用于发动机控制的装置的制作方法

专利名称：用于发动机控制的装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种内燃机，所述内燃机根据进气门延迟关闭米勒循环运行， 其中进气门关闭正时被设定为在下死点之后发生。
背景技术：
能够提前或延迟进气门的开/闭正时的气门正时改变机构已广为人知。这种技术 的一个例子在日本特开平08-33拟95号公报中公开。鉴于上述内容，根据该公开文献，对本领域技术人员来说明显存在改善内燃机的 需要。本发明解决现有技术中的该需要以及其他需要，根据本发明公开的内容，对于本领域 技术人员来说，这些需要将变得很明显。

发明内容
已经发现，在类似于日本特开平08_33拟95号公报中提出的气门正时改变机构 中，当进气门关闭正时(IVC)比下死点迟并且进气门的打开正时的初始位置和关闭正时的 初始位置为延迟的位置时(例如，当进气门关闭正时的初始位置是最延迟的位置时)，致动 器被驱动，使得进气门的开闭正时从初始位置改变到更提前的位置。如果用于驱动致动器 以便将进气门的开闭正时移动到更提前的位置的驱动装置故障，则进气门的开闭正时将回 到更延迟的位置，使得进入的空气量将减少并且增加米勒循环的爆振抑制效果，这作用降 低有效压缩比。结果，发动机状态将变化到安全区域。然而，在类似于日本特开平08_33拟95号公报中提出的气门正时改变机构中，当 进气门关闭正时(IVC)比下死点迟并且进气门的打开正时的初始位置和关闭正时的初始 位置为提前的位置时(例如，当进气门关闭正时的初始位置是最提前的位置时)，致动器被 驱动，使得进气门的开闭正时从初始位置改变到更延迟的位置。因此，如果用于驱动致动器 以便将进气门的开闭正时移动到更延迟的位置的驱动装置故障，则进气门的开闭正时将回 到更提前的位置并且使得对于特定的节流阀开度，进入的空气量和有效压缩比增大。结果， 所需要的点火正时将相对于所设定的点火正时变得过度提前，并且将发生爆振而且发动机 将停止。根据一个方面，提供了一种发动机控制装置，装置基本包括内燃机、点火装置、气 门正时改变机构、进气门关闭正时检测装置、增压器以及控制器。内燃机通过将进气门关闭 正时设定为在下死点正时之后发生而实现米勒循环。点火装置对内燃机的燃烧室内部的空 气-燃料混合物点火。气门正时改变机构包括致动器，致动器被驱动以改变进气门的打开正时和关闭正时。进气门关闭正时检测装置检测进气门的关闭正时。增压器对导入内燃机 中的进气进行增压。控制器控制点火装置的点火正时、进气门的打开正时和进气门的关闭 正时。当与进气门关闭正时的检测值与进气门关闭正时的目标值相匹配的情况相比，增压 器增压并且由进气门关闭正时检测装置检测到的进气门关闭正时的检测值比进气门关闭 正时的目标值早至少规定值时，控制器执行延迟点火正时的点火控制延迟控制。


现在参照形成原始公开的一部分的附图图IA是根据一个实施方式的内燃机的系统图；图IB是根据一个实施方式的四缸内燃机的另一系统图；图2是气门正时改变机构的示意图；图3是说明了内燃机的进气门开闭正时的视图；图4是以简单示意性的方式说明了内燃机的点火正时延迟的图；图5是一对图表，上图表中横轴表示点火次数，而纵轴表示进气门打开正时提前 量，下图表中横轴表示点火次数，而纵轴表示由进气门关闭正时相对于目标进气门关闭正 时的提前而导致的点火正时的目标延迟量，图表中表示的点火次数是从在气门正时改变机 构的方向控制阀中出现电线损坏或断开连接时的时间点开始计数的；图6是以简单示意性的方式说明了执行内燃机的点火正时延迟控制的区域的图；图7是以简单示意性的方式说明了内燃机的增压压力限制控制的图；图8是示出了内燃机的点火正时延迟控制的流程图；以及图9是示出了内燃机的增压压力限制控制的流程图。
具体实施例方式现在将参照

本发明的选定实施方式。根据本公开，对本领域技术人员来 说，明显的是，下面对本发明的实施方式的描述仅仅用于说明的目的而不用于限制如所附 权利要求书及其等同方案所限定的本发明。最先参照图IA和图1B，内燃机1示出为具有根据第一实施方式的发动机控制装 置。内燃机1是火花点火汽油机，在该汽油机中，进气门2的关闭正时在下死点之后发生。换 言之，内燃机1根据进气门延迟关闭米勒循环而运行。例如，在这个实施方式中，内燃机1是 四缸直列式发动机。所述四缸直列式发动机具有气缸52a (#1)、52b (#2) ,53c (#3)、54d(#4)。 燃烧顺序例如为开始是#1，随后#3、#4，然后#2。如果用于驱动致动器的驱动装置故障，该驱动器用于将内燃机1的进气门2的开 闭正时移动到更延迟的正时，则进气门的开闭正时朝向更提前的正时返回。换言之，在给定 的节气门开度(throttle opening degree)的情况下，发动机的进气量和有效压缩比两者 都增大。因此，与设定的点火正时相比，所需的点火正时将变得过度提前，并且将发生爆振 (knocking)0为了克服这种爆振，人们可能考虑分析气门正时改变机构的故障以及避免爆振的 方法。然而，需要时间来检测气门正时改变机构是否实际发生故障。因此，这种方法不能有 效防止爆振。由于在进气量减小之前将发生响应延迟，因此利用空气流量计测量进气量并且随后将减小节气门开度作为进气量减少措施也不是应对这种爆振的有效措施。另外，当驱动所述致动器的驱动装置故障时，进气对气门正时改变机构的响应速 度的响应比空气流量计附近的反应快。因此，如果利用由空气流量计检测到的进气量来校 正点火正时，校正的实时性(current)不足以用作防止爆振的对策。内燃机1典型地具有多个燃烧室12 (图IA中仅仅示出了一个)，内燃机1的每个 燃烧室12均包括至少一个进气门2、至少一个排气门3。为了简单起见，在图IA中仅仅示 出了内燃机1的一个燃烧室。内燃机1的其它燃烧室也被类似地构造。内燃机1还包括用 于控制每个进气门2的开闭正时的气门正时改变机构4。换言之，如下文所述，气门正时改 变机构4用作进气门2的气门操作机构。排气门3通过排气凸轮轴5直接驱动，并且排气 门3的气门升程特性是恒定的(固定的)。气门挺柱6配置在进气门2的上部，而进气门凸轮轴8配置在气门挺柱6的上方。 进气门凸轮轴8沿着气缸排列方向(cylinder alignment direction)取向并且配置为与 曲轴7连动地绕轴向转动。摆动凸轮9在与每个进气门2对应的位置装配在进气门凸轮 轴8的外周。每个摆动凸轮9压靠其中的一个气门挺柱6并且用于抵抗气门弹簧(valve spring)(未示出)的弹簧力而开闭对应的进气门2。气门正时改变机构4通过驱动致动器以连续的方式延迟和提前进气门2的气门 升程的升程中心角。例如，日本特开2001-336446号公报中公开的技术是可以与气门正 时改变机构4 一起使用的位相改变机构(displacement changing mechanism)的一个例 子。将提供该文献的概述。气门正时改变机构4被设置在进气门凸轮轴8与凸轮普利(cam pulley)(未示出)之间的转动动力传输路径中，凸轮普利被设置在进气门凸轮轴8的外周 并且被配置为通过链条或正时带接收来自曲轴7的转动动力。进气门凸轮轴8和凸轮普利 之间的转动相位通过驱动致动器(未示出)改变。这样，当进气门2的操作角(打开持续 时间)的大小没有改变时，操作角的中心相位以连续的方式在预定的范围内变化并且被保 持在任何希望的位置。图2示出了气门正时改变机构4的主要特征，现在将对它们进行说明。气门正时 改变机构4基本包括外筒部40、内筒部41、环形柱塞42以及复位弹簧43。外筒部40—体 地形成在凸轮普利的内周部，使得外筒部40与凸轮普利一体地转动。内筒部41被紧固到 进气门凸轮轴8，使得内筒部41与进气门凸轮轴8 一体地转动。环形柱塞42布置在外筒部 40和内筒部41之间。环形柱塞42用作致动器。复位弹簧43被构造并且配置成总是在一 个方向上对柱塞42施加弹簧力。提前液压室44和延迟液压室45设置为沿着柱塞42的长度方向互相隔开。方向 控制阀10用作驱动柱塞42(即，致动器)的驱动装置并且将液压油压从提前液压室44改 向到延迟液压室45，反之亦然。柱塞42沿着外筒部40和内筒部41的轴向移动。该轴向 移动被转化成外筒部40和内筒部41之间的相对转动运动。外筒部40和内筒部41之间的 相对转动相位以连续方式改变。更具体地，柱塞42的轴向运动被转化成进气门凸轮轴8和 凸轮普利之间的相对转动，使得进气门凸轮轴8和凸轮普利之间的相对转动相位以连续的 方式改变。外筒部40和内筒部41以一个位于另一个内的方式装配，并且利用锁键(lock key) 46紧固在一起。锁键46设置在外筒部40中，弹簧或者其它弹性部件设置在它们之间。 锁键46设置在与延迟液压室45连通的油道内。当外筒部40和内筒部41利用锁键46连接在一起并且液压朝向延迟液压室45作用时，锁键46在液压的作用下被朝向外筒部40推 动，并且外筒部40和内筒部41之间的连接被解除。根据本实施方式的气门正时改变机构4被构造成使得当驱动柱塞42 (例如，致动 器)的方向控制阀10(例如，驱动装置)故障时，进气门关闭正时(intake valve close timing, IVC)移动到最提前的位置。更具体地，例如，如果驱动装置是方向控制阀10并且 破损的电线或者不良的电连接使得方向控制阀10不可控制，则方向控制阀10中的滑柱 (spool)(图中未示出)移动到初始位置，因此使得液压油被供给到提前液压室。虽然在本实施方式中，气门正时改变机构4由液压驱动，气门正时改变机构4也可 以是电磁驱动的气门正时改变机构。图3示出了由气门正时改变机构4改变的进气门的开闭正时。进气门关闭正时 IVCl是初始位置，并且进气门关闭正时IVC2是全开驱动(正常驱动)时采用的相对延迟正 时。当关闭正时改变时，进气门的打开正时(IV01和IV02)也改变与关闭正时相同的相位量。进气通道13经由每个进气门2连接到由内燃机1的活塞11形成的燃烧室12，而 排气通道14经由每个排气门3连接到燃烧室12。火花塞15配置在每个燃烧室12的顶部 中央部。燃料喷射阀16设置在每个燃烧室12中以将燃料直接喷射到燃烧室12中。燃料 喷射阀16配置在燃烧室12的与进气门2所在侧相同的一侧的侧部中。通过高压燃料泵17 和压力调节器(未示出)调整到规定压力的燃料经由高压燃料通道被供给到燃料喷射阀 16。因此，通过利用控制脉冲打开每个气缸的燃料喷射阀16，可以喷射与阀16的打开持续 时间对应的燃料量。燃料压力传感器19被设置用于检测燃料压力。催化转化器20、第二催化转化器21以及消声器22以列出的顺序从上游向下游设 置在排气通道14中。空气流量计沈配置在进气通道13中以检测进气的流量。电控节气门M配置在 进气通道13中的空气流量计沈的下游位置。空气流量计沈具有安装在其中的进气温度 传感器。进气收集器25位于电控节气门M的下游，并且空气滤清器23位于空气流量计沈 的上游。电控节气门M具有带电动机的致动器Ma。利用来自控制器27的控制信号来控 制电控节气门M的开度。电控节气门M具有一体的传感器Mb，传感器24b构造成检测电 控节气门M的实际开度。优选地，节气门开度基于来自传感器24b的检测信号被闭环控制 为目标开度。增压器观和中间冷却器四也被配置在进气通道13中的电控节气门M和空气流 量计沈之间。中间冷却器四配置在增压器28的下游。旁路通道30以绕过增压器28和中间冷却器四的方式连接到进气通道13。旁路 通道30的一端在中间冷却器四的下游位置连接到进气通道13，而另一端在增压器观的上 游位置连接到进气通道13。旁路阀(bypass valve) 31配置在旁路通道30中，以开闭旁路 通道30。旁路阀31具有包括电动机的致动器(图中未示出)。旁路阀31的开度由来自控 制器27的控制信号控制。内燃机1进一步设置有冷却剂传感器32、曲柄角传感器33、加速器位置传感器34、 增压压力传感器35、压力传感器36以及车速传感器60。冷却剂传感器32用于检测发动机冷却剂温度。曲柄角传感器33用于检测发动机转动速度和曲柄角位置。加速器位置传感 器34用于检测由驾驶员对加速踏板的操作引起的加速器位置(下压量)。增压压力传感器 35和压力传感器36设置在进气通道13中。增压压力传感器35设置在位于电控节气门M 的上游且位于中间冷却剂四的下游的位置。压力传感器36配置在位于增压器观的上游 且位于空气滤清器23的下游的位置。车速传感器60用于检测车速。由控制器27控制内燃机1的燃料喷射量、燃料喷射正时以及点火正时。控制器 27接收来自上述多个传感器的检测信号。根据从所接收的检测信号检测到的发动机操作 状态，控制器27控制电控节气门M的开度、燃料喷射阀16的燃料喷射正时和燃料喷射量、 火花塞15的点火正时、由气门正时改变机构4获得的气门升程特性(进气门开闭定时的变 化量)、增压器观的操作以及旁路阀31的开度。在正常运行过程中，控制器27将火花塞 15的点火正时控制成根据基于发动机的转动速度和负荷的图表等设定的基本点火正时。例 如，控制器27基于车速和由驾驶员对加速踏板的操作产生的加速器位置(下压量)来确定 发动机的负荷。控制器27接收来自凸轮角度传感器37的信号。凸轮角度传感器37用于 检测进气门凸轮轴8的转动角，并且基于来自凸轮角度传感器37的信号检测进气门2的实 际关闭正时。因此，凸轮角度传感器37是进气门关闭正时检测装置的一个例子。在利用如上所述的内燃机1的系统中，当内燃机1在需要增压器观被驱动的状态 运行时(即，在“增压区”中)，还例如，气门正时改变机构4的方向控制阀10故障并且使得 进气门的开闭正时变化为比目标值提前至少规定值的更提前正时时，彼此并行地执行点火 正时延迟控制(下文中详细描述)以及增压压力限制控制(下文中详细描述)。图4是以简单示意性的方式示出了当气门正时改变机构4的方向控制阀10经受 电线损坏或者断开连接时，目标点火正时如何改变的图。由于气门正时改变机构4被构造成使得进气门打开正时的初始位置为提前位置， 因此，当气门正时改变机构4的方向控制阀10中发生电线损坏或者断开连接时，在进气门 打开正时延迟的状态下，进气门关闭正时立即移动到最提前的位置、即初始位置。在种情况 下，无论加速器位置如何，进气门关闭正时的提前位置引起空气量增大，并且目标点火正时 改变到更延迟的位置。另外，由于利用更迟的进气门关闭正时获得的爆振抑制效果被削弱， 对于相同空气量所需的点火正时甚至更加延迟。在本实施方式中，内燃机1利用气门正时改变机构4，在该气门正时改变机构4中 进气门打开正时的初始位置(即，当没有利用致动器执行控制时所使用的位置)比在内燃 机1预热之后的正常运行过程中使用的进气门打开正时提前。在具有与本实施方式的发动 机和增压器类似的发动机和增压器的传统装置中，如果目标压缩比被设定为基本等于防爆 振极限的较高压缩比(即，该压缩比以下不发生爆振的极限)，则如果气门正时改变机构故 障并且进气门关闭正时提前到最提前的正时，发动机中将发生爆振。大体上，可以通过节气(控制节气门开度)以便限制进气量或者通过延迟点火正 时(将点火正时设定到更迟的正时)而有效地防止爆振。然而，当气门正时改变机构4的 故障引起进气门关闭正时立即改变到最提前的位置时，由于进气量以比气门正时改变机构 4改变进气门关闭正时的响应速度慢的响应速度改变，因此难以通过节流进气量来防止爆 振发生。因此，本实施方式被构造成监测实际进气门关闭正时的检测值从进气门关闭正时的目标值朝向更提前的正时偏离的量(在下文中称为“进气门关闭正时提前量”)，并且如 果进气门关闭正时提前量等于或大于预定阈值，则确定气门正时改变机构4可能故障。当 确定气门正时改变机构4可能故障时，从点火顺序中的下一个气缸开始延迟点火正时，以 便防止如果进气门关闭正时由于气门正时改变机构4的故障而提前到最提前位置时可能 发生的爆振。即使当气门正时改变机构4没有故障并正常运行时，进气门关闭正时的检测值实 际也与目标值一定程度的偏离。当进气门关闭正时由于相对于目标值的正常偏离(变化) 而移位到提前位置时，如果点火正时也被延迟，则内燃机1的燃料效率将降低。因此，建立 如下上限该上限为进气门关闭正时的检测值在提前方向上相对于进气门关闭正时的目标 值偏离多少并且仍然被认为正常的。因此，当进气门关闭正时提前量(即，实际进气关闭正 时的检测值从进气门关闭正时的目标值朝向更提前的正时偏离的量)等于或大于规定阈 值(上限值)时，装置确定气门正时改变机构4中可能已经发生了故障。在本实施方式中，阈值被限定为进气门关闭正时的在增压器运行的增压区域内燃 机1的转速为最小可用转速(例如，1200rpm)时将引起爆振发生的提前量(例如，五度)。 简而言之，可以通过将阈值设定为爆振敏感性最高的运行状态来获得应对气门正时改变机 构4故障的可靠对策，并且可以通过允许阀正时的一定程度的变化(从目标值偏离)确保 实际燃料效率。图5示出了第一或者上图表和第二或者下图表，在第一或者上图表中，横轴表示 点火次数，纵轴表示进气门打开正时提前量，而在第二或者下图表中，横轴表示点火次数， 纵轴表示进气门关闭正时相对于目标进气门关闭正时的的提前导致的点火正时的目标延 迟量。图表中表示的点火次数从当气门正时改变机构4的方向控制阀10发生电线损坏或 断开连接时的时间点起计数。由于线性特性根据内燃机1的转速而不同，图5示出了与发 动机的下列转速对应的特性曲线(线):1200rpm、2000rpm、4000rpm、以及5600rpm的。如图5中所示，随着发动机速度降低，对于给定的点火次数，进气门关闭正时提前 量和点火正时的目标延迟量二者都增大。因此，如果内燃机1在增压区域以最低的转速(例 如1200rpm)运行，本实施方式可以通过检测进气门关闭正时在提前方向上的偏移并且与 与达到引起爆振的点火正时的提前量(提前方向上的偏离)对应的规定值相比较，而适合 整个增压区域。换言之，控制器27将规定值设定为如下值该值与点火正时延迟控制之前 的目标值点火正时和内燃机1在内燃机1在增压器观运行的运行区域中以最低的发动机 转速运行时爆振将发生的最延迟的点火正时之间的差值对应。由于确定何时执行点火正时延迟控制重点在于进气门关闭正时的检测值在提前 方向上与目标值的偏离，执行点火正时延迟控制的区域被如图6中所示的执行。如果进气 门关闭正时的检测值在提前方向上与目标值偏离五度以上，即，如果进气门关闭正时提前 量为五度以上，则装置确定在气门正时改变机构4的方向控制阀10中可能发生故障并且执 行点火正时延迟控制。当执行点火正时延迟控制时，点火正时的延迟从如下气缸(第一气缸)开始，该气 缸的点火紧接着被确定为进气门关闭正时提前量变成五度以上的气缸之后发生。将被应用 到第一气缸的点火正时的目标延迟量被考虑如下方式地确定在紧接着首先开始延迟控制 的第一气缸之前发生点火的气缸中发生的进气门关闭正时提前量，以及在从将要开始点火9正时延迟的第一气缸即将点火之前发生点火的在前的气缸发生点火的时刻一直到将开始 点火正时的延迟第一气缸点火时的时间段的期间发生的进气门关闭正时提前量。更具体地说，如图5所示，需要补偿进气门关闭正时提前的延迟量从第一气缸开 始基本以恒定的速率增大，由于气门正时改变机构4故障，第一气缸进气门关闭正时朝向 最提前的位置提前。然而，在本实施方式中，在进气门关闭正时提前量达到或者超过5度之 前，即使气门正时改变机构4的故障引起进气门关闭正时朝向最前的位置提前，也不执行 点火正时的延迟。因此，在本实施方式中，与由于气门正时改变机构4的故障导致的进气门关闭正 时已经提前的量对应的点火正时的总目标延迟量被用于首先开始点火正时延迟的气缸 (第一气缸)的计算。另外，点火正时延迟将首先开始的第一气缸的目标延迟量的控制图 (图5中的虚线)与从当气门正时改变机构4故障时的时刻开始的延迟量的特性曲线匹配。 另外，点火正时被迅速延迟到希望的点火正时。按照点火顺序从点火正时首先延迟的气缸 (第一气缸)之后的下一个气缸(第二气缸)开始，根据如图5所示的发动机的转速来确定 延迟量。因此，例如，如果方向控制阀10故障并且进气门关闭正时朝向初始位置提前预定 量以上，则点火正时可以快速延迟到希望的点火正时。如图5所示，发动机转速越高，目标延迟量设定的越小。结果，可以防止由点火正 时的过度延迟引起的排气温度的快速升高，并且可以减小施加在排气系统上的负荷。如果进气门关闭正时提前量达到或者超过五度并且随后增大，S卩，如果进气门关 闭正时相对于目标值提前至少规定值并且随后延迟，则提前量将被确定为进气门关闭正时 的检测值的临时的大偏离并且点火正时将根据进气门关闭正时的检测值被校正。简而言 之，如果进气门关闭正时提前量变得等于或者大于五度，点火正时根据进气门关闭正时的 检测值被延迟，但是随后，如果进气门关闭正时提前量变为小于五度，则结束点火正时延迟 控制。结果，当进气门关闭正时的检测值从目标值偏离大的量时，可以防止在发动机的实际 使用过程中燃料效率的过度降低。如上，如果气门正时改变机构4的方向控制阀10遭受断开的连接，同时内燃机1 在增压器观被驱动的增压区域运行并且进气门关闭正时从目标值提前至少规定值(量)， 则延迟点火正时以便避免爆振。然而，存在点火正时的延迟引起排气温度增大超过排气系 统的允许温度的可能。因此，在本实施方式中，当点火正时延迟控制延迟点火正时时，执行 增压限制控制，以调整旁路阀31的开度。增压压力限制控制从首先开始点火正时的延迟的 气缸(第一气缸)之后进行点火的下一个气缸(第二气缸)开始。增压器压力限制控制被 构造成将增压压力调整到根据进气门关闭正时提前量设定的上限增压压力。现在将参照图7说明控制。当在气门正时改变机构4的方向控制阀10中发生断 开连接(点P)并且进气门关闭正时提前时，如果没有采取其它措施，点火正时被延迟并且 排气温度将超过排气系统(点Q)的允许的排气温度。因此，除了延迟点火正时之外，增压 压力被减小到上限增压压力，上限增压压力被设定为使得排气温度基本等于可允许的排气 温度(点R)。上限增压压力被设定为即使在根据进气门关闭正时提前量执行点火正时延 迟控制之后，利用所实现的进气量，排气温度仍然保持等于或者小于可允许的排气温度。更 具体地说，预先准备表格，该表格用于在方向控制阀10经历断开连接时根据进气门关闭正 时来设定上限增压压力。
当由于方向控制阀10因断开连接等而故障并且执行上述点火正时延迟控制时、 进气门关闭时间提前时，执行增压压力限制控制。增压压力限制控制使得高温排气的由点 火正时的延迟导致的停滞时间被缩短，因此缩短了进气的响应延迟。结果，可以防止排气系 统被排气温度的增大而损坏。当由于断开连接等导致方向控制阀10故障并且执行上述点火正时延迟控制、进 气门关闭正时提前时，不需要将排气温度增大的大小用作设定点火正时的条件。结果，在本 系统中点火正时设定可以提前并且可以防止燃料效率的降低。另外，由于增压压力限制控制与点火正时延迟控制同步，在进气门关闭正时提前 量变为等于或者大于预定的阈值之前，不执行增压压力限制控制。结果，由于允许进气门关 闭正时的一定程度的变化(从目标值的偏离)，因此在发动机的实际使用过程中可以防止 发动机运行状态被增压压力限制过度影响并且可以防止扭矩突然减小。在进气门关闭正时由于断开连接或者方向控制阀10的其它故障最终达到气门正 时改变机构4的最提前位置的情况下，以及在进气门关闭正时仅仅经受较大的偏离的情况 下，增压压力限制控制可以防止排气温度超过允许的排气温度，同时点火正时根据进气门 关闭正时提前量被延迟。结果，即使当阀正时由于除了方向控制阀10的断开连接或其它故 障的原因而偏离时，可以防止由气门正时改变机构4对排气系统引起的热损坏。图8是示出了根据本实施方式的点火正时延迟控制的步骤的流程图。在步骤11，控制器27确定内燃机1是否处于空转状态或者燃料切断状态。如果发 动机空转或者如果燃料切断，控制器27继续到步骤S12。否则，控制器27结束当前的工作 循环。在步骤S12，控制器27判定内燃机1是否运行在增压器观被驱动的增压区域。如 果内燃机1处于增压区域，控制器27继续到步骤S13。否则，控制器27结束当前的工作循 环。在步骤S13，控制器27判定实际进气门关闭正时是否比进气门关闭正时的目标值 大五度以上，即进气门关闭正时提前量是否是五度以上。如果是，则控制器继续到步骤S14。 如果否，则控制器27结束当前的工作循环。在步骤S14，控制器27判定气门正时改变机构4中是否有故障的可能。在步骤S15，控制器27延迟按照点火顺序在紧接着被确定为进气门关闭正时提前 量变成五度以上的气缸之后发生点火的气缸(第一气缸)的点火正时。点火正时被延迟 目标延迟量(A)，目标延迟量(A)考虑如下因素地方式被确定即将发生点火的在前气缸 (即，确定为进气门关闭正时提前量变成五度以上的气缸)发生的进气门关闭正时提前量 以及在从即将发生点火的气缸直到首先开始点火正时的延迟的气缸(第一气缸)的时间段 中发生的气缸进气门关闭正时提前量。在步骤S16，控制器27判定进气门2的关闭正时是否继续在提前的方向上返回。 如果是，则控制器27确定在气门正时改变机构4中仍有发生故障的可能性并且继续到步骤 S17。如果否，则控制器27继续到步骤S19。在步骤S17，控制器27延迟紧接着首先延迟点火正时的气缸(第一气缸)之后发 生点火的气缸(第二气缸)的点火正时。目标延迟量根据发动机转速确定。控制器27随 后继续到步骤观。11
在步骤S18，控制器27判定进气门2的关闭正时是否在提前方向上返回。如果是， 则控制器27确定在气门正时改变机构4中仍然有已经发生故障的可能性并且继续到步骤 S17。如果否，则控制器27继续到步骤S19。即，如果在进气门关闭正时提前量达到或者超 过五度之后，进气门2的关闭正时继续在提前方向上返回，则控制器27将延迟紧接着在首 先延迟点火正时的气缸(第一气缸)之后发生点火的气缸(第二气缸)的点火正时，并且 目标延迟量将根据发动机转速确定。在步骤S19，控制器27判定进气门打开正时是否处于最前位置，即，进气门关闭正 时是否处于最前位置。如果进气门打开正时处于最前位置，则控制器27继续到步骤S20。否 则，控制器27确定进气门关闭正时提前量的增大仅仅是暂时变化并且气门正时改变机构4 没有故障。控制器27随后继续到步骤S21。在步骤S20，控制器27将点火正时延迟与进气门关闭正时的最前位置(初始位 置)对应的量并且结束当前的工作循环。在步骤S21，控制器27确定实际进气门关闭正时的检测值是否比进气门关闭正时 的目标值更提前五度以上，即，进气门关闭正时提前量是否是五度或者更大。如果是，则控 制器27继续到步骤S22。如果否，则控制器27确定不再需要延迟点火正时并且结束当前的 工作循环。在步骤S22，控制器27根据进气门2的关闭正时的检测值修改点火正时。换言之， 控制器27将第一气缸的点火正时延迟，以在进气门关闭正时在提前方向上停止返回与点 火正时提前校正量的对应的点火正时延迟量之后进行点火。在步骤S23，控制器27判定实际进气门关闭正时是否比进气门关闭正时的目标值 提前五度以上，即，进气门关闭正时提前量是否是五度以上。如果是，则控制器27返回到步 骤S22。如果否，则控制器27确定不再需要延迟点火正时并且结束当前的工作循环。更具 体地说，如果进气门关闭正时提前量由于暂时变化而变为五度以上，则进气门关闭正时将 开始回到更延迟的正时。在进气门关闭正时提前量变得小于五度之前，控制器27将点火正 时延迟与点火正时提前校正量对应的点火正时延迟量。图9是示出了根据本实施方式的增压压力限制控制的步骤的流程图。在步骤S31，控制器27判定点火正时延迟控制是否正在进行。如果是，则控制器 27继续到步骤S32。如果否，则控制器27结束当前的工作循环。在步骤S32，控制器27判定进气门关闭正时提前量是否为五度以上。如果进气门 关闭正时提前量为五度以上，则控制器27继续到步骤S33。否则，控制器27结束当前的工 作循环。在步骤S33，控制器27根据进气门关闭正时提前量设定上限增压压力L。在步骤S34，控制器27判定当前增压压力是否大于步骤S33中所设定的上限增压 压力L。如果当前的增压压力大于上限增压压力L，则控制器继续到步骤S35。否则，控制器 27结束当前的工作循环。在步骤S35，控制器27调整旁路阀31的开度，使得增压压力变为等于或者小于上 限增压压力L。更精确地，在步骤S35，控制器27增大旁路阀31的开度，使得增压压力变得 等于或者小于上限增压压力L。虽然在上述实施方式中根据发动机转速来确定目标延迟量，然而也可以根据发动机的发动机转速和发动机负荷确定目标延迟量。即，可以将目标延迟量设定成，使其随着发 动机转速增大而减小，还随着发动机负荷的增大而减小。这样，可以防止由过度延迟引起的 排气温度的突然增大并且可以减小施加在排气系统上的负荷。虽然在上述实施方式中，通过调整旁路阀31的开度，实现排气温度不超过可允许 的排气温度的进气量，通过调整电控节气门M或者旁路阀31的开度将内燃机1构造成实 现排气温度不超过可允许的排气温度的进气量也是可接受的。现在将结合相应的效果说明可以利用上述实施方式实现的装置的技术构思。根据所示的实施方式，装置被用于内燃机1中，内燃机1构造成通过将进气门关闭 正时设定为在下死点之后发生而实现米勒循环。内燃机1包括增压器观，其根据发动机 的运行状态运行；气门正时改变机构4，其通过驱动致动器(即，柱塞42)改变进气门的打 开正时和关闭正时；以及进气门关闭正时检测装置(即，凸轮角度传感器37)，其检测进气 门的关闭正时。当内燃机1在增压器观被驱动的增压区运行并且进气门关闭正时的检测 值比进气门关闭正时的目标值提前至少规定值时，与检测值与目标值相匹配的情况相比， 点火正时延迟。结果，当进气门关闭正时朝向比目标值更提前的初始位置返回时，点火正时 被延迟，使得可以防止爆振的发生。在上述内燃机1中，气门正时改变机构被构造成将进气门关闭正时在用于驱动致 动器(即，柱塞42)的驱动装置(即，方向控制阀10)故障时设定为处于最前位置。结果， 当故障使得驱动致动器(即，柱塞42)的驱动装置停止运行并且进气门关闭正时朝向最提 前位置、即朝向初始位置返回时，可以防止爆振。在上述内燃机1中，规定值与进气门关闭正时的、如果内燃机转速是增压区域中 可用的最低转速时将引起爆振发生的提前量对应。结果，可以通过将规定值设定到爆振敏 感性最高的位置获得防止阀改变机构4的故障的可靠地对策，并且通过允许阀正时的一定 程度的变化(从目标值偏离)可以确保实用的燃料效率。在上述内燃机1中，点火正时的延迟首先被应用到第一气缸，第一气缸的点火是 在在进气门关闭正时被检测为提前规定值以上的源气缸(source cylinder)之后而接着发 生的，点火正时的目标延迟量被根据内燃机转速和进气门关闭正时的检测值与进气门关闭 正时的目标值相比的提前量确定；并且将要开始点火正时的延迟的第一气缸的目标延迟量 考虑如下因素的方式地被确定即将发生点火的气缸发生的进气门关闭正时提前量以及在 从即将发生点火的气缸直到首先开始点火正时的延迟的第一气缸的时间段中发生的气缸 进气门关闭正时提前量。结果，当由于驱动致动器的驱动装置的故障导致进气门关闭正时 朝向初始值提前至少规定值时，点火正时可以迅速延迟到希望的点火正时。在上述内燃机1中，在第一气缸之后的发生点火的气缸的点火正时的目标延迟量 被根据转速和内燃机的负荷确定，该第一气缸开始点火正时延迟。结果，可以防止由点火正 时过度延迟引起的排气温度的快速增大并且可以减小施加在排气系统上的负荷。在上述内燃机1中，当内燃机转速较高时，点火正时的目标延迟量被设定为较小。 结果，可以防止由点火正时过度延迟引起的排气温度的快速增大并且可以减小施加在排气 系统上的负荷。在上述内燃机1中，当发动机负荷较大时，点火正时的目标延迟量被设定为较小。 结果，可以防止由点火正时过度延迟引起的排气温度的快速增大并且可以减小施加在排气系统上的负荷。在上述内燃机1中，如果进气门关闭正时在点火正时的延迟开始之后开始回到更 延迟的值，则点火正时被根据进气门关闭正时的检测值校正。结果，当进气门关闭正时偏离 目标值较大的量时，可以防止在发动机的实际使用过程中的燃料效率的过度减小。在上述内燃机1中，上限增压压力根据点火正时的延迟将要开始的第一气缸的进 气门关闭正时的检测值设定，并且增压器的增压压力被控制为不超过上限增压压力。结果， 可以缩短由点火正时的延迟导致的高温排气的停滞时间，因此缩短了进气的响应延迟并且 能够可以防止排气系统被高温排气损坏。术语的一般解释理解本发明的范围时，这里所使用的术语“包括”和其变体是用于列举特征、元件、 部件、群组、整体、和/或步骤的存在的开放式术语，但是不排除其它未提到的特征、元件、 组件、群组、整体、和/或步骤。上述内容也适用于具有类似的意思的术语，例如“包括”、“具 有”、以及它们的变体的词语。另外，术语“部件”、“部分”、“部”、“构件”或“元件”当以单数 使用时可以具有单个部件或多个部件的双重意思。这里用来描述的由部件、部分、装置等执 行的操作或者功能的术语“检测”不仅包括不需要物理检测的组件、部分、装置等，还包括确 定、测量、模拟、预测或计算等以完成操作或功能。这里用来描述装置的组件、部分或部件的 术语“构造”包括构造和/或编程以执行希望的功能的硬件和/或软件。尽管仅仅选择了选定的实施方式来说明本发明，对于本领域技术人员来说，根据 本公开，在不背离本发明如所附权利要求中限定的范围的情况下，可以做出多种改变和变 化。例如，各个组件的尺寸、形状、位置或取向可以按照需要和/或要求变化。示出为直接 连接或者互相接触的组件可以在它们之间具有中间结构。一个元件的功能可以由两个元件 来实现，或者反之。一个元件的结构和功能可以在其它的实施方式中采用。在特定的实施 方式中不需要同时表现出所有的优点。与现有技术不同的每个特征单独地或者与其它特征 相结合应当被认为申请人对发明的进一步单独描述，包括这些特征体现的结构和/或功能 构思。因此，根据本发明的实施方式的上述描述仅仅为了说明而提供，并且目的不是限制如 所附权利要求和它们的等同结构所限定的本发明。
权利要求
1.一种装置，其包括内燃机，其通过将进气门关闭正时设定为在下死点正时之后发生而实现米勒循环；点火装置，其对所述内燃机的燃烧室内的空气-燃料混合物进行点火；气门正时改变机构，其包括致动器，所述致动器被驱动以改变进气门的打开正时和关 闭正时，进气门关闭正时检测装置，其检测所述进气门的关闭正时；增压器，其对引入所述内燃机的进气进行增压；以及控制器，其控制所述点火装置的点火正时、所述进气门的打开正时和所述进气门的关 闭正时，与所述进气门关闭正时的检测值与所述进气门关闭正时的目标值相匹配的情况相比， 当所述增压器进行增压并且由所述进气门关闭正时检测装置检测到的所述进气门关闭正 时的检测值比所述进气门关闭正时的目标值早至少规定值时，所述控制器执行延迟所述点 火正时的点火正时延迟控制。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，与所述致动器正常运行时的目标进气门关闭正时相比，当所述致动器出现故障时，所 述气门正时改变机构提前所述进气门关闭正时。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器将所述规定值设定为与如下差值相对应的值该差值是点火正时延迟控制 之前的目标值点火正时和如果所述内燃机在所述增压器运行的内燃机运行区域中以最低 的发动机转速运行将发生爆振的最大延迟点火正时之间的差值。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在点火正时延迟控制过程中，所述控制器延迟按照点火顺序在源气缸之后立即发生点 火的第一气缸的点火正时，该源气缸的进气门关闭正时的检测值比所述进气门关闭正时的 目标值早至少所述规定值。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制器计算进气门关闭正时提前量，该进气门关闭正时提前量是所述进气门关闭 正时的目标值与所述进气门关闭正时的检测值之间的差值；以及所述控制器根据所述内燃机的转速和所述进气门关闭正时提前量设定所述点火正时。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器基于以下因素确定点火正时将被延迟的所述第一气缸的点火正时在所述第一气缸即将点火之前发生点火的所述源气缸的进气门关闭正时，和在从所述源气缸发生点火的时刻到所述第一气缸发生点火的时刻的时间段中，所述进 气门关闭正时将改变的改变量。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述控制器根据内燃机的发动机转速和内燃机的发动机负荷确定按照点火顺序在所 述第一气缸之后紧接着发生点火的第二气缸的点火正时，其中，从所述第一气缸开始点火 正时的延迟。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述内燃机的发动机转速较高时，所述控制器将所述点火正时的目标延迟量设定为较早，并且当所述内燃机的发动机负荷较大时，所述控制器将所述点火正时的目标延迟量设定为较早。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制器基于目标延迟量设定所述点火正时，所述目标延迟量与所述进气门关闭正 时的检测值与所述进气门关闭正时的目标值相匹配时的点火正时和将通过延迟所述点火 正时而获得的点火正时之间的差值对应；所述控制器将所述点火正时的目标延迟量设定为随着所述内燃机的发动机转速变大 而变小；以及所述控制器将所述点火正时的目标延迟量设定为随着所述内燃机的发动机负荷变大 而变小。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述控制器开始所述点火正时的延迟之后，当确定所述进气门关闭正时开始返回到 更延迟的值时，所述控制器根据所述进气门关闭正时的检测值设定所述点火正时。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器根据所述进气门关闭正时的检测值设定所述增压器的上限增压压力；以及 所述控制器将所述增压器的增压压力控制成使得，当所述控制器延迟所述点火正时时 所述增压压力不超过所述上限增压压力。
12.—种发动机控制方法，其包括运行内燃机，以通过以下方式实现米勒循环控制气门正时改变机构的致动器以改变 进气门的打开正时和关闭正时，从而使得进气门关闭正时在下死点正时之后发生； 选择性地对引入到所述内燃机中的进气进行增压；以及与所述进气门关闭正时的检测值与所述进气门关闭正时的目标值相匹配的情况相比， 在增压过程中，并且当所述进气门关闭正时的检测值比所述进气门关闭正时的目标值早至 少规定值时，延迟所述点火正时。
全文摘要
提供了一种发动机控制装置，该装置设置有内燃机(1)、点火装置(16)、气门正时改变机构(4)、进气门关闭正时检测装置(37)、增压器(28)以及控制器(27)。内燃机(1)通过由气门正时改变机构(4)将进气门关闭正时设定为在下死点正时之后发生而实现米勒循环。控制器(27)控制点火装置(16)的点火正时、进气门(2)的打开正时和进气门(2)的关闭正时。在增压过程中，当进气门关闭正时的检测值比进气门关闭正时的目标值早至少规定值时，与检测值与进气门关闭正时的目标值相匹配的情况相比，控制器(27)延迟点火正时。
文档编号F02D45/00GK102057146SQ200980120836
公开日2011年5月11日 申请日期2009年5月26日 优先权日2008年6月4日
发明者小林敦 申请人:日产自动车株式会社