用于内燃机的控制装置和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于安装在车辆等上的内燃机的控制装置和控制方法，更具体地，涉及用于包括能够改变进气门的操作正时的可变气门机构的内燃机的控制装置和控制方法。
【背景技术】
[0002]安装在车辆等上的内燃机日渐采用允许进气门的操作正时可变的可变气门正时(VVT)机构。例如，日本专利申请公布N0.2006-214386 (JP2006-214386A)描述了如下配置，电动机的输出轴耦接到致动进气门的凸轮轴并且随后通过对电动机的旋转速度的控制连续地使进气侧凸轮相位提前或拖后。
[0003]在JP 2006-214386 A中，旋转传感器设置在电动机中，并且通过来自旋转传感器的信号检测电动机的旋转速度或旋转位置。当在凸轮位置传感器中发生故障时，执行所谓的故障保护控制。在故障保护控制中，通过利用来自电动机的旋转传感器的信号而非来自曲柄位置传感器的信号(曲柄信号)来控制内燃机的燃料喷射、点火正时等。
【发明内容】
[0004]如JP 2006-214386 A的情况，VVT机构的电动机的旋转传感器能够检测凸轮轴的旋转相位，并且凸轮轴的该旋转相位可以不同于曲柄轴的旋转相位。通常，基于来自曲柄位置传感器的信号和来自凸轮位置传感器的信号计算相对于曲柄相位的凸轮相位。然而，如果由于断线等不再从曲柄位置传感器输出信号，则即使在凸轮相位变化时，仍可能不能区别凸轮相位的变化。
[0005]因此，如果VVT机构的位置例如因进气门在发生上述故障的情况下被致动时的反作用而移位，并且结果，凸轮相位已变化，则即使如JP 2006-214386 A的情况，在来自VVT机构的旋转传感器的信号替代曲柄信号时，仍可能不能执行准确控制。这同样适用于来自凸轮位置传感器的信号(凸轮信号)替代曲柄信号的情况。
[0006]本发明提供了用于包括进气侧可变气门正时机构的内燃机的控制装置和控制方法，其实现了在曲柄位置传感器故障的情况下在凸轮信号替代曲柄信号时的准确的故障保护控制。
[0007]本发明的第一方面提供了一种用于内燃机的控制装置。该控制装置包括进气侧可变气门正时(VVT)机构和控制器。进气侧VVT机构被配置成连续地使致动进气门的凸轮的相位提前或拖后。控制器被配置成，当确定在内燃机的曲柄位置传感器中存在故障时，朝向拖后侧致动进气侧VVT机构并且将进气侧VVT机构定位在规定位置，并且基于来自凸轮位置传感器的信号(凸轮信号)而非来自曲柄位置传感器的信号(曲柄信号)来执行故障保护控制。
[0008]利用以上控制装置，当在内燃机的操作期间在曲柄位置传感器中发生故障时，控制器朝向拖后侧致动进气侧VVT机构并且将进气侧VVT机构定位在规定位置，并且例如，基于凸轮信号而非曲柄信号执行对燃料喷射、点火等的故障保护控制。
[0009]此时，进气侧VVT机构被定位在规定位置并且凸轮相位不变，因此即使在使用凸轮信号而非曲柄信号时，仍可以准确地控制燃料喷射、点火等的正时。然而，通过朝向拖后侧致动进气侧VVT机构，较之朝向提前侧致动进气侧VVT机构，可以快速地将VVT机构致动到规定位置。因此，可以快速地开始故障保护控制。
[0010]在以上控制装置中，进气侧VVT机构可以被配置成被电动机驱动。
[0011]在以上控制装置中，进气侧VVT机构可以被配置成能够在预定相位角范围内操作，并且规定位置可以是在相位角范围内的最拖后的位置。利用以上配置，通过电动机的力将进气侧WT机构压到机械上最拖后的位置，因此易于防止由于致动进气门的反作用引起的进气侧VVT机构的移位。
[0012]在以上控制装置中，控制器可以被配置成，在进气侧VVT机构被定位在最拖后的位置之后，停止电动机的通电。利用以上配置，可以有利于减少故障保护控制期间的电力消耗。当引擎旋转速度低时，反作用的波动由于进气门的操作而趋于变大，因此进气侧WT机构可能移位。
[0013]在以上控制装置中，控制器可以被配置成，在进气侧VVT机构被定位在最拖后的位置之后，当引擎旋转速度高于或等于预定值时，停止电动机的通电，以及控制器可以被配置成，在进气侧WT机构被定位在最拖后的位置之后，当引擎旋转速度低于预定值时，继续电动机的通电。
[0014]在以上控制装置中，控制器可以被配置成，当确定在曲柄位置传感器中存在故障并且朝向拖后侧致动进气侧VVT机构时，停止向内燃机供给燃料，直到进气侧VVT机构达到规定位置为止。在进气侧WT机构操作的同时，凸轮相位变化，因此基于凸轮信号的控制可能不准确。利用以上配置，可以抑制对内燃机的驱动操作的影响。
[0015]在以上控制装置中，内燃机可以安装在车辆上，以及故障保护控制可以是用于允许车辆退避的控制。
[0016]在以上控制装置中，可以与在故障保护控制期间将燃料喷射到至少一个气缸的正时或者在故障保护控制期间对至少一个气缸点火的正时对应地设定从凸轮位置传感器生成信号的正时。利用以上配置，可以基于凸轮信号立即进行燃料喷射和点火，因此简化了故障保护控制。
[0017]本发明的第二方面提供了一种用于内燃机的控制方法。该控制方法包括:连续地使进气门的操作正时提前或拖后；以及当确定在内燃机的曲柄位置传感器中存在故障时，使进气门的操作正时拖后到规定相位，并且基于来自凸轮位置传感器的信号而非来自曲柄位置传感器的信号来执行故障保护控制。
[0018]根据本发明，可以基于来自凸轮位置传感器的信号而非来自故障的曲柄位置传感器的信号执行准确的故障保护控制。
【附图说明】
[0019]下文将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，在附图中:
[0020]图1是示出被应用本发明的实施例的内燃机(引擎)的示例的示意性配置视图；
[0021]图2A是图示根据实施例的凸轮位置传感器的示意性配置的视图；
[0022]图2B是图示根据实施例的凸轮位置传感器的内部电压的曲线图；
[0023]图2C是图示根据实施例的凸轮位置传感器的凸轮信号的曲线图；
[0024]图3是示出根据实施例的VVT机构的配置的横截面视图；
[0025]图4是沿图3中的线IV-1V截取的横截面视图；
[0026]图5是沿图3中的线V-V截取的横截面视图；
[0027]图6是示出根据实施例的引擎的控制系统的配置的框图；
[0028]图7是示出根据实施例的故障保护控制的示例的流程图；以及
[0029]图8是示出根据实施例的通过故障保护控制的VVT机构的操作和凸轮信号、每个缸的燃料喷射和点火正时等之间的相关性的时序图。
【具体实施方式】
[0030]以下将参照附图描述本发明的实施例。
[0031]将参照图1描述根据本实施例的内燃机(以下，还称为引擎)。图1中所示的引擎是安装在车辆上的四缸汽油引擎。在引擎I中，活塞Ic分别容置在缸体Ia中形成的四个气缸(图1中仅示出了一个气缸)中，以便上下往复移动。在缸体Ia中形成水套以便围绕这四个气缸，并且布置冷却剂温度传感器32以便检测引擎冷却剂(冷却剂)的温度。
[0032]四个气缸中的活塞Ic的往复运动均经由相应的一个连杆16转换成曲柄轴15的旋转运动。曲柄轴15经由扭矩转换器(或离合器)等耦接到变速器(未示出)，并且能够经由变速器传送引擎I的动力以驱动车轮。作为示例，变速器可以是多级自动变速器、带式无级变速器等。
[0033]在起动引擎I时起动的起动器电机10连接到曲柄轴15。起动器电机10可以强制地使曲柄轴15旋转(转动)。信号转子17连接到曲柄轴15。多个齿(凸起)17a以等角间距设置在信号转子17的外周处，并且缺失两个齿17a的无齿部17b也设置在该外周处。
[0034]曲柄位置传感器31横向布置在信号转子17附近。曲柄位置传感器31检测曲柄轴15的旋转角度，即曲柄相位。曲柄位置传感器31例如由电磁拾取器形成。曲柄位置传感器31响应于在曲柄轴15旋转时信号转子17的任一个齿17a的通过而生成脉冲信号(以下称为曲柄信号)。可以基于曲柄信号计算引擎旋转速度。
[0035]油底壳18设置在缸体Ia的下部以便覆盖曲柄轴15。油底壳18储存润滑油(机油)。油底壳18中储存的润滑油在引擎I的操作期间由油泵(未示出)汲取。所汲取的润滑油被供给到各个引擎部分，诸如活塞lc、曲柄轴15和连杆16，并且用于例如对这些部分进行润滑和冷却。
[0036]缸头Ib被紧固到缸体Ia的上端。在上端被缸头Ib封闭的每个缸中形成燃烧室Id。每个燃烧室Id通过相应的活塞Ic的往复运动改变其体积。在缸头Ib处为每个气缸布置火花塞3以便面向相应的燃烧室ld，并且通过点火器4调整火花