发动机进气阀定时控制设备的制作方法

专利名称：发动机进气阀定时控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制发动机的进气阀(intake valve)的打开定时的发动机阀 定时控制设备。
背景技术：
日本特开专利公布No.2002-349301公开了已知机构的例子，用于改变发 动机的进气阀的开/关定时，以便在低至中等车速区域实现良好的扭矩性能， 并在高车速区域实现良好的输出功率。如果过于突然地改变阀的开/关定时，
则发动机可能会停转。上述参考文献通过基于发动机速度和改变开/关定时的 方向(即，超前或滞后(retard))来限制改变阀开/关定时的阀定时改变速率 (change rate ), /人而解决这一 问题。
鉴于以上，本领域技术人员从此公开中会很清楚，存在对改进的发动机 进气阀定时控制设备的需要。本发明针对于本领域中的这一需要以及对于本 领域技术人员而言根据此公开而变得清楚的其他需要。

发明内容
已观察到，即使以上述参考文献中描述的方式、根据发动机速度来调整 阀定时改变速率，附着于进气口的燃油汽化的容易度也随着发动机的工作状 态而变化。结果，被吸入发动机汽缸的燃油的量发生变化，并且可能由于汽 缸中空气燃油混合物的空气燃油比的改变而发生发电机停转。
鉴于这一问题而构思了本发明。本发明的一个目的是提供能够根据附着 于发动机的进气口的燃油的汽化速率(vaporization rate)来稳定发动机的燃 烧的发动机进气阀定时控制设备。
为了实现上述目的， 一种发动机进气阀定时控制设备包括喷油控制部件、 阀打开定时控制部件和阀定时改变速率设置部件。喷油控制部件被配置为根 据发动机的操作条件来控制从喷油器喷射到发动机的进气口中的燃油的喷油 量。阀打开定时控制部件被配置为将进气阀的打开定时控制为目标打开定时。 在更新目标打开定时时，阀定时改变速率设置部件设置进气阀的打开定时从 当前打开定时改变为目标打开定时的改变速率，使用与附着于所述进气口的 燃油的汽化速率有关的参数来设置所述改变速率。
根据结合附图公开了本发明优选实施例的以下详细说明，本发明的这些 和其他目的、特征、方面和优点对本领域技术人员而言将变得清楚。


现在参照形成此原始公开的一部分的附图
图1是配有根据本发明一个实施例的发动机进气阀定时控制设备的内燃 发动才几系统的整体示意图2是根据本发明的示例实施例、图解不同阀开/关定时的一系列阀定时 图(a)至(c);
图3是图解根据本发明的示例实施例、当进气阀打开定时比最大滞后定 时超前规定角度时附着于进气口内壁的燃油量如何改变的示意图4是图解根据本发明的示例实施例、被吸入发动机汽缸的空气燃油混 合物的空气燃油比与VTC角超前量之间的关系的示意图5是用于解释由根据本发明的示例实施例的发动机进气阀定时控制设 备执行的主控制例程的主流程图6是用于解释根据本发明的示例实施例、由发动机进气阀定时控制设 备在图5的步骤S2中执行来确定是否有必要限制VTC角的改变速率的控制 子例程的流程图7是用于解释根据本发明的示例实施例、由发动机进气阀定时控制设 备在图5的步骤S4中执行来固定VTC角的控制子例程的流程图8A是用于解释根据本发明的示例实施例、由发动机进气阀定时控制 设备在图5的步骤S6中执行来限制VTC角的超前速率(advancement rate ) 的控制子例程的流程图8B是用于解释根据本发明的示例实施例、由发动机进气阀定时控制
设备在图5的步骤S8中执行来限制VTC角的滞后速率(retardation rate )的 控制子例程的流程图9包括几个特性图(a)至(c)，其根据本发明的示例实施例示出滞后时间 (图(a) )、 VTC角超前速率极限(图(b))和VTC角滞后速率极限(图(c))对 发动机冷却液温度的特性的例子；
图IO是图解根据本发明的示例实施例、由处于正常温度条件下的发动机 进气阀控制设备执行的控制的时间图；以及
图11是图解根据本发明的示例实施例、由处于很低温度条件下的发动机 进气阀执行的控制的时序图。
具体实施例方式
现在将参照附图描述本发明的所选实施例。本领域技术人员根据此公开 将会清楚，提供本发明的实施例的以下说明，仅仅是示例性的，而不是为了 限制由所附权利要求及其等同物限定的本发明。
图1是具有根据本发明一个实施例的发动机进气阀定时控制设备的内燃 系统的整体视图。
如图1所示，内燃发动机系统包括发动机1,发动机1包括多个汽缸11, 每个汽缸11具有耦连到曲轴14的活塞13。此外，每个汽缸11流体性地耦连 到具有在其之间插入的至少一个进气阀15的进气通道2，并且耦连到具有在-其之间插入的至少一个排气阀16的排气通道3。更具体地，进气阀15被布 置在进气通道2的进气口 22中。在示例实施例中，进气阀15耦连到进气阀 凸轮轴.41,如下面更详细解释的，由可变阀定时控制机构40 (下文中称为 "VTC机构")来控制进气阀凸轮轴41。排气阀16耦连到排气阀凸轮轴45。 每个汽缸11还配有火花塞17。内燃发动机系统还包括控制器70，其被配置 为基于例如加速器踏板35的下压量的各种操作参数来控制发动机1的操作。
发动机l的进气通道2还包括进气收集器21。如图l所示，在进气收集 器21的上游配备进气节流阀51,并在进气收集器21的下游配备喷油器53。 由节流阀电机52驱动进气节流阀51。换言之，在示例实施例中，进气节流 阀51并未机械地连接到加速器踏板35。喷油器53被配置和布置为将燃油喷 射到进气口 22中。
如图1所示，在排气通道3中配备歧管催化转换器31和地板下催化转换
器32。歧管催化转换器31和地板下催化转换器32优选是三元催化转换器， 其被配置和布置为当废气的空气燃油比是以化学计量(stoichiometric)的空 气燃油比为中心的窄范围(或"窗口")时，从废气中去除碳氢化合物(HC)、 一氧化碳(CO)、以及氮氧化物(NOx)。
VTC机构40被配置和布置为控制发动机1的进气阀15的开/关定时。 VTC机构40是本领域公知的传统组件。因为VTC机构40是本领域公知的， 所以在此将仅仅筒单地解释这些结构。甚至，本领域技术人员根据此公开将 清楚该组件可以是能够用于执行本发明的任何类型的结构和/或编程。
更具体地，VTC机构40是阀打开定时控制机构，其具有进气阀凸轮轴 41、凸轮链齿轮42和液压控制机构43。与用来打开和关闭进气阀15的凸轮 41a —起整体形成进气阀凸轮轴41。凸轮链齿轮42被安装到进气阀凸轮轴41 的顶端上，使得凸轮链齿轮42能够相对于进气阀凸轮轴41旋转。凸轮链齿 轮42响应于由液压控制机构43调整的液压来相对于进气阀凸轮轴41旋转。 凸轮链齿轮42与曲轴14同步旋转。利用此结构，凸轮链齿轮42相对于进气 阀凸轮轴41可旋转地移动，使得可根据发动机旋转(曲轴14的旋转)来改 变进气阀15的开/关定时。在示例实施例的此说明中，将进气阀15的打开定 时处的曲柄角度称为VTC角。
发动机1的排气阀16被布置为利用排气阀凸轮轴45打开和关闭。更具 体地，在示例实施例中，排气阀16被布置为关于发动机旋转(曲轴14的旋 转)而在固定的定时打开和关闭。
如图1所示的内燃系统还具有各种传感器，包括气流计61、 VTC角传感 器62、曲轴角传感器63、氧气(02)传感器64、冷却液温度传感器65、以及加 速器位置传感器66。气流计61被配置和布置为检测进气流量，并且向控制 器70发送指示所检测的进气流量的输出信号。VTC角传感器62被配置和布 置为检测VTC角，并且向控制70发送指示所检测的VTC角的输出信号。曲 柄角传感器63被配置和布置为检测发动机1的转速，并且向控制70发送指 示所检测的发动机1的转速的输出信号。氧气传感器64被配置和布置为检测 废气中包含的氧气量，并且向控制器70发送指示所检测的废气中包含的氧气 量的输出信号。冷却液温度传感器65被配置和布置为检测发动机冷却液的温 度，并且向控制70发送指示所检测的发动机冷却液的温度的输出信号。加速 器位置传感器66被配置和布置为检测加速器踏板35的下压量，并且向控制
70发送指示所检测的加速器踏板35的下压量的输出信号。
控制器70被配置为基于从上述传感器接收到的检测信号来控制喷油器 53、火花塞17、进气节流阀51 (节流阀电机52 )以及VTC机构40。
更具体地，优选地，控制器70包括含有中央处理单元(CPU)的微计算机， CPU带有如下所讨论的、控制进气阀15的开/关定时的进气阀定时控制程序。 控制器70还可包括其他传统组件，如输入/输出接口电路(I/0接口)，以及存 储器件，如ROM(只读存储器)器件和RAM(随机存取存储器)器件。控制器70 的微计算机被编程为控制发动机1的各种组件。存储器电路存储处理结果和 由处理器电路运行的控制程序。以传统的方式，将控制器70可操作地耦连到 发动机1的各种组件。控制器70的内部RAM存储操作标志和各种控制数据 的状态。控制器70的内部ROM存储用于各种操作的预设图形(map)和数据。 控制器70能够根据控制程序而选择性地控制控制系统的任何组件。本领域技 术人员根据此公开将清楚，控制器70的精确结构和算法可以是执行本发明的 功能的硬件和软件的组合。换言之，在说明书和权利要求中所用的"装置加 功能"语句应该包括能够用来执行该"装置加功能"语句的功能的任何结构 或硬件和/或算法或软件。还可接受的是，控制器70由多个微计算机构成。
优选地，根据本发明的示例实施例，控制器70构成发动机进气阀定时控 制设备，其包括燃油喷射控制部件、阀打开定时控制部件以及阀定时改变速 率部件。
图2是根据本发明的示例实施例、图解进气阀15的不同开/关定时的一 系列阀定时图(a)至(c)。通过使用VTC机构40，可如图2的图(a)至(c)所示改 变进气阀15的开/关定时。
图2的图(a)示出了 VTC角(即，进气阀打开定时的曲柄角)滞后到最 大可能角度(最大滞后打开定时)的情况。在图2的图(a)示出的情况下，进 气阀15在进气阀打开定时(IVO)打开，当曲轴14已经在排气阀15关闭的排
时。因此，在排气冲程的上止点(TDC)附近存在一个时段，在该时段期间，进 气阀15和排气阀16两者都关闭。这种阀定时状态称为负阀(negative valve )
重叠状态。
另一方面，图2的图(c)示出了 VTC角超前至最大可能角度(最大超前 打开定时)的情况。在此情况下，排气阀16在排气阀关闭定时(EVC)关闭，
轴角时出现所述排气阀关闭定时。因此，在排气冲程的上止点(TDC)附近存在 一个时段，在该时段期间，进气阀15和排气阀16两者都打开。这种阀定时 状态称为阀重叠状态。
通过调整最大滞后打开定时(图(a))和最大超前打开定时(图(c))之间 的VTC角，可以实现图2的图(b)所示的状态，其中，进气阀打开定时(IVO) 和排气阀关闭定时(EVC)相同。
已经观察到，在被配置为使得可利用VTC机构等来改变进气阀的开/关 定时的发动机中，即使进气量和喷油量是固定的(恒定)，空气燃油比也会在 改变进气阀的开/关定时的时候发生变化。如果空气燃油比改变的速率低，则 可通过利用反馈修正控制方案来获得期望的空气燃油比。然而，如果空气燃 油比改变的速率过快，则反馈修正控制方案将不能保持期望的空气燃油比。 因而，在规定的操作条件下，进行控制以防止空气燃油比的改变速率变得过 快。
因此，在本发明的示例实施例中，已经观察到，附着于进气口22内壁的 燃油是导致空气燃油比改变的原因。换言之，当VTC角处于最大滞后状态(图 2的图(a)所示的状态)时，在活塞13已开始下降之后的上止点附近，在排气 阀16关闭之后，进气阀15打开。当VTC角变得更超前时，活塞13在进气 阀15打开时的下降量就变得更小。当VTC角处于图2的图(c)所示的最大超 前状态时，进气阀15打开，同时活塞13仍然朝着上止点(TDC)上升，并且在 进气阀15打开之后，排气阀16关闭。
当存在图2的图(a)所示的状态(最大滞后状态)时，在汽缸11内部产 生的内部压力在进气阀15打开时最低。因此，在此情况下，附着于进气口 22内壁的燃油更容易进入汽缸11。换言之，附着于进气口 22内壁的燃油在 图2的图(a)所示的状态下更容易汽化。另一方面，VTC角越超前，则汽缸ll 内的压力在进气阀15打开时就变得越高，并且附着于进气口 22内壁的燃油 更难以被吸入到汽缸11中。换言之，附着于进气口 22内壁的燃油在图2的 图(c)所示的状态下较不容易汽化。因此，即使从喷油器53喷入的燃油量是恒 定的，被吸入汽缸11的空气燃油混合物的空气燃油比在VTC角改变时也发 生变化。因此，通过改变进气阀15的打开定时来改变在进气口 22中产生的 负压，并因此，附着的燃油量从进气口 22汽化(平衡汽化压力)的速率根据
进气阀15的打开定时的改变量而改变。因而，根据本发明的示例实施例，进
气阀15的打开定时的改变量是与附着于进气口 22的燃油的汽化速率有关的
参数的一个例子。
图3是图解VTC角和附着于进气口 22的内壁的附着燃油之间的关系的 示意图。图3示出了当VTC机构40使得VTC角(即，进气阀打开定时(IVO)) 从最大滞后位置超前了规定角度时、附着于进气口 22内壁的燃油量是如何改 变的。
当VTC机构40使得VTC角从最大滞后位置超前了规定角度时，如图3 的上部所示，即使喷油量是固定的，附着于进气口 22内壁的燃油量也会增加。 因而，被吸入汽缸11的燃油量减少。换言之，汽化的燃油量减少。因而，空 气燃油比变得燃油含量更低(leaner )。
图4是示出VTC角超前量和被吸入汽缸11的空气燃油混合物的空气燃 油比之间的关系的示意图。水平轴表示VTC角距离最大滞后状态(图2的图 (a)所示的状态)的角超前量，而垂直轴表示被吸入汽缸11的空气燃油混合物 的空气燃油比A/F。
如图4所示，空气燃油比A/F随着VTC角超前量(距离图2的图(a)所 示的最大滞后状态的超前量)的增加而增加。当VTC角超前量超出大约16 度时，空气燃油比超出值17,并且燃烧变得不稳定，由此导致不发火(misfiring) 的可能性。
鉴于上述关系，本发明示例实施例的控制器70被配置为基于附着于进气 口 22的燃油是否容易(易于)汽化，而确定是否有必要限制(控制)VTC 角的改变速率。当条件是附着于进气口 22的燃油不容易汽化时，改变VTC 角对空气燃油比具有很大影响,即，空气燃油比响应于VTC角的改变而改变 了较大的量。在这样的条件下，控制器70被配置为将改变VTC角的速率设 置为较低速率。以此方式，防止空气燃油比突然改变，并稳定发动机1的燃 烧。
现在将更详细地解释根据示例实施例的、由控制器70执行来限制VTC 角的改变速率的控制。
图5是用于解释根据本发明的示例实施例、由控制器70执行的主控制例 程的主流程图。控制器70被配置为在每个规定循环时间中重复执行图5所示 的控制处理一次(例如，每10毫秒一次)。
在步骤S1中，控制器70被配置为确定是否已重新设置(更新)了目标 VTC角VTCTO (目标打开定时)。当起动发动机1 (例如，通过旋转钥匙接 通或从空转停止状态重起)时，常常重新设置目标VTC角VTCTO。然而， 存在重新设置目标VTC角VTCTO的其他时间。通过基于发动机速度(例如， 目标空转速度)和发动机冷却液温度来引用预设图形，而确定目标VTC角 VTCTO。如果控制器70确定已重新设置了目标VTC角VTCTO,则控制器 70前进到步骤S2。否则，控制器70前进到步骤S3。
在步骤S2中，控制器70被配置为确定是否有必要限制VTC角的改变速 率。后面将参照图6解释在步骤S2中执行的此确定步骤的细节。
在步骤S3中，控制器70被配置为确定VTC角固定标志Fl的值是否被 设置为1 (Fl=l)。 VTC角固定标志F1的默认值是O。如果VTC角固定标志 Fl的值是l,则控制器70前进到步骤S4。否则，控制器70前进到步骤S5。
在步骤S4中，控制器70被配置为执行控制以固定VTC角。后面将参照 图7解释在步骤S4中执行来固定VTC角的控制的细节。
在步骤S5中，控制器70被配置为确定VTC角超前速率限制标志F2的 值是否被设置为1 (F2=l)。 VTC角超前速率限制标志F2的默认值是0。如 果VTC角超前速率限制标志F2的值是1,则控制器70前进到步骤S6。否则， 控制器70前进到步骤S7。
在步骤S6中，控制器70被配置为执行控制以限制VTC角的超前速率。 后面将参照图8A解释在步骤S6中执行来限制VTC角超前速率的控制的细
节
在步骤S7中，控制器70被配置为确定VTC角滞后速率限制标志F3的 值是否被设置为1 (F3=l)。 VTC角滞后速率限制标志F3的默认值是O。如 果VTC角滞后速率限制标志F3的值是1,则控制器70前进到步骤S8。否则， 控制器70前进到步骤S9。
在步骤S8中，控制器70被配置为执行控制以限制VTC角的滞后速率。 后面将参照图8B解释在步骤S8中执行来限制VTC角滞后速率的控制的细
节
在步骤S9中，控制器70被配置为执行正常控制，而不限制VTC角的改 变速率。
图6是用于解释在图5所示的主例程的步骤S2中执行来确定是否有必要
限制VTC角的改变速率的控制子例程的流程图。
在步骤S21中，控制器70被配置为检测当前VTC角VTCTR (当前打 开定时)。
在步骤S22中，控制器70被配置为确定目标VTC角VTCTO和当前VTC 角VTCTR之间的差(即，VTCTO-VTCTR)是否大于阈值Al 。差 VTCTO-VTCTR在超前的方向上增加。换言之，差VTCTO-VTCTR越大，则 目标VTC角VTCTO相对于当前VTC角VTCTR超前的量就越大。当差 VTCTO-VTCTR大于阈值Al时，目标VTC角VTCTO在超前的方向上与当 前VTC角VTCTR分离的量较大。例如，通过基于诸如发动机冷却液温度之 类的发动机操作条件来引用预设图形,确定在步骤S22中4吏用的阈值A1。如 果差VTCTO-VTCTR大于阈值A1，则控制器70前进到步骤S23。否则，控 制器70前进到步骤S24。
在步骤S23中，控制器70被配置为将VTC角固定标志Fl和VTC角超 前速率限制标志F2的值设为1 。
在步骤S24中，控制器70被配置为确定目标VTC角VTCTO和当前VTC 角VTCTR之间的差(即，VTCTO-VTCTR)是否小于阈值A2 (负值)。差 VTCTO-VTCTR在超前的方向上增加并在滞后的方向上减少。换言之，差 VTCTO-VTCTR越小，则目标VTC角VTCTO相对于当前VTC角VTCTR滞 后的量就越大。当差VTCTO-VTCTR小于阈值A2时，目标VTC角VTCTO 在滞后的方向上与当前VTC角VTCTR分离的量较大。例如，通过基于发动 机冷却液温度或其他发动机操作条件来引用预设图形，而确定阈值A2。如果 差VTCTO-VTCTR小于阈值A2，则控制器70前进到步骤S25。否则，控制 器70前进到步骤S26。
在步骤S25中，控制器70被配置为将VTC角固定标志Fl和VTC角滞 后速率限制标志F3的值设为1。
在步骤S26中，控制器70被配置为将VTC角固定标志Fl、 VTC角超 前速率限制标志F2和VTC角滞后速率限制标志F3的值设为0 (零)。
图7是用于解释在图5所示的主例程的步骤S4中执行来固定VTC角的 控制子例程的流程图。
在步骤S41中，控制器70被配置为确定发动机速度是否等于或高于规定 转速。规定转速是用于确定在起动发动机1时是否可执行燃油喷射的速度。
通过基于发动机冷却液溫度或其他发动机操作条件而引用预设图形，来确定 该规定速度。如果发动机转速还未达到规定转速，则控制器70前进到步骤
S42。否则，控制器70前进到步骤S43。
在步骤S42中，控制器70被配置为将VTC角固定在当前VTC角，使得 VTC角不改变。
在步骤S43和S44中，控制器70被配置为确定当前控制循环是否对应 于喷油起动定时。更具体地，在步骤S43中，控制器70被配置为确定在前一 控制循环中是否未喷射燃油。在步骤S44中，控制器70被配置为确定在当前 控制循环中是否正喷射燃油。如果当前控制循环对应于喷油起动定时(即， 步骤S43和S44均为"是")，则控制器70前进到步骤S45。如果已经在前一 循环中喷射了燃油(步骤S43的"否")，或者如果在当前循环中停止燃油喷 射(步骤S44中的"否")，则控制器70前进到步骤S46。
在步骤S45中，控制器70被配置为将延迟定时器T1的值设为延迟时间 T1DLY。更具体地，基于发动机冷却液温度、通过引用如图9的图(a)所示的 特性图来确定延迟时间T1DLY。图9的图(a)中所示的图是基于试验数据而预 先建立的，并被存储在控制器70的ROM中。如图9的图(a)所示，设置延迟 时间T1DLY，使得冷却液温度Tw越低，则延迟时间T1DLY被设置的值就越 大。根据本发明的示例实施例，发动机冷却液温度Tw是与附着于进气口 22 的燃油的汽化速率有关的参数的 一个例子。
在步骤S46中，控制器70被配置为使得延迟定时器Tl逐渐减小。
在步骤S47中，控制器70被配置为确定延迟定时器Tl的值是否为0。 当延迟定时器T1的值不是O时，控制器70结束子例程并返回图5所示的主 例程。当延迟定时器T1到达0时，控制器70前进到步骤S48。
在步骤S48中，控制器70被配置为将VTC角固定标志Fl的值设为0, 并且释放(取消)VTC角的固定状态。
图8A是用于解释在图5所示的步骤S6中执行来限制VTC角的超前速 率的控制子例程的流程图。
在步骤S61中，控制器70被配置为确定VTC角超前速率极限TVTCRL1 (改变速率极限值)。更具体地，基于发动机冷却液温度Tw、通过引用如图 9的图(b)所示的特性图来确定VTC角超前速率极限TVTCRL1。图9的图(b) 中所示的图是基于试验数据而预先建立的，并被存储在控制器70的ROM中。 如图9的图(b)所示，设置VTC角超前速率极限TVTCRLl,使得冷却液温度 Tw越低，则VTC角超前速率极限TVTCRLl所变到的值就越小。
在步骤S62中，控制器70被配置为通过将在步骤S61中获得的VTC角 超前速率极限TVTCRLl添加到当前VTC控制角VTCT,来改变(更新)VTC 控制角VTCT。
在步骤S63中，控制器70被配置为确定VTC控制角VTCT是否达到目 标VTC角VTCT0。如果VTC控制角VTCT不等于或大于目标VTC角VTCTO (步骤S63中的"否，，)，则控制器70结束图8A所示的子例程，并返回图5 所示的主例程。另一方面，如果VTC控制角VTCT等于或大于目标VTC角 VTCTO (步骤S63中的"是")，则控制器70前进到步骤S64。
在步骤S64中，控制器70被配置为将VTC角超前速率限制标志F2的 值设为0,以取消VTC角超前速率限制。
图8B是用于解释在图5所示的步骤S8中执行来限制VTC角的滞后速 率的控制子例程的流程图。
在步骤S81中，控制器70被配置为确定VTC角滞后速率极限TVTCRL2 (改变速率极限值)。更具体地，基于发动机冷却液温度Tw、通过引用如图 9的图(c)所示的特性图来确定VTC角滞后速率极限TVTCRL2。该图是基于 试验数据而预先建立的，并被存储在控制器70的ROM中。如图9的图(c) 所示，设置VTC角滞后速率极限TVTCRL2，使得冷却液温度Tw越低，则 VTC角滞后速率极限TVTCRLl所变到的值就越小。
在步骤S82中，控制器70被配置为通过从当前VTC控制角VTCT减去 在步骤S81中获得的VTC角滞后速率极限TVTCRL2，来改变VTC控制角 VTCT。
在步骤S83中，控制器70被配置为确定VTC控制角VTCT是否达到目 标VTC角VTCTO。如果VTC控制角VTCT不等于或小于目标VTC角VTCTO (步骤S83中的"否")，则控制器70结束该子例程，并返回图5所示的主例 程。如果VTC控制角VTCT等于或小于目标VTC角VTCTO (步骤S83中的 "是，，)，则控制器70前进到步骤S84。
在步骤S84中，控制器70被配置为将VTC角滞后速率限制标志F3的 值设为O，以取消VTC角滞后速率限制。
图10是图解根据控制器70在正常发动机冷却液温度条件下执行的控制
的转速(图(A))、燃油喷射状态(图(B))、 VTC角固定标志Fl (图(C))、 VTC 角超前速率限制标志F2 (图(D))、延迟定时器(图(E))以及VTC角(图(F)) 中的变化的时序图。为了将图10所示的时序图的各阶段与图5-7、图8A和 图8B所示的流程图相联系，将在以下解释中包括在流程图中使用的步骤号。
在时刻t ,如图10的图(A)所示，起动发动机1,并且将目标VTC角 VTCTO设置为如图10的图(F)中的短虛线所示(步骤S1中的"是")。控制器 70被配置为比较目标VTC角VTCTO和当前VTC角VTCTR (步骤S22 ),并 且如图10的图(C)和(D)所示，在时刻1 设置VTC角固定标志Fl和VTC角 超前速率标志F2 (步骤S23 )。然后，重复步骤Sl-S3 —S4 —S41 —S42的控 制序列，直到在步骤S41 (图7)中发动机转速达到规定速度为止。.
在时刻112,如图IO的图(A)所示，发动机转速达到规定速度，并且如图 IO的图(B)所示，开始喷油(步骤S43和S44的"是，，)。然后，如图10的图 (E)所示，控制器70被配置为设置延迟定时器T1 (步骤S45)。在正常发动机 冷却液温度条件下的这个例子中，基于发动机冷却液温度Tw、通过引用如图 9的图(a)所示的特性图，将延迟定时器T1的值设置为相对小的量(例如，大 约300毫秒)。然后，重复步骤S1 —S3 —S4 —S41 —S43 —S46 —S47的控制序 列，直到在步骤S47 (图7)中延迟定时器T1的值达到0 (T1=0)为止。
在时刻t13,如图10的图(E)所示，延迟定时器Tl达到0 (步骤S47中的 "是")，并且如图IO的图(C)所示，控制器70被配置为将VTC角固定标志 Fl的值设为0，以取消VTC角的固定状态(步骤S48 )。在下一控制循环中， 控制器70经过步骤Sl — S3 — S5 — S6 — S61 — S62的控制序列而前进，并且设 置VTC控制角VTCT。然后，由基于发动机冷却液温度Tw、通过引用如图9 的图(b)所示的特性图而确定的VTC角超前速率极限TVTCRL1来限制VTC 控制角VTCT的增加量(即，VTC角超前量)。在正常发动机冷却液温度条 件下的这个例子中，如图9的图(b)所示，将VTC角超前速率极限TVTCRL1 设置为相对大的值。然后，控制器70重复步骤S1 —S3 —S5 —S6 —S61 —S62 —S63的控制序列，以增加VTC控制角VTCT,直到在步骤S63 (图8A )中 VTC控制角VTCT超出目标VTC角VTCTO为止。VTC控制角VTCT逐渐 增加，并由此，如图10的图(F)中的实线所示，实际的VTC角VTCTR增力口。
在时刻t14, VTC控制角VTCT超过目标VTC角VTCTO，并且，如图 10的图(D)所示，控制器70被配置为将VTC角超前速率限制标志F2的值设
置为0，以取消VTC角超前速率限制(步骤S64 )。
图11是图解根据控制器70在很低发动机冷却液温度条件下执行的控制 的转速(图(A))、燃油喷射状态(图(B))、 VTC角固定标志Fl (图(C))、 VTC 角超前速率限制标志F2 (图(D))、延迟定时器(图(E))以及VTC角(图(F)) 中的变化的时序图。
在时刻t21 ，如图11的图(A)所示，起动发动机1 。当将目标VTC角VTCTO 设置为如图11的图(F)中的短虛线所示(步骤S1中的"是")时，控制器70 被配置为比较目标VTC角VTCTO和当前VTC角VTCTR (步骤S22 )，并且 如图11的图(C)和(D)所示，设置VTC角固定标志Fl和VTC角超前速率标 志F2(步骤S23)。然后，重复步骤S1 —S3 —S4—S41 —S42的控制序列，直 到在步骤S41 (图7)中发动机转速达到规定速度为止。
在时刻122，如图11的图(A)所示，发动机转速达到规定速度，并且如图 ll的图(B)所示，开始喷油(步骤S43和S44的"是")。然后，如图ll的图 (E)所示，控制器70被配置为设置延迟定时器Tl (步骤S45)。延迟定时器 Tl被设置为比图10所示的例子(正常温度条件)更长的时间。更具体地， 在4艮低发动机冷却液温度条件下的这个例子中，基于发动机冷却液温度Tw、 通过引用如图9的图(a)所示的特性图，将延迟定时器Tl的值设置为相对大 的量(例如，大约3秒)。然后，重复步骤S1 —S3 —S4 —S41 —S43 —S46 —S47 的控制序列，直到延迟定时器T1的值达到0 (T1=0)为止。
在时刻t23,如图11的图(E)所示，延迟定时器Tl达到0 (步骤S47中的 "是")，并且如图11的图(C)所示，控制器70被配置为将VTC角固定标志 Fl的值设为0,以取消VTC角的固定状态(步骤S48 )。在下一控制循环中， 控制器70经过步骤SI —S3 —S5 —S6—S61 —S62的控制序列而前进，并且设 置VTC控制角VTCT。然后，由基于发动机冷却液温度Tw、通过引用如图9 的图(b)所示的特性图而确定的VTC角超前速率极限TVTCRL1来限制VTC 控制角VTCT的增加量(即，VTC角超前量)。在很低发动机冷却液温度条 件下的这个例子中，如图9的图(b)所示，将VTC角超前速率极限TVTCRLl 设置为相对小的值。然后，控制器70重复步骤SI —S3 —S5 —S6 —S61 —S62 —S63的控制序列，以增加VTC控制角VTCT,直到在步骤S63 (图8A )中 VTC控制角VTCT超出目标VTC角VTCTO为止。VTC控制角VTCT逐渐 增加，并由此，如图11的图(F)中所示，实际的VTC角VTCTR增加。因为
在很低发动机冷却液温度条件下的这个例子中，VTC角超前速率极限
TVTCRL1被设置为较小的值，所以VTC控制角VTCT增加得比图10的情 况(正常温度条件)更慢。
在时刻t24, VTC控制角VTCT超过目标VTC角VTCTO,并且，如图 11的图(D)所示，控制器70被配置为将VTC角超前速率限制标志F2的值设 置为0,以取消VTC角超前速率限制(步骤S64 )。
尽管在图10和图11所示的时序图中解释了当VTC角超前时的例子，但 可以按照图8B所示的流程图来以类似的方式执行用于使得VTC角滞后的控 制。
因此，在本发明的示例实施例中，当发动机冷却液温度Tw很低时，VTC 角(目标VTC角VTCTO )改变较慢。更具体地，当附着于进气口22的燃油 不容易汽化时，改变VTC角会对空气燃油比有较大影响(即，空气燃油比响 应于VTC角的改变而改变较大的量)。此外，当重新设置比当前VTC角大得 多的目标VTC角VTCTO、同时条件是附着的燃油不容易汽化时，如果VTC 角突然改变到目标VTC角VTCTO，则被吸入汽缸11的空气燃油混合物的空 气燃油比会发生较大改变，并且燃烧将变得不稳定。具体地，如果这样的情 形在发动机起动过程中发生，则可能不能起动发动机1。因而，本发明的示 例实施例被配置为在这样的条件下緩慢地改变VTC角。通过緩慢地改变VTC 角，可防止空气燃油比突然改变，并且可稳定由发动机1进行的燃烧。发动 机冷却液温度Tw越低，则附着于进气口的燃油越难以汽化。因此，当开始 VTC角改变控制而冷却液温度低时，VTC角的微小改变很容易带来空气燃油 比的大改变。因而，本发明被配置为使得当.发动机冷却液温度Tw低时，在 燃油喷射的开始和VTC角改变控制的开始之间插入较长一段时间(延迟时间 Tl),并且更緩慢地改变VTC角。
本发明不限于此前描述的实施例。可明确地进行各种变化和修改，而不 会脱离本发明的技术思想的范围。例如，尽管示例实施例给出了阀打开定时 控制机构是包括进气阀凸轮轴41和凸轮链齿轮42的VTC机构40的例子， 但是本发明不限于这样的机构。例如，阀打开定时机构可以是被配置为同时 利用多节链接来改变阀的开/关定时和阀打开持续时间(操作角)的可变阀控 制机构(例如，如在日本特开专利公布No.l 1-107725中所说明的)、被配置 为使用电磁线圈来改变阀的打开和关闭定时的螺线管阀(例如，如在日本特
开专利公布No.2000-45733中所说明的)、或者能够改变阀打开定时的任何其 他机构。
因此，利用本发明的示例实施例，根据附着于进气口 22的燃油汽化的容 易程度(即，附着于进气口 22的燃油的汽化速率)，设置将进气阀15的打开 定时(VTC角)从当前打开定时(当前VTC角VTCTR)改变到目标打开定 (目标VTC角VTCTO)时的改变速率。结果，当改变进气阀15的打开定时 时，可防止空气燃油比的突然改变，并且可稳定发动机1进行的燃烧。 术语的一般解释
在理解本发明的范围时，在此所用的术语"包含"及其派生词意图是可 扩展的术语，其指定所述特征、元件、组件、群、整数、和/或步骤.的存在， 但不排除其他未叙述的特征、元件、组件、群、整数、和/或步骤的存在。前 述内容也适用于具有类似含义的词，如术语"包括"、"具有，，及其派生词。 而且，以单数使用的术语"部分"、"部件"、"部"、"构件"或"元件"可具 有单个部分或多个部分的双重含义。在此用来描述由组件、部件、装置等执
行的操作或功能的术语"检测"包括不需要物理检测的组件、部件、装置等， 但是更包括用来执行该操作或功能的确定、测量、建模、预测或计算等。在 此用来描述装置的组件、部件或部分的术语"配置"包括被构建和/或编程来 执行期望功能的硬件和/或软件。此外，在权利要求中被表达为"装置加功能" 的术语应当包括可被用来执行本发明的那部分的功能的任何结构。在此所用 的程度术语，如"基本"、"大约"和"近似"，意味着使得最终结果不会显著 改变的修正项的合理偏移量。
尽管已选择了仅仅所选的实施例来示例本发明,但本领域技术人员从此 公开中将清楚的是，可在此进行各种改变和修改,而不会脱离在所附权利要求 中限定的本发明的范围。例如，可根据需要和/或期望来改变各个组件的大小、 形状、位置或指向。被显示为相互直接连接或接触的组件可具有在它们之间 布置的中间结构。 一个元件的功能可由两个来执行，反之亦然。 一个实施例 的结构和功能可在另一实施例中采用。不必同时在一个具体实施例中体现所
为是申请人对进一步发明的单独描述，包括由这样的特征具体化的结构性和/ 或功能性概念。因此，根据本发明的实施例的前述说明仅仅是为了示例而提 供的，并且不意图限制本发明，本发明由所附权利要求及其等同物来限定。
权利要求
1、一种发动机进气阀定时控制设备，包括喷油控制部件，被配置为根据发动机的操作条件来控制从喷油器喷射到发动机的进气口中的燃油的喷油量；阀打开定时控制部件，被配置为将进气阀的打开定时控制为目标打开定时；以及阀定时改变速率设置部件，其在更新所述目标打开定时时，设置所述进气阀的打开定时从当前打开定时改变为目标打开定时的改变速率，使用与附着于所述进气口的燃油的汽化速率有关的参数来设置所述改变速率。
2、 如权利要求1所述的发动机进气阀定时控制设备，其中 所述阀定时改变速率设置部件还被配置为通过设置在进气阀的打开定时开始改变之前需要经过的延迟时间，来限制所述改变速率。
3、 如权利要求2所述的发动机进气阀定时控制设备，其中 所述阀定时改变速率设置部件被配置为设置所述延迟时间，使得当发动机的冷却液温度变得越低时，所述延迟时间变得越长。
4、 如权利要求1所述的发动机进气阀定时控制设备，其中 所述阀定时改变速率设置部件被配置为通过设置用来将所述打开定时从打开定时开始改变的时刻改变为到达目标打开定时的时刻的改变速率极限 值，来限制所述改变速率。
5、 如权利要求4所述的发动机进气阀定时控制设备，其中 所述阀定时改变速率设置部件被配置为设置所述改变速率极限值，使得当发动机的冷却液温度变得越低时，所述改变速率极限值变得越小。
6、 如权利要求1所述的发动机进气阀定时控制设备，其中 所述阀定时改变速率设置部件被配置为当目标打开定时超前于滞后打开定时时，使用与附着于进气口的燃油的汽化速率有关的参数，来设置所述 改变速率，其中在所述滞后打开定时，在上止点附近，在排气阀关闭之后， 进气阀打开，并且与进气阀和排气阀相关联的活塞开始下降。
7、 如权利要求1所述的发动机进气阀定时控制设备，其中 所述阀定时改变速率设置部件被配置为当进气阀的目标打开定时和当前打开定时之间的差大于规定值时，限制所述改变速率。
8、 一种发动机系统，包括进气口，被布置为与发动机的燃烧室流体性地相通；进气阀，被配置和布置为选择性地打开和关闭所述进气口和所述燃烧室之间的通路；可变阀定时机构，被配置和布置为调整所述进气阀的打开定时； 喷油器，被布置在所述进气口中，用来喷射燃油；以及 控制器，被配置为控制从所述喷油器喷射的燃油的喷油量，并且控制所 述可变阀定时机构，以根据发动机的操作条件来控制所述进气阀的所述打开 定时，所述控制器还被配置为使用与附着于所述进气口的燃油的汽化速率 有关的参数来调整改变所述进气阀的打开定时的改变速率。
9、 如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器还被配置为通过设置在进气阀的打开定时开始改变之前需 要经过的延迟时间，来限制所述改变速率。
10、 如权利要求9所述的发动机系统，其中所述控制器被配置为设置所述延迟时间，使得当发动机的冷却液温度 变得越低时，所述延迟时间变得越长。
11、 如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器被配置为通过设置用来将所述打开定时从打开定时开始改 变的时刻改变为到达目标打开定时的时刻的改变速率极限值，来限制所述改 变速率。
12、 如权利要求11所述的发动机系统，其中所述控制器被配置为:设置所述改变速率极限值，使得当发动机的冷却 液温度变得越低时，所述改变速率极限值变得越小。
13、 如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器被配置为当目标打开定时超前于滞后打开定时时，使用与 附着于进气口的燃油的汽化速率有关的参数来设置所述改变速率，其中在所 述滞后打开定时，在上止点附近，在排气阀关闭之后，进气阀打开，并且与 进气阀和排气阀相关联的活塞开始下降。
14、 如权利要求8所述的发动机系统，其中所述控制器被配置为当所述进气阀的目标打开定时和当前打开定时之 间的差大于规定值时，限制所述改变速率。
15、 一种发动机进气阀定时控制方法，包括根据发动机的操作条件来控制从喷油器喷射到发动机的进气口中的燃油的喷油量；将进气阀的打开定时控制为目标打开定时；以及当更新所述目标打开定时时，使用与附着于所述进气口的燃油的汽化速 率有关的参数，来设置所述进气阀的打开定时从当前打开定时改变为目标打 开定时的改变速率。
全文摘要
一种发动机进气阀定时控制设备，包括喷油控制部件、阀打开定时控制部件和阀定时改变速率设置部件。喷油控制部件被配置为根据发动机的操作条件来控制从喷油器喷射到发动机的进气口中的燃油的喷油量。阀打开定时控制部件被配置为将进气阀的打开定时控制为目标打开定时。在更新目标打开定时时，阀定时改变速率设置部件设置进气阀的打开定时从当前打开定时改变为目标打开定时的改变速率，使用与附着于所述进气口的燃油的汽化速率有关的参数来设置所述改变速率。
文档编号F01L31/00GK101169056SQ200710167149
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月24日 优先权日2006年10月24日
发明者佑谷昌彦, 大埜健, 片山孝嗣, 阿部浩 申请人:日产自动车株式会社