩，从而改变机油流量。
47.在换向杆8移动过程中，通过采用pid预控参数与负反馈调节的和值进行确定占空比以控制电流值的大小，无需增加vvt在不同调节角度下的控制修正。在小流量区域，电流值较小，换向杆8推力较小，对应复位弹簧9移动距离较小区间，复位弹簧9有效圈数较大，刚度较小，从而导致机油流量变化速率较大，vvt反应快、响应时间短，机油流量整体较小，不
至于引起vvt较大的超调，可以有效地保证在vvt小角度范围内进行调节，此时，由进油口12进入阀套7的机油自第三油孔15流出，再从第一油孔13进入后经第二油孔14排除；在大流量区域，电流值较大，换向杆8推力较大，对应复位弹簧9移动距离较大区间，复位弹簧9两侧的小螺距区间簧丝压并圈，中间大螺距区间簧丝未压并圈，进而刚度增加，导致流量变化速率较小，vvt反应快、响应时间短，从而使得机油流量不至于过大，不会引起vvt过大的超调量，可以有效地保证在vvt大角度范围内进行调节，此时，由进油口12进入阀套7的机油自第一油孔13流出，再从第三油孔15进入后经第二油孔14排除。因此，本发明可以靠硬件设计(即弹簧的刚性)最大化地平衡不同角度下vvt响应时间和超调量，有效地解决vvt在不同调节角度下，兼顾响应时间和超调量，使两者同时达到最优效果，改善油耗和排放，达到最佳的vvt调节效果；相对于现有技术中增加vvt在不同调节角度下的标定控制修正系统，减小控制系统复杂程度，减小vvt标定工作量。
48.请参考图2，本发明还提供一种机油控制阀系统，用于上述的控制机油控制阀系统流量的方法，包括ecu、与ecu连接的机油控制阀系统。
49.机油控制阀包括外罩1、阀芯2、线圈3、顶杆4、基座5、阀套7、换向杆8、复位弹簧9和复位弹簧座10。
50.外罩1收容阀芯2、线圈3、顶杆4和基座5；线圈3设置在基座5外侧，阀芯2与基座5配合收容顶杆4，且阀芯2与顶杆4过盈配合，外罩1与阀套7轴向连接以密封外罩1。
51.阀套7收容换向杆8、复位弹簧9和复位弹簧座10；顶杆4与换向杆8接触，复位弹簧9一端连接换向杆8，另一端连接复位弹簧座10。
52.阀套7上设有进油口12、第一油孔13、第二油孔14和第三油孔15；进油口12设置在阀套7右侧壁上，机油自进油口12进入阀套7内；第一油孔13、第二油孔14和第三油孔15并排间隔设置，且第一油孔13设置在阀套7靠近基座5一侧，第三油孔15设置在阀套7靠近复位弹簧座10一侧，第二油孔14设置在第一油孔13和第三油孔15之间。
53.工作时，ecu控制电流的大小以使线圈3通电后产生磁场闭合回路，磁力传导到基座5，基座5磁力吸引阀芯2运动，进而驱动顶杆4带动换向杆8移动，当电磁力与复位弹簧9力值相等时，换向杆8处于平衡位置。
54.具体地，ecu实时采集换向杆8的相位，计算与其对应的目标相位的差值获取负反馈调节参数，并根据此差值调取pid预控参数表中相对应的pid预控参数后，再计算实时状态下负反馈调节参数与相对应的pid预控参数的和值，从而推导出对应的占空比。ecu根据占空比控制电流值的大小；在小流量区域，电流值较小，换向杆8推力较小，对应复位弹簧9移动距离较小区间，复位弹簧9有效圈数较大，刚度较小，从而导致机油流量变化速率较大，vvt响应时间短，机油流量整体较小，不至于引起vvt较大的超调，可以有效地保证在vvt小角度范围内进行调节，此时，由进油口12进入阀套7的机油自第三油孔15流出，再从第一油孔13进入后经第二油孔14排除；在大流量区域，电流值较大，换向杆8推力较大，对应复位弹簧9移动距离较大区间，复位弹簧9两侧的小螺距区间簧丝压并圈，中间大螺距区间簧丝未压并圈，进而刚度增加，导致流量变化速率较小，从而使得机油流量不至于过大，不会引起vvt过大的超调量，可以有效地保证在vvt大角度范围内进行调节，此时，由进油口12进入阀套7的机油自第一油孔13流出，再从第三油孔15进入后经第二油孔14排除。因此，本发明可以靠弹簧的刚性最大化地平衡不同角度下vvt响应时间和超调量，通过换向杆8在不同位
置，改变机油的流动方向和流量，降低系统的复杂程度和工作量。
55.在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解的是，当元件例如层、区域或基板被称作“形成在”、“设置在”或“位于”另一元件上时，该元件可以直接设置在所述另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称作“直接形成在”或“直接设置在”另一元件上时，不存在中间元件。
56.在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。
57.在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
58.在本文中，用于描述元件的序列形容词“第一”、“第二”等仅仅是为了区别属性类似的元件，并不意味着这样描述的元件必须依照给定的顺序，或者时间、空间、等级或其它的限制。
59.在本文中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
60.在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
61.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。