专利名称：可变气门机构控制装置和控制方法
技术领域：
本发明涉及一种可变气门机构的控制装置和控制方法，该可变气门机构可在规定可变范围内连续改变内燃机(“发动机”)进气门或排气门(称之为“进气/排气门”)的升程特性量，诸如气门升程量/作动角、配气正时等。
背景技术：
在汽车内燃机领域中，传统上已经提出了各种可变气门机构，这些可变气门机构具有可变升程特性量，诸如进气/排气门升程量、作动角和配气正时等。有关可变配气正时的其他背景公开于未审日本专利申请出版物No.2002-54466和2005年1月18日授权的题目为“内燃机进气控制设备”的美国专利No.6,843,226中，这两个专利被共同转让。
反馈控制优选地根据升程特性量的检测值进行以高精度地将升程特性量保持在它们的目标值。如所述未审日本专利申请出版物No.2002-54466中描述的那样，这种反馈控制技术是公知的。简单地说，升程特性量的目标值根据发动机操作条件(负载、转数等)进行计算，等同于实际升程特性量值的检测值利用适当的传感器获得，并且可变气门机构驱动器的指令值根据这些目标值与检测值的偏差进行计算。
不过，如果在由于传感器故障或错误而不能精确获得检测值的传感器错误期间仍然继续进行反馈控制，那么实际升程特性量会与目标值很大的不同，而发生丧失发动机可操作性的风险。因此，在未审日本专利申请出版物No.2002-54466中，当传感器发生错误时，该系统转换为对于升程特性量可变范围的最大或最小值侧的开环控制。
不过，当升程控制量可变范围进一步扩展以进一步改善油耗成本(mileage)和输出时，作动角最小值40如图21所示会变得非常小。还有，如图22所示，作动角最大值41会变得非常大，致使汽缸内的残余气体过量。
发明内容
本发明鉴于这些问题而完成，其主要目的是在发生错误而不能获得精确的升程特性量检测值时、并因此不能根据这些检测值进行控制(反馈控制)时，改善发动机可操作性。
本发明具有可在规定可变范围内连续改变内燃机进气门或排气门升程特性量的可变气门机构，驱动所述可变气门机构的驱动器，以及用于获得所述升程特性量的检测值的检测装置。所述升程特性量目标值根据发动机操作条件进行计算，对所述检测装置的错误进行确定，且当所述检测装置正常时，相应于所述升程特性量的第一指令值根据所述目标值和所述检测值进行计算，并且该第一指令值被输出至驱动器。相反，当检测装置异常时，升程特性量第二指令值在包括所述可变范围中的各中间值的范围内进行设定，并且该第二指令值被输出至驱动器。
当检测装置异常时，从包括可变范围中各中间值的范围内选取的第二指令值被输出至驱动器，并使用升程特性量的中间范围值的操作成为可能。因此，与发生错误时升程特性量被保持为与机械连接器位置相对应的最大值或最小值的传统实例相比，在发生错误时，发动机的可操作性得以改善。
图1是升程作动角改变机构的简化透视图，该升程作动角改变机构是本发明可变气门机构的一项实例。
图2是调节所述升程作动角改变机构中的控制轴的可动范围的销和止动件的侧视图。
图3是图示所述升程作动角改变机构中的控制轴的可动范围的俯视图。
图4是根据本发明第一实施例的控制方框图。
图5是根据所述第一实施例的控制流程图。
图6是用于所述第一实施例中的发动机转数/作动角控制量图表。
图7是根据本发明第二实施例的控制方框图。
图8是根据所述第二实施例的控制流程图。
图9是用于所述第二实施例中的作动角/作动角控制量图表。
图10是根据本发明第三实施例的控制方框图。
图11是根据所述第三实施例的控制流程图。
图12是用于所述第三实施例中的作动角/作动角控制量图表。
图13是根据本发明第四实施例的控制方框图。
图14是根据所述第四实施例的控制流程图。
图15是包括所述第四实施例中由每排(bank)使用的作动角/作动角控制量图表的解释性示意图。
图16是根据本发明第五实施例的控制方框图。
图17是根据所述第五实施例的控制流程图。
图18是示出所述第五实施例中使用的相应于两排的正常控制量的偏差和比值的解释性示意图。
图19是包括用于所述第五实施例中的作动角/排间控制量偏差图表的解释性示意图。
图20是包括用作所述第五实施例的替代实例的作动角/排间控制量比值图表的解释性示意图。
图21是示出使用所述升程作动角改变机构样例性设定最小作动角的解释性示意图。
图22是示出使用所述升程作动角改变机构样例性设定最大作动角的解释性示意图。
图23是示出使用所述升程作动角改变机构样例性设定升程量的解释性示意图。
图24是示出使用所述升程作动角改变机构在最小气门升程量下的可操作范围的解释性示意图。
具体实施例方式
附图标记的说明10升程作动角改变机构(可变气门机构)12进气门13驱动轴15偏心凸轮16控制轴17控制凸轮18摇臂20摆动凸轮
25环形连杆(第一连杆)26杆形连杆(第二连杆)51马达(驱动器)53作动角传感器(检测装置)在下文中，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。作为根据本发明的可变气门机构，图1示出了升程作动角改变机构10，其中，进气门12的作动角和气门升程量(最大升程量)两者可连接变化；以及相位改变机构70，该机构可连续地改变进气门12的配气正时(开启/关闭正时)。这些机构10和70如所述未审日本专利申请出版物No.2002-54466所描述的那样已经公知，所以这里只作概述。每个汽缸设置有一对进气门12，气门挺杆19设置于每个进气门12的顶部。在这些气门挺杆19上方，其内部形成有润滑油通道的中空驱动轴13沿着汽缸列方向设置。旋转动力经由相位改变机构70从曲轴传送至驱动轴13，该驱动轴13被旋转驱动而与曲轴联接。在驱动轴13上，摆动凸轮20从外部装配于每个汽缸，从而实现摆动。每个摆动凸轮20分别具有一对凸轮部分20A，接触每个汽缸上的一对气门挺杆19的上表面，并且通过摆动该摆动凸轮20，进气门12经由凸轮部分20A和气门挺杆19上升，也就是，提升。
作动角改变机构10偏心地设置于驱动轴13的外圆周上，并具有与驱动轴13作为一个单元旋转的偏心凸轮15，沿着汽缸列方向、大致平行于驱动轴13设置的控制轴16，偏心地设置于控制轴16的外圆周上并且与该控制轴16作为一个单元旋转的控制凸轮17，于外部装配于外圆周表面上以形成控制凸轮17的圆柱表面从而实现摆动的摇臂18，将摇臂18的一端连接于偏心凸轮15的环形连杆(第一连杆)25，以及将摇臂18的另一端连接于摆动凸轮20的杆形连杆(第二连杆)26。环形连杆25的一端于外部装配于外圆周表面以形成偏心凸轮15的圆柱表面，从而可实现相对旋转，另一端经由第一连接销21连接于摇臂18的一端，从而可实现相对旋转。杆形连杆26的一端经由第二销28连接于摇臂18的另一端，从而可实现相对旋转，另一端经由第三销29连接于一凸轮部分20A，从而可实现相对旋转。偏心凸轮15的轴心与驱动轴13的轴心偏移一定量，而控制凸轮17的轴心与控制轴16的轴心偏移一定量。摆动凸轮20的轴颈部分20B和控制轴16经由未示出的轴承座通过汽缸盖可旋转地支承。控制轴16由用作驱动器的马达51旋转驱动，并且被保持在规定的旋转位置。在该实施例中，设置于马达51的输出轴51a上的蜗杆52是一种简单的结构，直接与同轴固定于控制轴16一端的蜗轮轮盘50相啮合。
采用这种结构，当驱动轴13与曲轴联动并且旋转时，环形连杆25经由偏心凸轮15几乎并行地运动，摇臂18围绕控制凸轮17的轴心摆动，并且摆动凸轮20经由杆形连杆26摆动，致使进气门12上升。此外，改变控制轴16的旋转角也会改变控制凸轮17的轴心位置，该轴心位置也是杆形连杆26的摆动中心，这又会改变摆动凸轮20的姿势。因此，相对于驱动轴的进气门12的作动角的中心相位(开启/关闭正时的相位)一般保持稳定，而进气门12的作动角(进气门开启/关闭正时)和气门升程量不断变化。
这种类型的作动角改变机构10易于润滑，并具有优异的耐用性和可靠性，并且因为其与偏心凸轮15、控制凸轮17的支承部分以及每个销为表面接触，所以改变作动角的阻力也被抑制为最小值。还有，因为驱动进气门12的摆动凸轮20与驱动轴13同轴设置，所以与驱动凸轮由不同于驱动轴13的轴进行支承的结构相比，具有优良的控制精度，并且装置本身紧凑，车装能力也优秀。而且，由于杆形连杆26放置成其几乎与发动机的上下方向对齐，所以向发动机侧面(图1中的左和右方向)的伸出量得以抑制。此外，由于该连接机构简单且在从驱动轴13到摆动凸轮20的传动路径上没有使用弹性件或其他驱动装置，因此少有损耗，从而导致优良的可靠性和持久性。
对于相位改变机构70，曲轴的旋转力经由未示出的正时带予以传送以实现可旋转地与曲轴相连的凸轮带轮71和驱动轴13的相对旋转，并且作为配气正时的进气门12的作动角的中心相位相关于曲轴连续地变化。在与凸轮带轮71作为一个单元旋转的外壳72的内部安装有公知的轮叶或花键机构(vane or spline mechanism)以及液压回路，用于沿超前角或滞后角方向旋转地驱动该驱动轴。
控制单元54根据诸如发动机转数信号、发动机负载信号、冷却水温度信号和工作油温度信号等检测信号的输入，存储并执行包括下述控制过程的各种发动机控制过程。与升程作动角改变机构10的升程特性量(气门升程量和作动角)相对应的控制轴16的角度由诸如作动角传感器(控制轴传感器)53等电位计进行检测。
如图2和3所示，作动角传感器53由固定于汽缸盖的托架55支承，并且对控制轴16的旋转角，更具体地说，对与控制轴16作为一个单元旋转的销53a的旋转角进行检测，并向控制单元54输出检测值(信号)。还有，旋转角调节销56固定于控制轴16的后部外圆周。该旋转角调节销56在设置于托架55上的一对止动件57之间移动，以便固定控制轴16。换句话说，控制轴16可机械和物理旋转的可旋转角度范围Δθ1通过旋转角调节销56和止动件对57从最小位置到最大位置进行限制和进行调节。因此，升程特性量的机械可变范围被限制于从最小值到最大值的范围内。
下面，将说明升程作动角改变机构10的控制程序的具体实施例。这些控制程序由所述控制单元54存储，并且每规定时段(例如，每10毫秒)重复执行。在下面的实施例中，使用作动角方便地描述升程特性量，但是，也可使用气门升程量。还有，相同的附图标记基本上应用于相同的过程，因此适当地省略了冗余的说明。
第一实施例将参照图4至6进行说明。在S(步骤)11/B(方框)11，等同于升程特性量目标值的目标作动角根据与发动机转数和所需发动机负载相对应的油门开度APO进行测算/计算(目标值计算装置)。所述发动机转数根据例如由公知曲轴转角传感器31得到的检测值进行计算。APO由例如检测油门踏板开度的油门开度传感器32进行检测。
在S12/B12，根据所述目标作动角和作为升程特性量的检测值的实际作动角，检测/确定作为检测装置的作动角传感器53的[任何]错误。实际作动角对应于作动角传感器53的检测值，并且根据该检测值进行计算。即使当反馈控制由于传感器本身的错误以外的原因诸如通信问题无法进行时，该步骤S12/B12也确定发生错误。
在S13/B13，作为检测装置的作动角传感器53的异常操作根据所述目标作动角和升程特性量的检测值或者实际作动角进行检测/确定。该实际作动角对应于传感器53的检测值，并且根据该检测值进行计算。即使当反馈控制由于传感器本身的错误以外的原因诸如通信问题无法进行时，步骤S12/B12也确定为发生错误。
在S14/B14，如图6所示，作为升程特性量的第二指令值的故障(错误)控制量根据发动机转数、参照预设并预存储的表示发动机转数/作动角控制量的图表进行计算。如图6所示，发动机转数越高，进气量变得越大，因此故障控制量也设定得较高。
在B15，根据在S12/B12确定的正常或异常确定结果，正常控制量或故障控制量作为作动角控制量被输出至作为升程作动角改变机构10的驱动器51的马达51(指令值转换装置)。换句话说，当正常时，正常控制量被输出至马达51，而当异常时，故障控制量被输出。马达51根据该作动角控制量操作以改变或保持控制轴16的旋转位置，因此控制作为升程特性量的进气门12的气门升程量和作动角。
根据该实施例，在作动角传感器53正常运行的正常运行条件下，正常控制值根据目标作动角与由作动角传感器53检测的实际作动角之间的偏差进行计算，然后输出至马达51以执行所述反馈控制。相反，当传感器错误发生并且反馈控制由于作动角传感器53的异常操作或故障无法根据传感器53的输出(实际作动角)进行时，在不使用实际作动角的情况下进行开环控制(open control)。不过，当出现这种传感器错误而输出至马达51的故障控制量如上所述根据发动机转数进行计算时，该值随发动机转数而变化。换句话说，该值在包括升程特性量可变范围中的各中间值的范围内根据该发动机转数进行计算。
采用这种方式，在传感器错误出现时所获得的可变范围内的中间值可用作故障控制量，因此，使用中间值用于升程特性量的操作能够进行。因此，与发生错误时升程特性量保持在对应于机械连接销位置的最大值或最小值的传统实例相比，即使在出现错误时，发动机的可操作性也会得以改善。尤其是，当升程特性量的可变范围增大或者当用于反馈控制的可变范围相对于受到机械方面限制的可变范围(例如，相对于对应于图3所示控制轴的范围Δθ1的范围)设定为较窄范围时，且如果进行升程特性量的机械可变范围的最大和最小值的开环控制，那么该控制对于造成操作故障的可变气门机构来说是非常有用的。
而且，在该第一实施例中，因为升程特性量只根据发动机转数而发生少许变化，所以控制简单并且具有优异的稳定性。这也可容易地应用于现有装置中，且因为与所述传统实例不同，升程特性值不根据作动范围在最大值和最小值之间进行转换，所以扭矩突增不会因为该转换而出现。
对于图7至9所述的第二实施例，在S14A/B14A，故障控制量根据目标作动角参照图9所示的预设定并预存储的作动角/作动角控制量图表进行计算。换句话说，故障控制量根据目标作动角进行计算。如图9所示，故障控制量基本上设定成随着目标作动角的增加而增加，且随着目标作动角的减小而减小，使得当故障发生时作动角顺随目标作动角。
在图10至12所示的第三实施例中，在S16/B16，与实际作动角相对应的故障控制量的学习值(learned value)根据在S13/B13计算得到的实际作动角和正常控制量和进行计算并存储。更具体地说，在图12中所示的作动角/作动角控制量图表中的预先设定并存储的各值相继地予以更新。且在S14B/B14B，故障控制量根据实际作动角和学习值进行计算。更具体地说，故障控制量通过从图12的图表查询各值而获得，图12的图表根据实际作动角在S16/B16不断地进行更新。
因此，根据第三实施例，当反馈控制在正常条件下进行时，学习值根据实际作动角和正常控制量进行计算，并且在发生故障时学习值用于获得故障控制量，所以在故障控制量进行计算时发生波动和随时间出现劣化的影响可被吸收或抵消，从而改善了传感器发生错误时设定故障控制量的精度。
对于下面描述的第四和第五实施例，升程作动角改变机构10已经分别应用于V型内燃机的左和右排1和2。此外，控制轴16、作动角传感器53、马达51等中的每个已被设置用于每排的升程作动角改变机构10。“-1”置于对应于一排即排1的过程内容的附图标记之后，而“-2”置于对应于另一排即排2的过程内容的附图标记之后，并且适当地省略了冗余的说明。
在图13至15所示的第四实施例中，用于所述第三实施例中的相同控制过程分别应用于排1和排2的升程作动角改变机构10。因此，如图15所示，针对排1和2分别预设定和预存储一个控制量图表。在正常情况下，该控制量图表根据目标作动角和正常控制量针对各排进行不断地更新，而在异常情况下，根据相应于各排的目标作动角参考该控制量图表以查询相应于该排的故障控制量。
第五实施例如图16至20所示。当两排的传感器都正常时，在S17/B17，针对两排对正常控制量偏差与目标作动角之间的关系进行计算并存储而作为的偏差学习值。更具体地说，如图18所示，对当前目标作动角下的正常控制量偏差(ΔH)进行计算，并根据该偏差ΔH，对图19所示的作动角/排间控制量偏差图表中的各值进行不断地更新。
并且，当在一排上发生传感器错误时，在S-14C-1，2/B-14C-1，2，根据目标作动角、偏差学习值和相应于另一排的正常控制量计算相应于所述一排的故障控制量。更具体地说，根据目标作动角参照图19所示的作动角/排间控制量偏差图表，而查询到对应于该目标作动角的排间偏差量学习值。通过对该排间偏差量学习值和相应于另一(正常)排的正常控制量进行相加或相减，相应于所述一排(发生错误的一排)的故障控制值得以计算。
作为该第五实施例的替代实例，可使用比值代替所述偏差。换句话说，当两排的传感器都正常时，在S17/B17，目标作动角和相应于两排的正常控制量的比值之间的关系进行计算并存储而作为比值学习值。更具体地说，如图18所示，对相应于当前目标作动角的正常控制量比值进行计算，并且根据该比值，图20所示的作动角/排间控制量比值图表中的各值被不断地更新。当一排上的传感器错误发生在时，在S14-C-1，2/B14-C-1，2，根据目标作动角、比值学习值和相应于另一排的正常控制量计算相应于所述一排的故障控制量。更具体地说，根据目标作动角参照图20所示作动角/排间控制量比值图表，对与该目标作动角相对应的排间控制量比值学习值进行计算，并且根据该排间控制量比值学习值和相应于另一(正常)排的正常控制量计算相应于所述一排(出现错误的一排)的故障控制值。
接下来，将结合前述实施例说明本发明的独特技术概念和操作效果。但是，本发明并不局限于所述实施例的内容，而是包括各种改进和变化。例如，在前述实施例中，可变气门机构应用于进气门，但是本发明也可类似地应用于用于排气门的可变气门机构。还有，在所述实施例中，本发明应用于升程作动角改变机构10，但是也可应用于诸如前述相位改变机构70等其他可变气门机构。此外，可变气门机构的驱动器并不局限于使用前述马达51等的电动型，而是也可以是液压驱动型。
(1)本发明提供了一种可变气门机构(升程作动角改变机构10/相位改变机构70)，能够连续地改变内燃机进气门12或排气门的在规定可变范围内的升程特性量；用于驱动该可变气门机构的驱动器(马达51)；以及用于获得所述升程特性量(气门升程量/作动角/配气正时)的检测值的检测装置(作动角传感器53)。本发明具有根据发动机工作条件计算所述升程特性量的目标值(目标作动角)的目标值计算装置(S11/B11)；根据所述目标值和检测值(实际作动角)计算所述升程特性量的第一指令值(正常控制量)的第一指令值计算装置(S13/B13等)；设定所述升程特性量的第二指令值(故障控制量)的第二指令值设定装置(S14/B14等)；确定所述检测装置的错误的错误确定装置(S12/B12等)，以及当所述检测装置正常时将所述第一指令值输出至所述驱动器而当发生错误时将所述第二指令值输出至所述驱动器的指令值转换装置(B15等)。
所述第二指令值设定装置根据包括所述可变范围内的各中间值的范围设定第二指令值。例如，在所述第一实施例中，如图6所示，作为第二指令值的故障控制量根据发动机转数改变，表明可变范围内的中间值可以获得而作为第二指令值。同样地，在其他实施例中，该第二指令值可变地控制，并且可获得一中间值作为该第二指令值。
因此，通过将可变范围内的中间值设定为第二指令值，即使当检测装置发生错误，使用各中间值用于升程特性量的操作变得能够进行。因此，与发生错误时升程特性量被保持于与机械连接器位置相对应的最大值或最小值的传统实例相比，发生错误期间发动机的可操作性得以改善。换句话说，即使在发生错误期间，也可在较大的发动机操作范围内(旋转/负载范围)确保稳定的可操作性。
例如，如图23所示，当在气门升程量非常低的设定条件42下确保作为升程特性量的气门升程量的宽可变范围时，不能在高转速范围获得预期的扭矩。作为参考，图24示出了气门升程量处于最小量的可操作范围43。此外，即使当用于反馈控制的可变范围相对于从处于机械连接器位置的最大值到最小值的机械可变范围设定为较窄范围，如果升程特性量开环控制为最大或最小值，那么会出现妨碍可操作性的风险，因此本发明所用的控制相对于这些可变气门机构来说是非常有用的。
(2)优选地，如图4至6所示的第一实施例中那样，第二指令值设定装置(S14/B14)根据发动机转数计算第二指令值，使得该第二指令值(故障控制量)在发动机转数较高时也较高。因此，通过提供基于发动机转数的简单计算过程，可有效地消除出现错误时高发动机转数期间发生的扭矩不充足的情况(见图23)。
(3)或者对于图7至9所示的第二实施例，所述第二指令值设定装置(S14A/S14B)根据所述目标值计算第二指令值，使得第二指令值(故障控制量)在所述目标值(目标作动角)较高时也较高。因此，通过即使当错误发生时根据目标值计算升程特性量，也可在宽操作范围内实现有利的操作。此外，由于正常运行操作期间使用的目标值被利用，所以控制上的负担较小并且更易于应用到现有控制装置中。
(4)或者对于图10至12所示的第三实施例，可设置有学习装置(S16/B16)，其计算并存储正常操作期间所述目标值与第一指令值之间的关系而作为学习值。所述第二指令值设定装置(S14B/S14A)根据所述目标值和学习值计算第二指令值。因此，通过学习正常操作期间目标值与第一指令值之间的关系，并且在错误发生时通过使用该学习值和目标值计算第二指令值，随时间劣化或波动的影响可被吸收或抵消，从而在设定第二指令值时改善精度并在错误发生时提高可操作性。
如同图13至15所示的第四实施例的情况，这种类型的控制可容易地应用于为V型内燃机排1和2设置的相应可变气门机构。
(5)如图16至20所示的第五实施例的情况，当至少两个可变气门机构10被提供并受控以获得相同的目标值(目标作动角)时，设置偏差学习装置(S17/B17)，其计算并存储在所述正常操作期间所述目标值与相应于两个可变气门机构的检测值之间的偏差ΔH之间的关系而作为偏差学习值。所述第二指令值设定装置(S14C-1，2/B14C-1，2)构造成使得一个可变气门机构的第二指令值根据所述偏差学习值、目标值和另一可变气门机构的第一指令值进行计算。
因为相应于发生错误的所述排的第二指令值(故障控制量)根据另一可变气门机构的第一指令值进行计算，或者更具体地说，根据相应于正常排的反馈控制量进行计算，所以第二指令值可根据操作条件以高精度进行计算。同样，由于第二指令值根据正常操作期间相应于两个可变气门机构的各第一指令值之间的偏差进行计算，所以两个可变气门机构之间的升程特性量方面的偏差以及随时间劣化和环境变化可被有利地吸收或抵消，从而进一步改善发生错误时的可操作性。
(6)如图16至20所示的第五实施例的替代实例的情况，设置有比值学习装置(S17/B17)，其计算并存储所述正常操作期间所述目标值与两个可变气门机构的检测值的比值之间的关系而作为比值学习值。而所述第二指令值设定装置(S14C-1，2/B 14C-1，2)构造成使得相应于一个可变气门机构的第二指令值根据所述比值学习值、目标值和另一可变气门机构的第一指令值进行计算。因此，通过使用一个比值，当发生错误时可操作性得以显著改善，与使用所述偏差的情况相同。
(7)应用于本发明的可变气门机构优选地如图1所示，即进气/排气门升程量和作动角是连续可变的升程作动角改变机构10。当使用这种升程作动角改变机构10时，进气量可在不依靠节气门的情况下宽范围地进行控制，这可明显地改善油耗成本和输出性能，而且同时，由于进气量会根据升程特性量的变化而出现大幅波动，所以在发生错误时，使用开环控制对可变范围的最小值侧或最大值侧进行控制同时试图确保宽可变范围会妨碍发动机的可操作性。因此，如上所述，本发明提供的控制在错误发生时是非常有效的。
结论虽然这里已经图示并说明了具体实施例，但是本领域普通技术人员应知，经计算以实现相同目的的任何结构可用于代替所示的具体实施例。本申请旨在覆盖本发明的任何改进或变化。因此，显然本发明仅由权利要求及其等同内容进行限制。
权利要求
1.一种可变气门机构控制装置，包括用于内燃机进气门或排气门的可变气门机构，其中所述可变气门机构的特性升程量可在规定范围内连续变化；用以驱动所述可变气门机构的第一驱动器；以及用以检测由所述可变气门机构中的第一驱动器设定的当前特性升程量的第一传感器；其中，所述可变气门机构控制装置适于控制所述第一驱动器以在正常操作模式期间在所述规定范围内改变所述特性升程量，而在所述第一传感器发生错误的错误操作模式期间在所述规定范围的子范围内改变所述特性升程量。
2.根据权利要求1所述的可变气门机构控制装置，其中所述子范围是包括所述规定范围的各中间值的子范围。
3.根据权利要求1所述的可变气门机构控制装置，其中所述可变气门机构控制装置适于控制所述第一驱动器以在正常操作模式期间根据相应于当前发动机操作条件的目标值和由所述第一传感器检测的当前特性升程量在规定范围内改变所述特性升程量。
4.根据权利要求1所述的可变气门机构控制装置，其中所述可变气门机构控制装置适于控制所述第一驱动器以在错误操作模式期间根据发动机转数在所述规定范围的子范围内改变所述特性升程量。
5.根据权利要求1所述的可变气门机构控制装置，其中所述可变气门机构控制装置适于控制所述第一驱动器以在错误操作模式期间根据相应于当前发动机操作条件的目标值在所述规定范围的子范围内改变所述特性升程量。
6.根据权利要求1所述的可变气门机构控制装置，其中所述可变气门机构控制装置适于存储正常操作模式期间相应于当前发动机操作条件的选定目标值与输出至所述第一驱动器的相应指令值之间的学习关系值，并且所述可变气门机构控制装置适于控制所述第一驱动器以在错误操作模式期间根据所述当前目标值和所述学习关系值在所述规定范围内改变所述特性升程量。
7.根据权利要求1所述的可变气门机构控制装置，其中还包括第二可变气门机构，所述第二可变气门机构具有第二驱动器和第二传感器；其中所述可变气门机构控制装置适于存储正常操作期间所述第一和第二传感器之间的、相应于当前发动机操作条件的当前目标值下的学习偏差值，而所述可变气门机构控制装置适于控制所述第二驱动器以在所述第二传感器出现错误的错误操作模式期间根据所述当前目标值、所述学习偏差值以及所述第一可变气门机构的第一驱动器的第一指令值在所述规定范围内改变特性升程量。
8.根据权利要求1所述的可变气门机构控制装置，其中还包括第二可变气门机构，所述第二可变气门机构具有第二驱动器和第二传感器；其中所述可变气门机构控制装置适于存储正常操作期间相应于当前发动机操作条件的当前目标值与所述第一和第二传感器的当前特性升程量输出值的当前比值之间的学习比值，而所述可变气门机构控制装置适于控制所述第二驱动器以在所述第二传感器出现错误的错误操作模式期间根据所述当前目标值、所述学习比值以及所述第一可变气门机构的第一驱动器的第一指令值在所述规定范围内改变特性升程量。
9.根据权利要求1所述的可变气门机构控制装置，其中所述可变气门机构是升程作动角改变机构，包括，可旋转地连接于曲轴的驱动轴；偏心地设置于该驱动轴上的偏心凸轮；由所述驱动器旋转的控制轴；偏心地设置于该控制轴上的控制凸轮；偏心地设置于该控制凸轮上的摇臂；用于提升进气门或排气门的摆动凸轮；将所述摇臂的第一端连接于所述偏心凸轮的第一连杆；以及将所述摇臂的第二端连接于所述摆动凸轮的第二连杆。
10.一种可变气门机构控制装置，包括用于内燃机进气门或排气门的可变气门机构，其中所述可变气门机构的特性升程量在规定范围内可连续变化；用以驱动所述可变气门机构的驱动器；用以获得表示由所述可变气门机构设定的当前特性升程量的检测值的检测装置；根据当前发动机操作条件计算相应于所述特性升程量的当前目标值的目标值计算装置；根据所述当前目标值和所述检测值设定相应于所述特性升程量的第一指令值输出的第一指令值设定装置；用于设定相应于所述特性升程量的第二指令值输出的第二指令值设定装置；用于确定所述检测装置中何时出现错误的错误确定装置；以及在所述检测装置的正常操作期间将所述第一指令值输出输送至所述驱动器、而在所述检测装置发生错误时将所述第二指令值输出输送至所述驱动器的指令值转换装置，其中所述第二指令值设定装置的第二指令值输出从包括所述规定范围内的各中间值的子范围中选取。
11.根据权利要求10所述的可变气门机构控制装置，其中所述第二指令值设定装置根据发动机转数计算所述第二指令值输出，使得所述第二指令值输出在所述发动机转数较高时也较高。
12.根据权利要求10所述的可变气门机构控制装置，其中所述第二指令值设定装置根据所述计算的当前目标值计算所述第二指令值输出，使得所述第二指令值输出在所述当前目标值较高时也较高。
13.根据权利要求10所述的可变气门机构控制装置，其中还包括学习装置，该学习装置用于计算并存储正常操作期间选定的当前目标值与对应的第一指令值输出之间的学习关系值；其中所述第二指令值设定装置根据所述当前目标值和所述学习关系值计算所述第二指令值。
14.根据权利要求10所述的可变气门机构控制装置，其中还包括至少两个可变气门机构；以及偏差学习装置，该偏差学习装置计算并存储正常操作期间当前目标值与至少两个可变气门机构的至少两个当前检测值之间的偏差之间的关系以作为学习偏差值；其中所述第二指令值设定装置根据所述当前目标值、学习偏差值和第一可变气门机构的第一指令值计算第二可变气门机构的第二指令值输出。
15.根据权利要求10所述的可变气门机构控制装置，其中还包括至少两个可变气门机构；以及比值学习装置，该比值学习装置计算并存储正常操作期间当前目标值与至少两个可变气门机构的检测值的当前比值之间的关系以作为学习比值；其中所述第二指令值设定装置根据所述当前目标值、学习比值和第一可变气门机构的第一指令值计算第二可变气门机构的第二指令值输出。
16.根据权利要求10所述的可变气门机构控制装置，其中所述可变气门机构是升程作动角改变机构，包括，可旋转地连接于曲轴的驱动轴；偏心地设置于该驱动轴上的偏心凸轮；由所述驱动器旋转的控制轴；偏心地设置于该控制轴上的控制凸轮；偏心地设置于该控制凸轮上的摇臂；用于提升进气门或排气门的摆动凸轮；将所述摇臂的第一端连接于所述偏心凸轮的第一连杆；以及将所述摇臂的第二端连接于所述摆动凸轮的第二连杆。
17.一种内燃机进气门或排气门的可变气门机构的可变气门机构控制方法，具有驱动所述可变气门机构的驱动器，使得该可变气门机构具有在规定定可变范围内可连续变化的气门升程特性值；以及用于获得相应于当前气门升程特性的检测值的传感器，该方法包括根据发动机操作条件计算气门升程特性值的规定可变范围内的目标值；在所述可变气门机构的正常操作期间，根据所述目标值和所述检测值将第一指令值输出至所述气门升程特性值的所述驱动器；以及当所述可变气门机构的传感器被识别出错误时，将第二指令值输出至所述气门升程特性值的所述驱动器，其中所述第二指令值从气门升程特性值的子范围中选取。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述气门升程特性值的子范围是包括所述规定可变范围的各气门升程特性中间值的子范围。
19.根据权利要求17所述的方法，其中将第二指令值输出至所述驱动器还包括将第二指令值输出至所述驱动器，其中所述第二指令值根据发动机转数从气门升程特性值的子范围中选取。
20.根据权利要求17所述的方法，其中将第二指令值输出至所述驱动器还包括将第二指令值输出至所述驱动器，其中所述第二指令值根据相应于当前发动机操作条件的目标值从气门升程特性值的子范围中选取。
21.根据权利要求17所述的方法，其中还包括存储正常操作期间相应于当前发动机操作条件的选定目标值与输出至所述驱动器的相应指令值之间的学习关系值；以及将第二指令值输出至所述驱动器，其中在所述传感器被识别出错误时所述第二指令值根据所述目标值和所述学习关系值从气门升程特性值的规定可变范围内选取。
22.根据权利要求17所述的方法，其中还包括存储正常操作期间相应于当前发动机操作条件的选定目标值下的所述传感器的检测值与第二可变气门机构的第二传感器的第二检测值之间的学习偏差值；以及当所述第二传感器被识别出错误时，将第二指令值输出至所述第二可变气门机构的第二驱动器，其中所述第二指令值根据所述目标值、所述学习偏差值和所述可变气门机构的驱动器的第一指令值从气门升程特性值的规定可变范围内选取。
23.根据权利要求17所述的方法，其中还包括存储正常操作期间相应于当前发动机操作条件的选定目标值下的所述传感器的检测值与第二可变气门机构的第二传感器的第二检测值之间的学习比值；以及当所述第二传感器被识别出错误时，将第二指令值输出至所述第二可变气门机构的第二驱动器，其中所述第二指令值根据所述目标值、所述学习比值和所述可变气门机构的驱动器的第一指令值从气门升程特性值的规定可变范围内选取。
24.一种内燃机，包括用于进气门或排气门的可变气门机构，其中所述可变气门机构的特性升程量在规定范围内可连续变化；用以在所述规定范围内驱动所述可变气门机构并且设定当前特性升程量的驱动器；用以检测由所述可变气门机构中的驱动器设定的当前特性升程量的传感器；以及连接于所述驱动器和所述传感器的可变气门机构控制装置；其中，所述可变气门机构控制装置适于控制所述驱动器以在正常操作期间在所述规定范围内改变所述特性升程量，而在所述传感器发生错误时在所述规定范围的子范围内改变所述特性升程量。
25.根据权利要求24所述的内燃机，其中所述子范围是包括所述规定范围的各中间值的子范围。
26.根据权利要求24所述的内燃机，其中所述可变气门机构控制装置适于控制所述驱动器、以在正常操作模式期间根据相应于当前发动机操作条件的目标值和由所述传感器检测的当前特性升程量在规定范围内改变所述特性升程量。
27.根据权利要求24所述的内燃机，其中所述可变气门机构控制装置适于控制所述驱动器、以在错误操作模式期间根据发动机转数在所述规定范围的子范围内改变所述特性升程量。
28.根据权利要求24所述的内燃机，其中所述可变气门机构控制装置适于控制所述驱动器、以在错误操作模式期间根据相应于当前发动机操作条件的目标值在所述规定范围的子范围内改变所述特性升程量。
全文摘要
采用可变配气正时系统，在传感器发生错误时当以可变范围的最小或最大值进行升程特性量的开环控制时，发动机可操作性可能会丧失。本发明公开了一种可在规定可变范围内连续改变进气门升程量和作动角的升程作动角改变机构。在B11，目标作动角根据发动机转数和油门踏板开度APO进行计算。在B12，针对检测实际作动角的作动角传感器进行错误确定。在步骤B13，正常控制量根据目标作动角和实际作动角进行计算。在B14，故障控制量根据发动机转数进行计算。因此，可获得可变范围内的中间值作为故障控制量。在B15，正常控制量在正常操作中被输出至驱动器51，而故障控制量在错误发生时被输出至驱动器51。
文档编号F01L13/00GK1786444SQ200510129750
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月6日 优先权日2004年12月6日
发明者荒井胜博, 野原常靖 申请人:日产自动车株式会社