内燃机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种内燃机。
【背景技术】
[0002]—种公知的内燃机包括凸轮切换可变气门机构，其从多个凸轮中选择出将用于驱动排气阀的使用凸轮。在这种内燃机中，诊断是否正常执行凸轮切换的诊断设备被公开在公开号为7-233742( JP7-233742A)的日本专利申请中。公开号为1-110817( JP1-110817A)的日本专利申请公开了一种多气缸发动机的阀控制设备，该阀控制设备控制另一气缸的凸轮切换装置以便安排不同气缸的使用凸轮作为未使用预定凸轮的有缺陷气缸的使用凸轮。
【发明内容】
[0003]在包括凸轮切换可变气门机构的内燃机中，当使用凸轮的切换未正常执行时，存在多种原因。因此，在这种内燃机中，仅通过判定使用凸轮的切换是否正常执行，不能够适当地处理使用凸轮的切换未正常执行的情形。
[0004]本发明提供了一种内燃机，其能够判定是否存在使用凸轮的切换异常，并且能够处理使用凸轮的切换未正常执行的情形。
[0005]本发明的一个方案涉及一种内燃机。该内燃机包括可变气门机构，可变气门机构包括用以驱动排气阀的多个凸轮以及电子控制单元(ECU) ACU配置为:(a)选择使用凸轮，使用凸轮是多个凸轮之中用以驱动排气阀的凸轮；以及(b)基于在预定周期中缸内压力改变率的轨迹来判定是否存在使用凸轮的切换异常，预定周期是排气阀打开的周期。
[0006]在此方案中，可变气门机构可以配置为切换凸轮以使得执行多个模式。ECU可以配置为当根据模式正常执行使用凸轮的切换时，将预定周期设定为通过切换使用凸轮打开排气阀的周期以及通过切换使用凸轮不打开排气阀的周期中的至少一个。
[0007]在此方案中，ECU可以配置为基于轨迹的预定项来判定是否存在切换异常。预定项可以包括(a)存在通过排气阀的操作所获得的拐点，(b)不存在拐点，(C)拐点的值，以及(d)拐点的产生正时中的至少一个。
[0008]在此方案中，预定周期可以是已经开始切换至使用凸轮之后的周期。
[0009]在此方案中，ECU可以配置为当ECU判定在多个模式中的至少一个存在切换异常时，判定可变气门机构是异常的。当ECU判定在所有多个模式中都不存在切换异常时，ECU可以判定可变气门机构是正常的。
[0010]在此方案中，可变气门机构可以根据多个凸轮的凸轮轮廓而分别变动。可变气门机构可以包括:多个变动部，其配置为将从凸轮轴传递的动态动力分程传递至排气阀，凸轮轴设置有多个凸轮；以及多个联接机构，其配置为将多个变动部之中的两个变动部连接和断开。E⑶可以配置为从作为多个凸轮的至少三个凸轮中选择用以驱动排气阀的凸轮。
[0011]在此方案中，多个凸轮可以包括第一凸轮、第二凸轮和第三凸轮。多个变动部可以包括配置为使用第一凸轮变动的第一变动部、配置为使用第二凸轮变动的第二变动部以及配置为使用第三凸轮变动的第三变动部。多个联接机构可以包括第一联接机构和第二联接机构。第一联接机构可以包括将第一变动部和第二变动部连接和断开的第一锁定构件。第二联接机构可以包括将第二变动部和第三变动部连接和断开的第二锁定构件。第二变动部可以设置有配置为传递动态动力至排气阀的阀驱动部。使用第一凸轮的排气阀的开阀周期可以包括使用第二凸轮的排气阀的开阀周期。第一凸轮的凸轮轮廓和第二凸轮的凸轮轮廓可以设定成使得使用第一凸轮的排气阀的提升量大于使用第二凸轮的排气阀的提升量。第三凸轮的凸轮轮廓可以设定成以便在不同于第一凸轮的凸轮轮廓和第二凸轮的凸轮轮廓其中之一的正时驱动排气阀。模式的总数可以是六个。
[0012]在此方案中，E⑶可以配置为判定由第一锁定构件和第二锁定构件中至少一个所执行的联接或者脱离是否存在异常。
[0013]在此方案中，ECU可以配置为基于模式和在预定周期中的轨迹来判定使用凸轮的切换异常的异常形式。
[0014]在此方案中，ECU可以配置为基于模式和在预定周期中的轨迹来判定可变气门机构中的使用凸轮的切换异常的异常形式。模式可以包括第一模式，第一模式可以是使用凸轮的切换形式从第二凸轮切换至第一凸轮的模式。ECU可以配置为基于模式和当模式是第一模式时的第一拐点来判定异常形式。第一拐点可以是在轨迹中的在使用第一凸轮和第二凸轮中至少一个的排气阀的操作下所获得的拐点。
[0015]在此方案中，模式可以包括第二模式，第二模式可以是使用凸轮的切换形式从第二凸轮切换至第一和第三凸轮的模式。ECU可以配置为基于模式和当模式是第二模式时的第二拐点来判定异常形式，第二拐点可以是在轨迹中的使用第三凸轮的排气阀的操作下所获得的拐点。
[0016]在此方案中，模式可以包括第三模式，第三模式可以是使用凸轮的切换形式从第二凸轮和第三凸轮切换至第一凸轮的模式。当模式是第三模式时，E⑶可以配置为:(a)基于模式和第一拐点来判定异常形式；以及(b)基于模式和第二拐点来判定异常形式。
[0017]在此方案中，第一预定拐点可以是在轨迹中的当排气阀沿着第一凸轮的凸轮轮廓被驱动时使用第一凸轮的排气阀的操作下所获得的拐点。偏差可以是第一拐点和第一预定拐点之间的相位差的大小。当模式是第三模式、第一拐点和第二拐点存在于轨迹中，并且第一拐点是偏差小于预定值的拐点时，ECU可以判定异常形式是在第一联接机构和第二联接机构之间产生的使用凸轮的切换正时的响应延迟。
[0018]在此方案中，排气阀、多个凸轮、多个变动部和多个联接机构可以设置给多个气缸中的每个。ECU可以配置为当模式是第一模式并且在多个气缸中的一个气缸和另一气缸之间所述第一拐点的值或者相位的差异超过预定程度时，判定异常形式是在多个气缸之间引起的使用凸轮的切换正时的响应延迟。ECU可以配置为当模式是第二模式并且在多个气缸中的一个气缸和另一气缸之间第二拐点的存在或者不存在不同时，判定异常形式是在多个气缸之间引起的使用凸轮的切换正时的响应延迟。电子控制单元可以配置为当模式是第三模式并且满足以下条件之一时，判定异常形式是在多个气缸之间引起的使用凸轮的切换正时的响应延迟。一个条件为:在多个气缸中的一个气缸和另一气缸之间所述第一拐点的值和相位中的其中之一的差异超过预定程度。另一条件为:在多个气缸中的一个气缸和另一气缸之间所述第二拐点的存在或者不存在不同。
[0019]在此方案中，ECU可以配置为当判定是否存在切换异常时重复判定是否存在切换异常。ECU可以配置为当ECU在预定时间重复判定存在切换异常时，判定存在切换异常。ECU可以配置为当ECU在预定时间重复判定存在切换异常之前判定不存在切换异常时，则判定不存在切换异常。
[0020]在此方案中，ECU可以配置为基于所判定的异常形式来控制故障保护控制。故障保护控制可以包括限制最大车速、限制最大转速以及限制喷射的燃料量中的至少一个。
[0021]在此方案中，模式根据使用凸轮的切换形式可以不同，并且切换形式可以是在使用凸轮的多个使用模型中的两个使用模型之间从一个使用模型切换至另一个使用模型的形式。
[0022]在此方案中，ECT可以配置为当E⑶判定切换异常存在时发出警告。
[0023]根据此方案，能够判定是否存在使用凸轮的切换异常并且适当地处理使用凸轮的切换未正常执行的情形。
【附图说明】
[0024]下文将参考附图描述本发明的示范实施例的特征、优势以及技术及工业重要性，其中相同附图标记指代相同元件，并且在附图中:
[0025]图1是示出内燃机及其外围设备的总体配置的示意图；
[0026]图2是示意地示出内燃机的配置的示意图；
[0027]图3A和图3B是示出凸轮轴的示意图；
[0028]图4是可变气门机构的第一外部视图；
[0029]图5是可变气门机构的第二外部视图；
[0030]图6是可变气门机构的侧视图；
[0031]图7是示意地示出单元的配置的示意图；
[0032]图8是示出多个联接机构的示意图；
[0033]图9A至图9C是示出使用凸轮的使用模型的示意图；
[0034]图10是示出预定周期的示意图；
[0035]图1IA和图1IB是示出整个控制的示例的流程图；
[0036]图12A至12F是示出第一模式下的第一机械故障的示意图；
[0037]图13A至13F是示出第一模式下的第二机械故障的示意图；
[0038]图14A至14F是示出第一模式下的第三机械故障的示意图；
[0039]图15是示出第一控制示例的第一流程图；
[0040]图16是示出第一控制示例的第二流程图；
[0041 ]图17是示出第一控制示例的第三流程图；
[0042]图18是示出第一控制示例的第四流程图；
[0043]图19A至图19F是示出第二模式下的第一机械故障的示意图；
[0044]图20A至图20F是示出第二模式下的第二机械故障的示意图；
[0045]图21A至图21F是示出第二模式下的第三机械故障的示意图；
[0046]图22是示出第二控制示例的第一流程图；
[0047]图23是示出第二控制示例的第二流程图；
[0048]图24是示出第二控制示例的第三流程图；
[0049]图25是示出第二控制示例的第四流程图；
[0050]图26A至图261是示出第三模式下的机械故障的示意图；
[0051 ]图27A至图27C是示出第一响应故障的示意图；
[0052]图28A和图28B是示出第三控制示例的第一流程图；
[0053]图29是示出第三控制示例的第二流程图；
[0054]图30是示出第三控制示例的第三流程图；
[0055]图31是示出第二响应故障的示意图；
[0056]图32是示出第四控制示例的第一流程图；以及
[0057]图33是示出第四控制示例的第二流程图。
【具体实施方式】
[0058]图1是示出内燃机50及其外围设备的总体配置的示意图。图2是示意地示出内燃机50的配置的不意图。图3A和313是不出凸轮轴65的不意图。图4是可变气门机构60的第一外部视图。图5是可变气门机构60的第二外部视图。图6是可变气门机构60的侧视图。图3A是示出凸轮轴65的整个配置的示意图且图3B是沿着图3A的线A-A截取的凸轮Ca、Cb以及Ce的横截面图。图5和图6不出可变气门机构60以及凸轮轴65。
[0059]内燃机50设置有进气系统10、排气系统20以及排气再循环系统40。进气系统10包括空气流量计11、中间冷却器12以及进气歧管13 O空气流量计11测量进气空气的量。中间冷却器12冷却进气空气。进气歧管13将进气空气分配给内燃机50的气缸51a。排气系统20包括排气歧管21和催化剂22。排气歧管21将来自气缸51a的排气空气汇合进入下游侧的一个排气通路。催化剂22净化排气空气。进气系统10和排气系统20设置有增压器30 ο增压器30利用进气空气给内燃机50增压。
[0060]排气再循环系统40包括EGR管41、EGR冷却器42以及EGR阀43。EGR管41造成进气系统10和排气系统20彼此连通。具体地，EGR管41造成在进气歧管13的上游侧的汇合部与在排气歧管21的下游侧的汇合部彼此连通。EGR冷却器42冷却再循环的排气空气。EGR阀43调节再循环的排气空气的量。内燃机50是压缩点火内燃机并且包括多个气缸(此处为四个气缸)51a。内燃机50连同进气系统10、排气系统20和排气再循环系统40—起安装在未示出的车辆上。
[0061 ]内燃机50包括电子控制单元(E⑶)70 ο内燃机50包括气缸体51、气缸盖52、活塞53、进气阀54、排气阀55、燃料喷射阀56、可变气门机构60和凸轮轴65。内燃机50设置有缸内压力传感器91。活塞53、进气阀54、排气阀55、燃料喷射阀56和缸内压力传感器91设置给每个气缸51a。
[0062]气缸51a形成在气缸体51中。活塞53容纳在气缸51a中。气缸盖52固定至气缸体51的顶表面。燃烧室E形成为围绕有气缸体51、气缸盖52和活塞53的空间。活塞53邻近燃烧室
E0
[0063]引导进气空气至燃烧室E的进气端口52a和从燃烧室E排出气体的排气端口 52b形成在气缸盖52中。气缸盖52设置有切换进气端口 52a的进气阀54和切换排气端口 52b的排气阀55。设置给每个气缸5 Ia的进气阀54的数量和排气阀55的数量均为两个或多个(此处为两个)O燃料喷射阀56布置在气缸盖52中并且喷射燃料至燃烧室E O缸内压力传感器91布置在气缸盖52中并且感测缸内压力Pc，所述缸内压力Pc是燃烧室E的压力。
[0064]可变气门机构60布置在气缸盖52中。可变气门机构60是凸轮切换可变气门机构并且从作为第一凸轮的凸轮Ca、作为第二凸轮的凸轮Cb和作为第三凸轮的凸轮Ce之中选择出将用以驱动排气阀55的使用凸轮。凸轮Ca、Cb以及Ce布置在凸轮轴65中并且构成用以驱动排气阀55的多个(此处为三个)凸轮。凸轮的数量可以设定为至少三个。
[0065]凸轮Ca、Cb以及Ce具有不同于彼此的不同凸轮轮廓。凸轮Ca、Cb的凸轮轮廓设定成以便利用排气行程和进气行程中的至少一个行程(此处为排气行程)来驱动排气阀55。凸轮Ca、Cb的凸轮轮廓设定成使得使用凸轮Cb的排气阀55的开阀周期包括在使用凸轮Ca的排气阀55的开阀周期中，并且使用凸轮Ca的排气阀55的提升量大于使用凸轮Cb的排气阀55的提升量。
[0066]凸轮Ce的凸轮轮廓设定成以便在不同于凸轮Ca的凸轮轮廓和凸轮Cb的凸轮轮廓中之一的正时驱动排气阀55。凸轮Ce的凸轮轮廓具体地设定为在进气阀54的开阀周期打开排气阀55。凸轮Ce与凸轮Cb—起被使用。凸轮Ce可以与凸轮Ca—起被使用。
[0067]凸轮Ca、Cb以及Ce具体地布置成对应于多个气缸51a中的每个气缸。因此，凸轮Ca、Cb以及Ce具体地用以驱动用于每个气缸51a的排气阀55。具体地，可变气门机构60从用于多个气缸5 Ia中的每个气缸的凸轮Ca、Cb和Ce中选择出用以驱动排气阀55的使用凸轮。
[0068]可变气门机构60包括凸轮接触部61、阀驱动部62、摇臂部63以及摇臂轴64。凸轮接触部61、阀驱动部62和摇臂部63布置成用于每个气缸51a并且构成单元U。
[0069]凸轮接触部61是凸轮从动件且布置在此处的凸轮接触部的数量为两个或多个(此处为三个)以对应于凸轮Ca、Cb以及Ce。凸轮接触部61a是多个凸轮接触部61中的和凸轮Ca接触的凸轮接触部。凸轮接触部6 Ib是和凸轮Cb接触的凸轮接触部且凸轮接触部61