2014年第2期零部件
国外内燃机
Delphi公司的新型电动凸轮轴相位调节器
【卢森堡】E.JacqueS.MafricaP.DavidS,Stoltz-Douchet
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摘要：Delphi公司的新型电动凸轮轴相位调节器能在不依赖机油压力的情况下，在宽广的范围内，快速而精确地调节凸轮轴相位，从而以极小的能量需求，为汽油机、荣油机和均质充量压燃发动机开发新型燃烧过程提供附加的自由度。此外，这种系统能满足起动-停车系统和混合动力系统在近似零转速的情况下调节轮轴相位的要求。
关键词：电动凸轮轴相位调节器
燃烧过程发动机
均质充量压燃
1起因
当今的凸轮轴相位调节器绝大多数是由发动机机油循环回路液力驱动的，因此，在发动机起动或极低温度等极端情况下是无法工作的，但在上述运行范围内，凸轮轴相位调节则极为有用，例如在起动停车运行时可用于解除气缸压缩。因而，未来的凸轮轴相位调节系统必须满足下列要求：(1)机油压力波动对其无影响；(2)在极低温度下仍能使用；（3)较小的能量需求；（4)在发动机起动时和起动-停车运
行中也能调节凸轮轴相位；(5)能解除气缸压缩和消除节流；（6)具备较高的调节速度（超过250°CA/s）；(7)具有宽广的凸轮轴相位调节范围(超过100CA/s)；(8)具有较高的调节精度（土1°CA)；(9)在供电中断的情况下，仍具有功能可靠性；（10)具有高耐久性；(11)噪声低；(12)质量轻；(13)结构空间与液压凸轮轴相位调节器的相似；(14)易于制造；(15)成本低。满足上述要求就能被用于新型燃烧过程，例如自控点火、
均质充量压燃和汽油直接喷射压缩点火。 2技术选择
为满足上述要求，Delphi公司最终选择了以下系统的组合方案。
电动凸轮轴相位调节器（图1)由1个简单的三相无刷电动机驱动，具有简单的结构型式，并能提供高扭矩。集成的3个尔传感器能够实现精确的控制和位置识别。
选择由电压脉冲驱动并类似行星齿轮传动的变速器，其调节传动机构与电动机相连接。调节传动机构随凸轮轴转速旋转，而调节器保持不动。调节传动机构以不同的转速旋转，从而产生相位差。这种变速装置无间隙，工作噪声小，结构紧漆且易于装
万方数据
图1Delphi公司电动凸轮轴相位调节器
配。因变速比较大，并且电动机中有3个霍尔传感器，故达到了较高的位置调节精度（±1°CA)[2.3)。采用弹簧工作的机械式失效保护功能在断电时，能使调节器转动到固定的最终位置，
单独的电控单元从发动机电控单元的每条 CAN总线为2个相位调节器接受额定位置信号，并反馈实时位置信号和其他诊断信息。在系统起动时，调节器首先与曲轴传感器进行校准，并从这一刻
起随时识别凸轮轴对曲轴的精确位置。 3模拟模型
为了集成和优化上述技术，并达到目标值，已建立多个彼此相关的模拟模型（图2。在考虑扭矩、结构空间和成本目标值的情况下，采用电动机模型进行效率优化，此外，还需考虑电动机中霍尔传感器的位置布置。同时.根据测量技术采集到的电磁线圈待性进行相位调节设计也需应用这种模型。
链传动的拉力由变速器中机油润滑的滑动轴承承受，因此，变速器并不承受横向力。在不同机油循环回路状况下，应用Amesim液压动力学模型，对这