内燃机的控制装置及内燃机的相位可变装置的利记博彩app

专利名称：内燃机的控制装置及内燃机的相位可变装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及内燃机的控制装置及内燃机的相位可变装置。
背景技术：
作为现有内燃机的可变气门装置，有本申请人已提出申请的例如下面的专利文献 1中记载的可变气门装置。对该可变气门装置的概要进行说明。该可变气门装置在向内燃机低负载状态或者 减速状态转变时，将进气门变换为零提升、排气门不是零提升而处于最小工作角并且将最 大提升相位变换为活塞的下死点附近，从而构成所谓的疑似气缸休止状态(疑似気筒休止 状態)，由此，能够降低泵气损失。专利文献1 日本特开2002-295274号公报(参照0070 0072段)但是，在上述现有的内燃机的可变气门装置中，如上所述，对于疑似气缸休止状态 中的静音性及、变换进气门和排气门的提升量和提升相位等的过渡期内的静音性，未充分
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发明内容
本发明是鉴于上述现有技术的现状而作出的，在第一方面发明的内燃机的控制装 置中，该内燃机具备能够使进气门的提升量至少变化为规定提升量和零提升的提升量可变 机构、以及能够使排气门的提升相位变化的相位可变机构，所述内燃机的控制装置的特征 在于，在内燃机运转中，当存在使至少一部分气缸休止的要求的情况下，通过所述提升量可 变机构使进气门的提升量变化为零提升，并且通过所述相位可变机构使提升相位变化，以 便将排气门的开阀时期设为从活塞下死点位置提前角度的第一位置并将闭阀时期设为从 下死点滞后角度的第二位置，并且使所述第一位置和第二位置相比下死点位置更靠近上死 点位置。第二方面发明的内燃机的控制装置，其具备能够使进气门的提升量至少变化为规 定提升量和零提升的提升量可变机构、以及能够使排气门的提升相位变化的相位可变机 构，所述内燃机的控制装置的特征在于，在内燃机运转中，当存在使至少一部分气缸休止的 要求的情况下，通过所述提升量可变机构使进气门的提升量变化为零提升后，通过所述相 位可变机构使提升相位变化，以使排气门的开阀时期成为从活塞下死点位置提前角度的第 一位置并使闭阀时期成为从下死点滞后角度的第二位置。第三方面发明的内燃机的相位可变装置，其用于具有提升量可变机构的内燃机， 以改变排气门的提升相位，在内燃机运转中存在使至少一部分气缸休止的要求的情况下， 所述提升量可变机构使进气门的提升量变化为零提升，所述内燃机的相位可变装置的特征 在于，具有如下的提升相位可变范围，即，将排气门的开阀时期设为从活塞下死点位置提前 角度的第一位置并将排气门的闭阀时期设为从下死点滞后角度的第二位置，并且能够使所 述第一位置和第二位置相比下死点更靠近上死点。
根据本发明，能降低内燃机驱动中的缸内峰值压力，从而能够提高气缸停止状态 下的静音性。


图1是本发明的可变气门装置的实施方式中提供的内燃机的概略图；图2是表示该实施方式中提供的提升量可变机构和进气侧相位可变机构及排气 侧相位可变机构的立体图；图3(A)及(B)是通过提升量可变机构进行零提升控制时的动作说明图；图4(A)及(B)是通过该提升量可变机构进行最大提升控制时的动作说明图；图5是该实施方式中的进气门的阀提升量和工作角及配气正时特性图；图6是该实施方式中提供的进气侧相位可变机构(排气侧相位可变机构)的剖面 图；图7是表示由进气侧相位可变机构带来的最大滞后角状态的图6的A-A线剖面 图；图8是表示由进气侧相位可变机构带来的最大提前角控制状态的图6的A-A线剖 面图；图9是表示根据该实施方式的控制装置进行控制的流程图；图10(1)是稳定行驶时的进气门和排气门的开闭正时特性图及PV线图、(2)是在 截断燃料时的进气门和排气门的开闭正时特性图及PV线图；图11表示过渡状态变化，(3)是燃料截断后的进气门提升量减少途中的进气门和 排气门的开闭正时特性图及PV线图、(4)是对进气门进行了零提升控制时的进气门和排气 门的开闭正时特性图及PV线图；图12同样表示过渡状态变化，(5)是将排气门的提升相位控制到提前角侧的途中 的进气门和排气门的开闭正时特性图及PV线图、(6)是排气门的提升相位中心成为下死点 时的进气门和排气门的开闭正时特性图及PV线图；图13是作为该实施方式的参考例而表示的图，是使排气门的开阀时期和闭阀时 期靠近下死点侧时的排气门的开闭正时特性图及PV线图；图14是作为该实施方式的参考例而表示的图，是将进气门控制为零提升之后将 排气门的提升相位中心控制为下死点时的进气门和排气门的开闭正时特性图及PV线图；图15表示第二实施方式，是使排气门的闭阀时期相比开阀时期从下死点离开时 的开闭正时特性图及PV线图。附图标记说明
02曲轴06小齿轮机构07电动马达1提升量可变机构2进气侧相位可变机构3排气侧相位可变机构4进气门5排气门6驱动轴20驱动马达22控制装置31a、31b第一、第二偏置弹簧32叶片部件55、56螺旋弹簧
具体实施例方式下面，根据附图详述本发明的内燃机的可变气门装置及可变气门系统的实施方 式。该实施方式表示在所谓四冲程多气缸内燃机中适用于进气侧和排气侧的装置。首先，根据图1对本发明的内燃机整体的概要构成进行说明，其具备在形成于气 缸体SB内的缸膛内上下滑动自如地设置的活塞01、在缸盖SH的内部分别形成的进气口 IP 及排气口 EP、滑动自如地设置于该缸盖SH内并开闭上述进气口 IP、排气口 EP的开口端的 一对进气门4、4及排气门5、5，每一气缸分别具备一对所述进气门4、4及排气门5、5。上述活塞01经由连杆03与曲轴02连结，并且，在活塞01的顶面和缸盖SH的底 面之间形成有燃烧室04。在与上述进气口 IP连接的进气管I的进气歧管Ia上游侧的内部设置有控制吸入 空气量的节气门SV，并且，在下游侧设置有未图示的燃料喷射阀。另外，在上述缸盖SH的大 致中央设置有火花塞05。上述曲轴02经由小齿轮机构06通过也作为起动马达利用的电动马达07被辅助 驱动。另外，该电动马达07在车辆减速时产生再生制动，并且，通过产生的再生电力对未图 示的蓄电池电源充电。而且，上述可变气门装置如图1及图2所示，具备对上述两个进气门4、4的阀提 升量及工作角即开阀时期进行控制的提升量可变机构(VEL) 1、控制进气门4、4的提升相位 (开闭正时)的进气侧相位可变机构(VTC)2、以及控制上述两个排气门5、5的提升相位(开 闭正时)的排气侧相位可变机构(VTC) 3。上述提升量可变机构1是与本申请人之前已提出申请的例如日本特开 2003-172112号公报等中记载的机构相同的构成，因此，简单地进行说明。该提升量可变机 构1具备旋转自如地支承于缸盖SH上部的轴承的中空状驱动轴6、通过压入等固定设置 于该驱动轴6的偏心旋转凸轮即驱动凸轮7、摆动自如地支承于驱动轴6的外周面并与配设 于各进气门4、4上端部的气门挺柱8的顶面滑接以使各进气门4、4进行打开动作的两个摆 动凸轮9、9、以及在驱动凸轮7和摆动凸轮9、9之间连结并将驱动凸轮7的旋转力作为摆动 凸轮9、9的摆动力进行传递的传递机构。上述驱动轴6经由设于一端部的正时链轮30和未图示的正时链条从上述曲轴02 被传递旋转力，其旋转方向设定为图2中的顺时针方向(箭头方向)。上述驱动凸轮7呈大致环状，通过在内部沿轴向形成的驱动轴插通孔使驱动轴6 贯通并固定在该驱动轴6上，并且，凸轮主体的轴心从驱动轴6的轴心向径向偏移规定量。如图2及图3等所示，上述两个摆动凸轮9呈相同形状的大致雨滴状，在圆环状凸 轮轴10的两端部一体设置，并且，该凸轮轴10经由内周面旋转自如地支承于驱动轴6。另 外，该摆动凸轮9形成有在底面形成有凸轮面9a的凸轮轴10的轴侧的基圆面、从该基圆 面向凸轮鼻状部侧以圆弧状延伸的斜坡面、以及从该斜坡面与在凸轮鼻状部的前端侧具有 的最大提升的顶面连结的提升面，该基圆面、斜坡面及提升面根据摆动凸轮9的摆动位置 与各气门挺柱8顶面的规定位置抵接。上述传递机构具备配置在驱动轴6上方的摇臂11、连结该摇臂11的一端部Ila 和驱动凸轮7的连结臂12、以及连结摇臂11的另一端部lib和摆动凸轮9的连结杆13。上述摇臂11构成为，在中央具有的筒状基部通过支承孔旋转自如地支承于后述的控制凸轮，并且，一端部Ila通过销14旋转自如地连结在连结臂12上，而另一端lib经 由销15旋转自如地连结在连结杆13的一端部13a上。上述连结臂12在直径较大的圆环状基部12a的中央位置，形成有上述驱动凸轮7 的凸轮主体旋转自如地嵌合的嵌合孔，并且，突出端12b通过上述销14与摇臂的一端部Ila连结。上述连结杆13的另一端部1 通过销16旋转自如地连结在摆动凸轮9的凸轮鼻 状部上。另外，在驱动轴6的上方位置，在相同轴承上旋转自如地支承有控制轴17，并且， 在该控制轴17的外周固定有控制凸轮18，该控制凸轮18滑动自如地嵌入上述摇臂11的支 承孔中并构成摇臂11的摆动支点。上述控制轴17与驱动轴6平行地配设在内燃机前后方向上，并且，通过驱动机构 19被旋转控制。另一方面，上述控制凸轮18呈圆筒状，轴心位置从控制轴17的轴心偏移规定量。上述驱动机构19由固定在未图示的壳体一端部的驱动马达20和在壳体内部设置 并向上述控制轴17传递驱动马达20的旋转驱动力的滚珠丝杠传递装置21构成。上述驱动马达20由比例型DC马达构成，根据来自检测内燃机运转状况的控制装 置22的控制信号进行驱动。上述滚珠丝杠传递装置21主要由如下部件构成与驱动马达20的驱动轴大致同 轴配置的滚珠丝杠轴23、与该滚珠丝杠轴23的外周旋合的移动部件即滚珠螺母M、沿直径 方向与上述控制轴17的一端部连结的连结臂25、以及连结该连结臂25和上述滚珠螺母M 的连结部件沈。上述滚珠丝杠轴23在除两端部之外的整个外周面上以螺旋状连续形成规定宽度 的滚珠循环槽，并且，一端部与驱动马达20的驱动轴结合，通过该结合向上述滚珠丝杠轴 23传递驱动马达20的旋转驱动力，并且容许滚珠丝杠轴23在轴向上稍微移动。上述滚珠螺纹M形成为大致圆筒状，在内周面上以螺旋状连续形成有与上述滚 珠循环槽一同转动自如地保持多个滚珠的导向槽，并且，通过各滚珠将滚珠丝杠轴23的旋 转运动转换为滚珠螺母M的直线运动，同时提供轴向的移动力。另外，在上述滚珠丝杠轴 23的外周前后位置，设置有对滚珠螺母M向零提升方向施力的第一偏置弹簧31a和向最大 提升量(图5中的U)方向施力的第二偏置弹簧31b，在内燃机停止时，通过上述两个偏置 弹簧31a、31b的弹力，如图5所示，上述滚珠螺母M机械地被保持在适合于内燃机起动性 的中间提升(图5中的L2)位置。上述控制装置22输入来自曲轴转角传感器27的曲轴转角信号和内燃机转速信 号、利用空气流量计检测到的内燃机负载信号、油门开度信号、车速信号、齿轮位置信号等， 检测当前的内燃机运转状况，并向上述驱动马达20输出控制信号。而且，伴随上述驱动马达20的正反旋转驱动，上述滚珠螺母M在滚珠丝杠轴23 上向轴向移动，经由控制轴17等对进气门4、4的气门提升量L及工作角D在从图5所示的 零提升量L0、零工作角DO到最大提升量L3、最大工作角D3之间连续进行控制。下面，说明提升量可变机构1的具体动作。首先，在内燃机起动时，对点火开关进 行接通操作，驱动电动马达07，并开始转动曲轴时，从控制装置22尚未向驱动马达20通电。因此，滚珠螺母M处于通过上述两个偏置弹簧31a、31b的弹力被保持在中间位置的状态， 进气门4、4的气门提升量成为上述中间提升(U)，因此能够获得良好的起动性。然后，变为内燃机的低负载区域或车辆的减速状态时，通过从上述控制装置22向 驱动马达20通电而使其旋转，利用该驱动马达20的旋转转矩，使滚珠丝杠轴23向一方向 旋转时，滚珠螺母M向与驱动马达20接近的方向呈直线状移动，由此，控制轴17经由连结 部件39和连结臂25向一方向旋转。因此，控制凸轮18如图3A、3B(后视图)所示，轴心绕控制轴17的轴心以同一半 径旋转，厚壁部从驱动轴6向上方离开地移动。由此，摇臂11的另一端部lib和连结杆13 的枢支点，相对于驱动轴6向上方移动，因此，各摆动凸轮9经由连结杆13强制性地提升凸 轮鼻状部侧，从而使整体向图3所示的逆时针方向转动。因此，驱动凸轮7旋转，并经由连结臂12推起摇臂11的一端部Ila时，其提升量 经由连结杆13向摆动凸轮9及气门挺柱16传递，由此，进气门4、4，如图5所示，其气门提 升量成为零提升(LO)，并且工作角也变为DO。之后，从低负载区域向中间负载区域转变时，根据来自控制装置22的控制信号， 使驱动马达20反向旋转，若该旋转转矩向滚珠丝杠轴23传递并使其旋转，则伴随该旋转， 滚珠螺母M利用旋转力和第二偏置弹簧31b的弹力的合力，克服第一偏置弹簧31a的弹力 和气门反作用力，向相反方向直线移动。由此，控制轴17向图3中的逆时针方向(滚珠螺 母M从驱动马达20离开的方向)以规定量旋转驱动。因此，控制凸轮18的轴心被保持在相距控制轴17的轴心规定量的下方旋转角度 位置，厚壁部向下方移动。因此，摇臂11整体从图3的位置向顺时针方向移动，由此，各摆 动凸轮9经由连结杆13强制性地向下按压凸轮鼻状部侧，使整体向顺时针方向稍微转动。因此，驱动凸轮7旋转，并经由连结臂12推起摇臂11的一端部Ila时，其提升量 经由连结杆13向各摆动凸轮9及气门挺柱8传递，进气门4、4的提升量如图5所示，变为 小提升(Li)及中间提升(L2)，工作角也如Dl及D2那样变大。由此，进气门4、4的关闭时 期被控制在滞后角侧的下死点附近，由此，有效压缩比增高，燃烧变得良好。另外，新空气的 充填效率也提高，燃烧转矩也变大，从而能够实现顺畅地加速。另外，在被控制在中间提升(L2)附近时，通过进气侧相位可变机构2对提升相位 进行提前角控制。由此，与排气门5、5的气门重叠量变大，泵气损失降低，因此油耗降低。从该中间负载区域向高负载区域转变时，根据来自控制装置22的控制信号，驱动 马达20进一步反向旋转，控制轴17使控制凸轮18进一步向逆时针方向旋转，如图4A、4B 所示，使轴心向下方转动。因此，摇臂11整体进一步向靠近驱动轴6的方向移动，另一端部 lib经由连结杆13对摆动凸轮9的凸轮鼻状部向下方按压，以使该摆动凸轮9整体以规定 量进一步向顺时针方向转动。因此，驱动凸轮7转动，并经由连结臂12推起摇臂11的一端部Ila时，其提升量 经由连结杆13向摆动凸轮9及气门挺柱8传递，该气门提升量如图5所示，从L2进一步向 L3连续增大，并且工作角也从D2连续增大到D3。即，进气门4的提升量根据内燃机的运转状况，从零提升量LO连续变化到大提升 L3，因此，各进气门4的工作角也从零提升角DO连续变化到大提升角D3。上述进气侧相位可变机构2是所谓叶片式相位可变机构，如图6及图7所示，具备向上述驱动轴6传递旋转力的正时链轮30、在上述驱动轴6的端部固定并在正时链轮 30内旋转自如地被收纳的叶片部件32、以及通过液压使该叶片部件32正向反向旋转的液 压回路33。另外，上述排气侧相位可变机构3也构成与上述进气侧相位可变机构2相同的结 构，并构成如下的具体结构。上述正时链轮30构成为具有旋转自如地收纳上述叶片部件32的壳体；34、封闭该 壳体；34的前端开口的圆板状前盖35、以及封闭壳体；34的后端开口的大致圆板状后盖36，这 些壳体；34及前盖35、后盖36通过四根小径螺栓37从驱动轴6的轴向一体地被拧紧固定。上述壳体34呈前后两端形成有开口的圆筒状，在内周面的周向的约90°位置，朝 向内侧突出地设置有四个隔壁即导向板(一)3如。各导向板3 横截面呈大致梯形，在大致中央位置，沿轴向贯通形成有上述各螺 栓37的轴部插入的四个螺栓插通孔34b，并且，在沿轴向在各内端面的高位部位置开设切 口而形成的保持槽内，嵌合保持有二形密封部件38和将该密封部件38向内侧按压的未图 示的板簧。上述前盖35形成为圆盘板状，在中央开设有孔径较大的支承孔35a，并且在外周 面的与上述壳体34的各螺栓插通孔对应的位置，开设有未图示的四个螺栓孔。上述后盖36构成为，在后端侧一体地设置有上述正时链条啮合的齿轮部36a，并 且，在大致中央沿轴向贯通形成有大径的轴承孔36b。上述叶片部件32具备在中央具有螺栓插通孔的圆环状叶片转子32a、和在该叶 片转子3 外周面的周向上的大致90°位置一体地设置的四个叶片32b。上述叶片转子3 构成为，前端侧的小径筒部旋转自如地支承于上述前盖35的支 承孔35a，并且，后端侧的小径圆筒部旋转自如地支承于上述后盖36的轴承孔36b。另外，叶片部件32通过从轴向插入上述叶片转子3 的螺栓插通孔中的固定螺栓 39，从轴向固定在驱动轴6的前端部。上述各叶片32b中的三个形成为比较细长的长方体形状，剩下的一个形成为比较 大的梯形，上述三个叶片32b各自的宽度被设定为大致相同，与此相对，剩下的一个叶片 32b的宽度被设定为比上述三个叶片的宽度大，从而取得叶片部件32整体的重量平衡。另外，各叶片32b配置在各导向板3 之间，并且，在各外面的沿轴向形成的细长 保持槽内，分别嵌入并保持有与上述壳体；34的内周面滑接的二形密封部件40及向壳体34 的内周面方向按压该密封部件40的板簧。另外，在各叶片32b的与上述驱动轴6的旋转方 向的相反的一侧的各自的一侧面分别形成有大致圆形的两个凹槽32c。另外，在该叶片32b的两侧和各导向板3 的两侧面之间，分别隔成提前角室即提 前角室41和滞后角室即滞后角室42，所述提前角室41和所述滞后角室42分别具有四个。上述液压回路33如图6所示，具有对上述各提前角室41供给或排出工作油的液 压的第一液压通路43和对上述各滞后角室42供给或排出工作油的液压的第二液压通路44 这两个系统的液压通路，在这两个液压通路43、44上，经由通路切换用电磁切换阀47分别 连接有供给通路45和排放通路46。在上述供给通路45中设置有压送油盘48内的油的单 向油泵49，并且排放通路46的下游端与油盘48连通。上述第一、第二液压通路43、44在圆柱形通路构成部49的内部形成，该通路构成部49的一端部从上述叶片转子32a的小径筒部向内部的支承孔32b内插入而配置，并且， 另一端部与上述电磁切换阀47连接。另外，在上述通路构成部49的一端部的外周面和支承孔14d的内周面之间，嵌入 并固定有将各液压通路43、44的一端侧之间隔开地密封的三个环状密封部件27。上述第一液压通路43具备在上述支承孔32b的驱动轴6侧的端部形成的油室 43a、和在叶片转子32a的内部大致呈放射状地形成并连通油室43a和各提前角室41的四 条分歧路径43b。另一方面，第二液压通路44具备止于通路构成部49的一端部内且在该端部的外 周面上形成的环状室44a、和在叶片转子32a的内部弯曲形成为大致L形并将上述环状室 44a和各滞后角室42连通的第二油路44b。上述电磁切换阀47是四口三位型电磁切换阀，内部的阀体对各液压通路43、44和 供给通路45及排放通路46进行相对地切换控制，并且，根据来自上述控制装置22的控制 信号，上述电磁切换阀47进行切换动作。该控制装置22是与提升量可变机构1通用的结构，如上所述，根据各种传感器种 类检测内燃机运转状况，并且，根据来自上述曲轴转角传感器27及驱动轴角度传感器观的 信号，检测正时链轮30和驱动轴6的相对旋转位置。而且，根据上述电磁切换阀47的切换动作，在内燃机起动时向上述滞后角室42供 给工作油，然后向提前角室41供给工作油。另外，在上述叶片部件32和壳体34之间，设有相对于该壳体34限制叶片部件32 的旋转及解除该限制的固定装置即锁固机构。S卩，如图6所示，该锁固机构构成为具有在上述宽度大的一个叶片32b和后盖36 之间设置且沿上述叶片32b内部的驱动轴6的轴向形成的滑动用孔50、在该滑动用孔50的 内部滑动自如地设置的有盖圆筒状锁销51、设置于在上述后盖36所具有的固定孔内固定 的横截面为杯状的卡合孔构成部52并对上述锁销51的锥形前端部51a进行卡脱的卡合孔 52a、以及被在上述滑动用孔50的底面侧固定的弹簧保持器53保持并对锁销51朝向卡合 孔5 方向施力的弹簧部件M。另外，经由未图示的油孔向上述卡合孔5 供给上述提前角室41或滞后角室42 内的液压。而且，在上述叶片部件32旋转到最滞后角侧的位置，上述锁销51的前端部51a利 用上述弹簧部件M的弹力与卡合孔5 卡合，以便将正时链轮30和驱动轴6的相对旋转 锁定。另外，利用从上述提前角室41或滞后角室42向卡合孔52内供给的液压，锁销51进 行后退移动，从而解除锁销51与卡合孔52a的卡合。另外，在上述各叶片32b的一侧面和与该侧面相对的各导向板34a的相对面IOb 之间，分别配置有将叶片部件32向滞后角侧施力以使其旋转的施力装置即一对螺旋弹簧 55、560这两个螺旋弹簧55、56如图7、图8所示，分别独立地形成且相互并列形成，并且， 各自的轴向长度(线圈长度)设定为比上述各叶片32b的一侧面和导向板34a的相对面 IOb之间的长度大，且两者都被设定为相同的长度。各螺旋弹簧55、56以最大压缩变形时相互不接触的轴间距离并列设置，并且，各一端部通过嵌合在各导向板34a的凹槽32c中的未图示的薄板状保持器连结。下面，对进气侧相位可变机构2和排气侧相位可变机构3的动作进行说明，因为是 相同的动作，故以进气侧相位可变机构2为代表对其动作进行说明。首先，内燃机停止时，停止从控制装置22对电磁切换阀47输出控制电流，阀体将 供给通路45和滞后角侧的第二液压通路44连通。因此，通过供给液压，叶片部件32欲向 滞后角侧旋转，但是内燃机转速变为零时，油泵49的液压不作用，供给液压也变为零。在此，叶片部件32通过上述各螺旋弹簧55、56的弹力，如图7所示，向与驱动轴6 的旋转方向(箭头方向)相反的逆时针方向旋转。由此，叶片部件32变为最大宽度的叶片 32b与导向板3 的提前角室41侧的侧面抵接的状态，正时链轮30和驱动轴6之间的相对 旋转相位变更到最大滞后角侧(默认位置)。S卩，内燃机停止时的各进气门4、4通过提升量可变机构1以中间提升L2且通过进 气侧相位可变机构2在最滞后角位置稳定地被保持，闭阀时期(IVC)变为活塞下死点附近。 另一方面，排气门5、5通过排气侧相位可变机构3被稳定地保持在最滞后角位置，并靠近正 常的配气正时。因此，即使在从提升量可变机构1和进气侧相位可变机构2、排气侧相位可 变机构3的动力源即电气系统或液压系统得不到变换动力的情况下，也具有能够进行内燃 机的驱动的失效保护功能。接着，内燃机起动时，即对点火开关进行接通操作，旋转驱动电动马达07，使曲轴 02旋转时，在该转动曲轴初期，上述进气门4、4的闭阀时期仍维持在下死点附近。然后，车辆开始行驶，进入预热，例如向规定的低/中间负载区域转变时，根据来 自控制器22的控制信号，电磁切换阀47动作，连通供给通路45和第一液压通路43，并且连 通排放通路46和第二液压通路44。因此，此次滞后角室42内的液压通过第二液压通路44从排放通路46回到油盘48 内，该滞后角室42内变为低压，另一方面，向提前角室41内供给液压而变为高压。因此，叶片部件32伴随该提前角室41内的高压化，抵抗各螺旋弹簧55、56的弹 力，向图中顺时针方向旋转，将驱动轴6相对正时链轮30的相对旋转相位变换到提前角侧。 另一方面，提升量可变机构1被控制为稍大一点的工作角。由此，进气门4、4和排气门5、5 之间的气门重叠量变大。因此，泵气损失变小，能够谋求降低能耗。另外，向内燃机的正常的中间负载区域进而向高负载区域转变时，通过电磁切换 阀47的流路切换动作，叶片部件32如图7所示，提前角室41内的液压降低，相反滞后角室 42的液压上升，利用各螺旋弹簧55、56的弹力，将正时链轮30和驱动轴6的相对旋转相位 变换到滞后角侧。由此，与上述提升量可变机构1的最大提升量、最大工作角控制相结合， 将进气门4、4和排气门5、5之间的气门重叠量确保一定程度，并且使进气门4、4的闭阀时 期充分延迟，从而提高新空气的吸入效率(充填效率)。由此，可以提高内燃机的输出。下面，利用图9的控制流程图对通过上述控制装置22进行的具体控制进行说明。首先，在第一步骤中，在对点火开关进行接通操作而起动之后，输入来自上述各种 传感器的被输出的信息信号，读取当前的内燃机运转状况和车辆的运转状况。在第二步骤中，判断内燃机是否变为疑似气缸休止转变条件。即，判断是否变为车 辆减速状态或者内燃机低负载状态等。在此，当判断为尚未变为疑似气缸转变条件时，返回第一步骤，当判断为已变为上述条件时，进入第三步骤。在第三步骤中，计算排气门5、5的提前角目标角度(θ t)。通常排气门5、5的提升 相位(开闭)中心以下死点附近为目标角度。接着，在第四步骤中，先行进行对燃烧室的燃料截断控制，接着在第五步骤中向提 升量可变机构1输出进气门4、4的提升量减少变换信号即、将提升量和工作角设为零提升 的信号，同时，向进气侧相位可变机构2输出将进气门4的提升相位提前的变换信号，将进 气门4、4的提升相位控制在提前角侧。在第六步骤中，通过提升量可变机构1的位置传感器检测进气门4、4的实际提升 (工作角)，并且通过进气侧可变机构2的位置传感器检测进气门4、4的闭阀时期(IVC)。在第七步骤中，根据上述进气门4、4的IVC，产生过渡性泵气损失，因此，计算与其 抵消的上述电动马达07的辅助转矩。在第八步骤中，对算出的上述电动马达07的辅助转矩进行修正控制。在进气门4、 4变为零提升之前反复进行这一系列的处理，在第九步骤中判断两个进气门4、4是否变为
零提升。在第九步骤中，当判断为进气门4、4未变成零提升时回到第六步骤，当判断为变 为零提升时进入第十步骤。在第十步骤中，相对于排气侧相位可变机构3，输出变换信号，以使排气门5、5的 提升相位成为提前角目标角度(θ t)。接着，在第十一步骤中，检测上述排气侧相位可变机构3的实际相位(排气门的开 阀时期EV0、闭阀时期EVC)。然后，在第十二步骤中，根据上述排气侧相位可变机构3的实际相位即排气门5、5 的开阀时期即EV0、闭阀时期即EVC，产生过渡性泵气损失，因此，为了与其抵消而计算电动 马达07的辅助转矩。在第十三步骤中，对算出的上述电动马达07的辅助转矩进行修正控制。在排气门 5、5成为提前角目标角度(θ t)之前持续进行这一系列的处理。在第十四步骤中，判断两个排气门5、5是否达到提前角目标角度(θ t)，在此，当 判断为没有达到θ t时，返回第十一步骤，当判断为达到θ t时，判断为变为疑似气缸休止 状态，发动机制动(泵气损失)充分变小，在第十五步骤中，向变换器传送信号以使电动马 达07产生再生制动。根据该再生制动，实现所期望的减速运转，另外，通过再生电力对蓄电 池电源充分地充电。由此产生的充电量增大，作为通过电动马达07的马达运转的能量而使 用，从而能够降低作为车辆的油耗。下面，对与上述控制流程图对应的本实施方式的作用效果进行补充说明。图10 图12表示判断上述疑似气缸休止转变情况、直至实际转变到疑似气缸休 止之前的过渡步骤。S卩，图10(1)表示完成疑似气缸休止转变的判断之前的运转，例如在高速公路上 仅靠内燃机的驱动力稳定行驶的状态。排气侧相位可变机构3将排气门5、5控制在滞后角 侧相位，成为内燃机运转的正常的配气正时控制。另一方面，进气门4、4变为小工作角Dl，通过进气侧相位可变机构2控制在提前角 位置，闭阀时期(IVC)也比下死点充分提前，成为所谓的提早关闭米勒循环(早閉c S寸4夕卟)。该情况下，可以在节气门SV几乎全开的状态下通过配气正时控制吸入空气量，因 此，如上述(1)的PV线图所示，几乎不产生泵气损失，能够实现油耗低的内燃机运转。在此， 由多边形包围的面积为正功，据此产生内燃机转矩。然后，向( 的燃料截断(上述第四步骤)转变时，产生过渡性泵气损失。燃烧的 正功消失，因此，排气门5、5的开阀时期(EVO)之前的缸内压力变为大气压(1个气压)以 下，按照大气压基准来说则变为所谓的负压。另外，若变为上述EV0，则大致为大气压的排 气口 EP侧的废气通过排气门5、5向缸内流入。而且，超过活塞下死点时，再次通过排气门 5、5向缸内流入的废气再次排出。因此“2)的PV线图中，以三角形包围的面积(泵气损失 L2)成为过渡性泵气损失。车辆因上述泵气损失L2而产生负的转矩，因此施加利用电动马达07消除的电动 马达07的马达辅助L2相当量，由此转矩冲击被抑制。其次，在图11 (3)中，通过提升量可变机构1进一步减小进气门4、4的工作角D，通 过进气侧相位可变机构2使其稍微提前，在将进气门4、4的开阀时期(IVO)大致保持一定 的状态下，将闭阀时期(IVC)进一步提前。因此，PV线图中的IVC点(倾斜变化点)靠近 上死点位置(容积Vt点)，因此由三角形包围的面积(泵气损失U)增大。由此，电动马达 07的马达辅助力增加到与L3相当。再者，(4)中进气门4、4的提升量L变为零，并且工作角D也变为零时，泵气损失 L4的三角形进一步变大。由此，马达辅助力增大到与L4相当。接着，通过排气侧相位可变机构3，对排气门5、5开始进行向提前角侧的提升相位 控制(上述第十步骤以后)。对于排气门5、5，在图12(5)中，开阀时期EVO(第一位置)被提前角控制到上死点 和进气行程的下死点的中间附近。即，相距正时表上的EVO点的下死点的行程So变长。另 外，闭阀时期EVC(第二位置)从排气行程的上死点附近提前，因此相距下死点，行程&变长。其结果是，PV线图中的与EVO对应的对应容积Vo增加，与EVC对应的对应容积Vc 减小。由此，泵气损失L5的三角形面积减少。在此，在排气行程后半的上死点前变为EVC，因此，若活塞进一步上升，则从Vc向 Vt产生缸内压力的上升。另外，图12(6)中进一步通过排气侧相位可变机构3进行提前角控制，以使So = Sc，即开阀时期EVO(第一位置)和闭阀时期EVC(第二位置)相对下死点对称，即排气门5、 5的开闭的提升相位中心变为下死点的位置，EVO及EVC比排气行程的下死点更靠近上死
点ο在此，由于变为Vo = Vc,因此，泵气损失的三角形几乎消失，能够实现泵气损失的 大幅降低。排气门5、5处于EVO时的缸内压和大气压几乎一致，以在到达EVO后的下死点之 前的差压几乎不存在的状态吸入废气，从下死点到EVC以几乎不存在差压的状态再次排 出，因此，能够充分降低泵气损失。因此，能够得到所期望的大的再生电力，实现车辆油耗的降低。再者，由于反复进行吸入和再排出，因此，相对于在排气侧也具有气门停止机构的现有技术，不仅能够将构造 简化，而且并非在缸内封入相同气体，因此对缸内的所谓污染(二 $ )也是有效的。另外，在排气下游侧的催化剂转换器内废气反复进行给排气操作，因此，保温效果 高，而且也能够得到通过催化剂提高废气排放的转化性能的优点。在此，对上述图12(6)中的缸内峰值压力Pmax进行观察时，可知其被控制为比较 小的值。之所以这样是因为上述(6)的配气正时表EVO和EVC的位置比下死点更靠近上死 点，因此，活塞的So ( = Sc)长，故Vo ( = Vc)也比较大，从Vc (EVC点)到Vt (上死点)的 活塞的压缩行程短。因此，在该疑似气缸休止状态下，能够充分降低缸内峰值压力，因此能 够得到内燃机的振动抑制和静音效果。顺便提一下，图13表示EVO和EVC位于下死点和上死点的正中间位置的参考例。 在该情况下，从Vc (EVC点)到Vt (上死点)的压缩行程长，因此，Pmax变大，导致内燃机振 动也变大。再对图10 图12所示的变化过渡进行观察时，在达到零提升之前泵气损失即发 动机制动增大(L2 — L3 — L4)，然后通过排气侧相位可变机构3，对排气门5、5的提升相位 进行提前角控制，随着该控制，发动机制动减小(L4 — L5 — L6)。因此，虽然产生过渡性的车辆转矩的负转矩变化，但如上述那样，电动马达07以 与其抵消的正转矩进行辅助，因此，驾驶员难以受到转矩冲击。另外，在该实施方式中，先将进气门4、4控制为零提升之后，对排气门5、5的提升 相位进行控制以使提升中心为下死点。由此，能够抑制缸内气体在进气侧被排出。图14表示比进气门4、4被控制为零提升更早进行的、将排气门5、5的开闭提升中 心控制在下死点的参考例。在排气门5、5的EVC之后，活塞上升到排气行程的上死点，在变为Pmax之后立刻 打开进气门4、4，因此，在图中G的部分，高压气体回到进气系统，从而在进气系统产生噪音 而导致静音性恶化。与之相对，在该实施方式中，如图10(2)所示，抑制上述高压气体回到进气系统， 因此可提高静音性。这样的效果，除了将变换信号相比排气门5、5侧先向进气门4、4侧输出之外，通过 同时输出变换信号，将变换相应时间在排气门5、5侧相对延迟也能够得到。如上所述，在该实施方式中，在排气侧不使用构造复杂的进气侧的提升量可变机 构就能够实现疑似气缸休止状态，因此，能够谋求降低成本。另外，能够尽可能地降低上述 疑似气缸休止状态下的缸内峰值压力，因此，能够得到内燃机的静音性。[第二实施方式]图15表示第二实施方式，是关于内燃机从较高的旋转状态向疑似气缸休止转变 时的形态，将排气门4、4的闭阀时期(EVC)的行程即&设定为比开阀时期(EVO)的行程So
稍微长一些。通常，内燃机转速变高时，吸入空气及废气的惯性变大。另外，从排气门5、5的EVO到下死点之间的缸内压力，在转速低时以大致大气压吸 入，但是在变为高转速时，由于活塞的下降速度变快，因此，因废气的惯性而产生排出延迟， 使缸内压力变低。而且，到达下死点附近时，由于活塞速度急剧减速，因此压力再次恢复。
接着，活塞从下死点急剧上升时，此次因惯性而不能将缸内气体快速排出。特别是 因排气门5、5是所谓菌形气门，因此从伞形部侧向气门柱侧的流出阻力大，故迅速地排出 变得困难。其结果是，缸内压力相对大气压变高。而且，排气门5、5迎来闭阀时期时被急剧 地关闭，因此，缸内压力进一步上升。因此，PV线图中，被包围的面积即泵气损失增加。与之相对，像本实施方式那样，将EVC的行程即Sc设定为比EVO的行程So稍微长 一些时，如下侧的曲线所示，压力值下降，能够降低泵气损失。这样，随着转速的增加，通过 将Sc设定为相对So更长，能够抑制因转速上升而导致泵气损失增加，并抑制车辆的油耗恶 化。本发明，在上述各实施方式中应用了使用摆动凸轮9的连续提升量可变机构1，但 是也可以是使用立体凸轮使凸轮沿轴向移动以使提升量变化的机构，另外，也可以是使动 作凸轮逐级变化的机构等，并不限定于某一种机构。另外，作为内燃机以外的动力源，使用电动马达07，但是也可以适用于混合动力 车那样可以进行马达行驶的大型马达，而且也可以适用于仅具有电力再生的小型马达的车辆。对于根据上述实施方式把握的本发明的技术思想，在下面进行说明。[a]在第一方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，所述第一位 置处的相距下死点的提前角量和所述第二位置处的相距下死点的滞后角量大致相等。[b]在第一方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，使所述第二 位置处的相距下死点的滞后角量比所述第一位置处的相距下死点的提前角量大。[c]在第一方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，在内燃机转 速达到规定转速之前，进行控制以使所述开阀时期的第一位置处的相距下死点的提前角量 与闭阀时期的第二位置处的相距下死点的滞后角量大致相等，当内燃机转速达到规定转速 以上时，随着转速的增加，使所述第二位置处的相距下死点的滞后角量比所述第一位置处 的相距下死点的提前角量大。[d]在第一方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，当车辆成为 规定的减速状态时，使至少一部分气缸休止。[e]在第一方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，当内燃机成 为低负载状态时，使一部分气缸休止。[f]在第一方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，所述控制装 置搭载于以内燃机和电动马达为驱动源的车辆，当内燃机成为低负载状态时，使全部气缸 休止。[g]在第一方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，所述控制装 置搭载于以内燃机和电动马达为驱动源的车辆，在使至少一部分气缸休止的过渡期，控制 所述电动马达以使车辆的转矩变化减少。[h]在第一方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，在存在使至 少一部分气缸休止的要求的情况下，将所述相位可变机构控制在最大提前角位置。[i]在第二方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，使所述第二 位置处的相距下死点的滞后角量比所述第一位置处的相距下死点的提前角量大。[j]在第二方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，在内燃机转速达到规定转速之前，进行控制以使所述第一位置处的相距下死点的提前角量与所述第二 位置处的相距下死点的滞后角量大致相等，当内燃机转速达到规定转速以上时，随着转速 的增加，使所述第二位置处的相距下死点的滞后角量比所述第一位置处的相距下死点的提 前角量大。[k]在第二方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，当车辆成为 规定的减速状态时，使至少一部分气缸休止。[1]在第二方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，所述控制装 置搭载于以内燃机和电动马达为驱动源的车辆，在使至少一部分气缸休止的过渡期，控制 所述电动马达以使车辆的转矩变化减少。[m]在第二方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，在存在使至 少一部分气缸休止的要求的情况下，通过所述相位可变机构，将排气门的提升相位控制在 最大提前角位置。[η]在第三方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，排气门的 开阀时期成为所述第一位置、排气门的闭阀时期成为所述第二位置的状态为最大提前角位置。[ο]在第η方面发明所述的内燃机的控制装置的基础上，其特征在于，构成为在驱 动力未作用的状态下，相比最大提前角位置在滞后角侧稳定。[ρ] —种内燃机的可变气门系统，其特征在于，具备提升量可变机构，其能够使进气门的提升量至少变化为规定提升量和零提升；相位可变机构，其能够使排气门的提升相位变化；以及控制装置，在内燃机运转中，当存在使至少一部分气缸休止的要求的情况下，所述 控制装置如下进行控制通过所述提升量可变机构使进气门的提升量变化为零提升，并且 通过所述相位可变机构使提升相位变化，以便将排气门的开阀时期设为从活塞下死点位置 提前角度的第一位置并将闭阀时期设为从下死点滞后角度的第二位置，并且使所述第一位 置和第二位置相比下死点位置更靠近上死点位置。[q]在第ρ方面发明所述的内燃机的可变气门系统的基础上，其特征在于，在驱动 力未作用的状态下，所述提升量可变机构使进气门以比零提升大的提升量稳定。[r] 一种内燃机的可变气门系统，其特征在于，具有提升量可变机构，其能够使进气门的提升量至少变化为规定提升量和零提升；相位可变机构，其能够使排气门的提升相位变化；以及控制装置，在内燃机运转中，当存在使至少一部分气缸休止的要求的情况下，所述 控制装置如下进行控制通过所述提升量可变机构使进气门的提升量变化为零提升后，通 过所述相位可变机构使所述提升相位变化，以使排气门的开阀时期成为从活塞下死点位置 提前角度的第一位置并使闭阀时期成为从下死点滞后角度的第二位置。
权利要求
1.一种内燃机的控制装置，该内燃机具备能够使进气门的提升量至少变化为规定提升 量和零提升的提升量可变机构、以及能够使排气门的提升相位变化的相位可变机构，所述 内燃机的控制装置的特征在于，在内燃机运转中，当存在使至少一部分气缸休止的要求的情况下，通过所述提升量可变机构使进气门的提升量变化为零提升，并且通过所述相位可变机 构使提升相位变化，以便将排气门的开阀时期设为从活塞下死点位置提前角度的第一位置 并将闭阀时期设为从下死点滞后角度的第二位置，并且使所述第一位置和第二位置相比下 死点位置更靠近上死点位置。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述第一位置处的相距下死 点的提前角量和所述第二位置处的相距下死点的滞后角量大致相等。
3.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，使所述第二位置处的相距下 死点的滞后角量比所述第一位置处的相距下死点的提前角量大。
4.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在内燃机转速达到规定转速 之前，进行控制以使所述开阀时期的第一位置处的相距下死点的提前角量与闭阀时期的第 二位置处的相距下死点的滞后角量大致相等，当内燃机转速达到规定转速以上时，随着转 速的增加，使所述第二位置处的相距下死点的滞后角量比所述第一位置处的相距下死点的 提前角量大。
5.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，所述控制装置搭载于以内燃 机和电动马达为驱动源的车辆，在使至少一部分气缸休止的过渡期，控制所述电动马达以 使车辆的转矩变化减少。
6.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，在存在使至少一部分气缸休 止的要求的情况下，将所述相位可变机构控制在最大提前角位置。
7.一种内燃机的控制装置，其具备能够使进气门的提升量至少变化为规定提升量和零 提升的提升量可变机构、以及能够使排气门的提升相位变化的相位可变机构，所述内燃机 的控制装置的特征在于，在内燃机运转中，当存在使至少一部分气缸休止的要求的情况下，通过所述提升量可变机构使进气门的提升量变化为零提升后，通过所述相位可变机构 使提升相位变化，以使排气门的开阀时期成为从活塞下死点位置提前角度的第一位置并使 闭阀时期成为从下死点滞后角度的第二位置。
8.一种内燃机的相位可变装置，其用于具有提升量可变机构的内燃机，以改变排气门 的提升相位，在内燃机运转中存在使至少一部分气缸休止的要求的情况下，所述提升量可 变机构使进气门的提升量变化为零提升，所述内燃机的相位可变装置的特征在于，具有如下的提升相位可变范围，即，将排气门的开阀时期设为从活塞下死点位置提前 角度的第一位置并将排气门的闭阀时期设为从下死点滞后角度的第二位置，并且能够使所 述第一位置和第二位置相比下死点更靠近上死点。
9.如权利要求8所述的内燃机的相位可变装置，其特征在于，排气门的开阀时期成为 所述第一位置、排气门的闭阀时期成为所述第二位置的状态为最大提前角位置。
10.如权利要求9所述的内燃机的相位可变装置，其特征在于，构成为在驱动力未作用 的状态下，相比最大提前角位置在滞后角侧稳定。
全文摘要
本发明提供一种内燃机的控制装置及内燃机的相位可变装置，通过降低内燃机驱动中的缸内峰值压力，能够提高气缸停止状态下的静音性。在第二步骤中，当判断为内燃机变为疑似气缸休止转变条件时，在第三步骤中计算排气门的提前角目标角度(θt)，并进行控制以使排气门的提升相位(开闭)中心处于下死点附近。在第四步骤中进行燃料截断控制后，在第五步骤中输出将进气门的提升量和工作角设为零提升的信号，同时，输出使提升相位提前的变换信号。在第九步骤中，当判断为进气门变为零提升时，在第十步骤中以使排气门的提升相位成为提前角目标角度的方式输出变换信号。在第十四步骤中，当判断为两个排气门成为提前角目标角度时，变为疑似气缸休止状态。
文档编号F01L1/34GK102086787SQ20101057298
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月1日 优先权日2009年12月7日
发明者中村信, 北山亨, 原诚之助, 村上智之 申请人:日立汽车系统株式会社