用于內燃機的可變氣門控制系統的制作方法

專利名稱：用于內燃機的可變氣門控制系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及一種能夠連續地改變進氣門或排氣門的升程特性(升程和工作角)的內燃機的可變氣門控制系統，更具體地說，涉及一種能夠校準用于測量升程特性的傳感器的可變氣門控制系統。
背景技術：
近年來，提出和開發了能夠改變工作角(操作角)和相位的各種可變氣門控制系統，以在發動機所有的工作條件下實現高自由度的氣門升程特性和改進的發動機性能。可變氣門控制系統適用于內燃機，尤其適用于根據進氣量產生輸出功率的汽油機，以改進諸如燃油經濟性之類的發動機性能。一些可變氣門控制系統包括可變升程和工作角控制機構以連續地擴張或收縮進氣門的氣門升程和工作角，和可變相位控制機構以延遲或提前在最大進氣門升程點的角相位(通常稱做“中心角相位”)。這樣的一種可變氣門控制系統能夠控制流入每一氣缸的燃燒室中的進氣量而不控制節氣門的開度。在日本專利臨時公布第2002-349215號(以下稱做“JP2002-349215”)和第2003-41955號(以下稱做“JP2003-41955”)中已公開了這樣一種可變氣門控制系統。在JP2002-349215和JP2003-41955所公開的該系統中，可變致動機構根據控制軸的角位置連續地改變氣門升程特性。為了精確地控制氣門升程特性，可變氣門控制系統包括控制軸傳感器以檢測控制軸的角位置。可變氣門控制系統通過校正關于基準位置的信息校準控制軸傳感器以測量和輸出控制軸的角位置。在控制軸處于限位器所限定的機械限制位置的條件下，校準被執行，即在升程特性為機械限定的最小升程時，校準被執行。

發明內容
為了使用所檢測的控制軸的角位置，通過閉環控制或反饋控制準確地控制控制軸，可變氣門控制系統使用確保控制余量的、遠離機械限定的最小升程的控制軸的角位置的范圍。機械下限的位置在發動機正常工作條件下工作期間不被使用。在第JP2002-349215號中所公開的該系統中，在發動機在怠速或非常低負荷的狀態下工作時，校準操作被執行。在發動機處于怠速或在非常低負荷的狀態下工作時，將控制軸調節到機械下限位置導致進氣量的不穩定性并且由此導致燃燒的不穩定性。在JP2003-41955號中所公開的該系統中，在發動機被重新起動時或在發動機通過將點火開關轉到“斷開”狀態或通過發動機失速停止運轉時，校準操作被執行。即，在曲軸轉速為0或為非常小的速度的條件下，校準操作被執行。實際上，這很難將控制軸旋轉到機械下限位置，因為在這些條件下摩擦力或所需要的轉矩非常大。
因此，本發明的一個目的是提供一種用于內燃機的可變氣門控制系統，其能夠連續地改變進氣門或排氣門的升程特性并能以可靠和穩定的方式校準用于估計氣門升程特性的傳感器。
根據本發明的一個方面，用于內燃機的可變氣門控制系統包括氣門，打開和關閉發動機燃燒室的開度；氣門升程特性控制機構，調節氣門的氣門升程特性；檢測部分，收集確定氣門的估計氣門升程特性所需要的信息；輸入部分，接收外部輸入校準模式命令；和控制單元，與可變升程特性控制機構、檢測部分和輸入部分通信以執行下列操作響應校準模式命令將氣門升程特性控制到機械限定的小設置(small setting)；當氣門升程特性為小設置時收集信息；根據所收集的信息校準檢測部分。
根據本發明的另一個方面，用于內燃機的可變控制系統包括氣門，打開和關閉發動機燃燒室的開度；氣門升程特性控制機構，調節氣門的氣門升程特性；檢測部分，收集確定氣門的估計氣門升程特性所需要的信息；輸入部分，接收外部輸入校準模式命令；控制單元，與可變升程特性控制機構、檢測部分和輸入部分通信，以響應校準模式命令使發動機在校準模式下運轉并在校準模式下執行下列操作將氣門升程特性控制到機械限定的小設置；當氣門升程特性為小設置時收集信息；根據所收集的信息校準檢測部分。
根據本發明的另一個方面，用于內燃機的可變氣門控制系統包括氣門，打開和關閉發動機燃燒室的開度；氣門升程特性控制機構，調節氣門的氣門升程特性；檢測裝置，收集確定氣門的估計氣門升程特性所需要的信息；輸入裝置，接收外部輸入校準模式命令；和控制裝置，與可變升程特性控制機構、檢測裝置和輸入裝置通信以執行下列操作響應校準模式命令將氣門升程特性控制到機械限定的最小設置；當氣門升程特性為小設置時收集信息；根據所收集的信息校準檢測裝置。
從下列對執行本發明的最佳方式的詳細描述中并組合附圖，本發明的上述的目的和其它的目的、特性和優點將變得顯而易見。


圖1是說明根據本發明的實施例的、包括可變升程和工作角控制機構和可變相位控制機構的可變氣門控制系統的透視圖；圖2是說明根據本發明的實施例的、包括圖1中的可變氣門控制系統的內燃機的方框圖；圖3是說明根據本發明的實施例的、校準用于估計氣門升程特性的傳感器的過程的流程圖；圖4A是說明在圖3的過程期間的校準模式命令信號的變化的時序圖；圖4B是說明在圖3的過程期間的進氣門開度TVO的變化的時序圖；圖4C是說明在圖3的過程期間的燃油噴射量TI的變化的時序圖；圖4D是說明在圖3的過程期間的點火正時IT的變化的時序圖；圖4E是說明在圖3的過程期間的附件的操作狀態的變化的時序圖；圖4F是說明在圖3的過程期間的進氣門升程VL的變化的時序圖。
具體實施例方式
現在參照附圖，特別是圖2，將示例地說明在車輛的直列式四周期火花點火汽油機中的本實施例的可變氣門控制系統，該車輛直列式四周期火花點火汽油機在每一氣缸中具有一對進氣門11和一對排氣門。然而，本發明也適用于諸如V型發動機之類的具有其它氣缸排列的內燃機。如圖2中所示，可變氣門致動機構被設置以致動進氣門11使得進氣門升程特性是可變的，如后面將要描述的。另一方面，排氣門的氣門致動機構被構成為直接操作的氣門致動機構使得排氣凸輪軸直接驅動排氣門。排氣門升程特性是固定的(恒定的)。
可變氣門致動機構本身是公知的，如在日本專利臨時公布第H11(1999)-107725號中所公開的。該日本專利臨時公布第H11(1999)-107725號的整個內容以參照的方式被包含在這里。現在參照圖1，其示出了可變氣門致動機構的詳細結構。如從圖1的透視圖可看到的，可變氣門致動機構包括相互結合在一起的可變升程和工作角控制機構(可變升程特性控制機構)1和可變相位控制機構21。可變升程和工作角控制機構1被設置以連續地調整每一氣缸的進氣門11的氣門升程特性，即連續地改變每一氣缸的進氣門11的氣門升程和工作角。另一方面，可變相位控制機構21被設置以連續地調整每一氣缸的進氣門11的進氣門相位(phase)，即相對于曲軸的角位置連續地改變(提前或延遲)，在最大進氣門升程點的角相位(即中心角相位)。
可變升程和工作角控制機構1包括進氣門11，可滑動地安裝在氣缸蓋上；中空驅動軸2，由安裝在氣缸蓋的上部的凸輪支架可轉動地支撐(未示出)；驅動偏心凸輪3，壓配在驅動軸2上；具有偏心凸輪部分18的控制軸12，偏心凸輪部分18的軸與控制軸12偏心，控制軸12位于驅動軸2上，由同一凸輪支架可轉動地支撐，并且與驅動軸2平行布置；氣門播臂6，可搖動地支撐在控制軸12的偏心凸輪部分18上；和可搖動凸輪9，與進氣門11的氣門挺柱(挺桿)10滑動接觸。
驅動偏心凸輪3通過連接臂4與氣門搖臂6機械地連接。氣門搖臂6通過連接部件8與可搖動凸輪9機械連接。驅動軸2通過正時鏈或正時帶由發動機曲軸驅動。驅動偏心凸輪3具有圓柱形外圓周表面。驅動偏心凸輪3的軸與驅動軸2的軸偏心預定的偏心率。連接臂4的環形部分的內圓周可轉動地安裝在驅動偏心凸輪3的圓柱形外圓周。氣門搖臂6的基本中心部分由控制軸12的偏心凸輪部分18可轉動地支撐。氣門搖臂6的一端通過連接銷5與連接臂4的臂部分機械連接或銷連。氣門搖臂6的另一端通過連接銷7與連接部件8的上端機械連接或銷連。如上所述，偏心凸輪部分18的軸與控制軸12的軸偏心預定的偏心率。因此，氣門搖臂6的振蕩運動中心根據控制軸12的角位置改變。
可搖動凸輪9被可轉動地安裝在驅動軸2的外圓周上。沿垂直于驅動軸2的方向延伸的可搖動凸輪9的一端通過連接銷17與連接部件8的下端相連或銷連。可搖動凸輪9形成于其下表面上，其基圓表面部分與驅動軸2同心，并且適度彎曲的凸輪表面部分延伸接續到基圓表面部分。可搖動凸輪9的表面部分和凸輪表面部分被設計成根據振蕩可搖動凸輪9的角位置與進氣門11的氣門挺柱10的上表面的指定點相鄰接觸(或滑動接觸)。用這種方法，基圓表面部分用作其中進氣門升程為0的基圓部分。另一方面，與基圓表面部分接續的凸輪表面部分的預定角范圍用作斜臺(ramp)部分。此外，與斜臺部分接續的凸輪尖部的預定角范圍延伸到用作升程部分。
如圖1中所示，可變升程和工作角控制機構1的控制軸12通過升程和工作角控制致動器13在預定角范圍內被致動。在所示的實施例中，可變升程和工作角控制致動器13包括伺服電動機、用作伺服電動機輸出軸的蝸輪(worm gear)15、與蝸輪15嚙合并與控制軸12的外圓周固定連接的蝸輪(worm wheel)。可變升程和工作角控制致動器13的伺服電動機的操作響應來自電動機控制單元(ECU)19的控制信號被電控。為了測量或確定控制軸12的角位置，控制軸傳感器(氣門升程傳感器)14位于控制軸12的附近。控制軸傳感器14收集用于確定進氣門11的估計氣門升程特性所需的信息。實際上，施加于可變升程和工作角控制致動器13的控制壓力通過響應來自ECU 19的控制信號的第一液壓控制模塊(未示出)被調節或被調整。可變升程和工作角控制致動器13被設計使得輸出軸(蝸輪15)的角位置通過利用去激勵的第一液壓控制模塊的復位彈簧被迫向前并保持在其初始角位置。可變升程和工作角控制機構1操作如下在驅動軸2的旋轉期間，連接臂4通過驅動偏心凸輪3的凸輪動作上下運動。連接臂4的上下運動引起氣門搖臂6的振蕩運動。氣門搖臂6的振蕩運動通過連接部件8被傳遞到可搖動凸輪9使得可搖動凸輪9振蕩。通過振蕩的可搖動凸輪9的凸輪動作，進氣門11的氣門挺柱10被推動，因此進氣門11提升。當可變升程和工作角控制致動器13改變控制軸12的角位置時，氣門搖臂6的初始位置改變，因此，可搖動凸輪9的振蕩運動的初始位置(或開始點)也改變。
假定控制軸12的偏心凸輪部分18的角位置從偏心凸輪部分18的軸正好位于控制軸12的軸之下的第一角位置移動到偏心凸輪部分18的軸正好位于控制軸12的軸之上的第二角位置，則氣門搖臂6整體上向上移動。因此，包括連接銷17的孔的可搖動凸輪9的端部相對地被向上拉。即，可搖動凸輪9的初始位置被移動使得可搖動凸輪本身沿可搖動凸輪9的凸輪表面部分遠離進氣門氣門挺柱10的方向傾斜。由于氣門搖臂6向上移動，當可搖動凸輪9在驅動軸2的旋轉期間振蕩時，可搖動凸輪9的基圓表面部分相對較長時間地與氣門挺柱10接觸。換句話說，可搖動凸輪9的凸輪表面部分與氣門挺柱10接觸的時間變短。因此，進氣門11的氣門挺柱變短。此外，從進氣門打開正時IVO到進氣門關閉正時IVC的工作角(即提升時間)減小。
相反，當控制軸12的偏心凸輪部分18的角位置從第二角位置移動到第一角位置時，氣門搖臂6整體向下移動。因此，包括連接銷17的孔的可搖動凸輪9的端部相對被向下拉。即，可搖動凸輪9的初始位置被移動使得可搖動凸輪本身沿可搖動凸輪9的凸輪表面部分接近進氣門氣門挺柱10的方向傾斜。由于氣門搖臂6向下移動，當可搖動凸輪9在驅動軸2的旋轉期間振蕩時，與進氣門氣門挺柱10接觸的部分在某種程度上，從可搖動凸輪9的基圓表面部分被移動到可搖動凸輪9的凸輪表面部分。因此，進氣門11的氣門升程變大。此外，從進氣門打開正時IVO到進氣門關閉正時IVC的工作角延伸。
通過可變升程和工作角控制致動器13，控制軸12的偏心凸輪部分18的角位置在限制范圍內可被連續地改變，因此氣門升程特性(氣門升程和工作角)也連續地改變。即，圖1中所示的可變升程和工作角控制機構1可同時連續地比例增大和減小氣門升程和工作角。換句話說，根據同時發生的氣門升程的變化和工作角的變化能夠彼此對稱地改變進氣門打開正時IVO和進氣門關閉正時IVC。
可變升程和工作角控制機構1的驅動軸2和可搖動凸輪9可基本上位于發動機中的同一位置作為典型直動氣門機構的凸輪軸和固定凸輪。此外，可變升程和工作角控制機構1的構成部件可被聚集和配置在驅動軸2的周圍。因此，可變升程和工作角控制機構1被緊湊構成以易于安裝在發動機上。通過對發動機加入小的設計變化，可變升程和工作角控制機構1可被安裝在傳統的發動機上。可變升程和工作角控制機構1中，在連接部件之間的多個連接點，像在控制偏心凸輪18和氣門搖臂6之間的軸承，面對面地接觸。此外，可變升程和工作角控制機構1不需要使兩個部件朝彼此偏置的部件，像復位彈簧。因此，可變升程和工作角控制機構1很容易被潤滑，導致耐久性和可靠性的增強。
另一方面，可變相位控制機構21包括鏈輪22和相位控制液壓致動器23。鏈輪22設置在驅動軸2的前端。可變相位控制致動器23被設置以使驅動軸2能夠相對于鏈輪22在預定角范圍內旋轉。鏈輪22具有通過正時鏈(未示出)或正時帶(未示出)與發動機曲軸的驅動連接。為了監視或檢測驅動軸2的角位置，驅動軸傳感器16位于驅動軸2的附近。為液壓或電磁旋轉致動器的可變相位控制致動器23響應來自ECU 19的控制信號操作。沿一個旋轉方向驅動軸2相對于鏈輪22的旋轉導致在最大進氣門升程點的中心角相位的相位提前。沿相反旋轉方向驅動軸2的相對于鏈輪22的旋轉導致在最大進氣門升程點的中心角相位的相位延遲。在圖1中所示的可變相位控制機構21中，僅在最大進氣門升程點的中心角相位(進氣門打開正時IVO或進氣門關閉正時IVC)被提前或延遲，而進氣門11的氣門升程變化和進氣門11的工作角不變化。驅動軸2相對于鏈輪22的角位置可通過可變相位控制致動器23在限制范圍內被連續地改變，因此中心角相位也可連續地改變。
如上所述，通過可變升程和工作角控制機構1和可變相位控制機構21的相互結合，包括在本實施例的系統中的可變氣門致動機構被構成。利用可變氣門致動機構，能夠大范圍連續地改變進氣門升程特性，特別是，通過可變升程和工作角控制和可變相位控制的結合，能夠大范圍連續地獨立地改變進氣門打開正時IVO和進氣門關閉正時IVC。在本實施例中，氣門升程特性包括相互關聯的氣門升程和氣門工作角兩個部分。因此，當氣門升程相對較大并且氣門工作角也相對較大時，氣門升程特性稱做“大”。另一方面，當氣門升程相對較小并且氣門工作角也相對較小時，氣門升程特性稱做“小”。或者，氣門升程特性的大小可以是氣門升程和氣門工作角中的一個的大小，可以是包括氣門升程和氣門工作角兩個部分的向量的大小，或者是相對于氣門工作角的氣門升程的積分。
現在參照圖2，其示出了發動機進氣系統的系統方框圖。進氣道25包括收集器26和在其的下游端與各進氣口相連的多個進氣歧管分支通道。進氣道25中的收集器26的上游設置有電控節氣門27以調節進氣道25的開度或調節流入發動機的進氣量。盡管在圖中沒有清楚地示出，但電控節氣門單元27包括圓盤節氣門、節氣門位置傳感器和由像步進電機之類的電機驅動的節氣門致動器。節氣門致動器響應來自ECU 19的控制命令信號調節節氣門開度。節氣門位置傳感器被設置以監視或檢測實際節氣門開度。通過可變升程和工作角控制機構1、可變相位控制機構21和電控節氣門27的結合，提供到氣缸燃燒室28的進氣量被控制。車速傳感器30被設置以監視車速。加速器開度傳感器32被設置以監視或檢測駕駛員壓下加速踏板的壓下量，即加速器開度。曲軸轉角傳感器(或曲軸位置傳感器33)被設置以告知ECU發動機速度以及發動機曲軸的相對位置(即曲軸轉角)。冷卻液溫度傳感器36被設置以監視發動機中的冷卻液溫度。壓力傳感器37被設置以監視進氣道25的進氣歧管中的進氣壓力。制動開關38被設置以監視制動踏板的通/斷狀態。無級變速器31能夠連續地改變ECU 19被告知的傳動比。無級變速器31可以是帶型或圓型。
ECU 19一般包括微計算機，其用作控制可變氣門控制系統的控制單元。ECU 19包括輸入/輸出接口(I/O)、存儲器(RAM、ROM)和微處理器或中央處理器(CPU)。從用作檢測部分的發動機/車輛傳感器中，即節氣門位置傳感器、車速傳感器30、無級變速器31、加速器開度傳感器32、曲軸轉角傳感器33、冷卻液溫度傳感器36、壓力傳感器37、制動開關38、控制軸傳感器14和驅動軸傳感器36中，ECU 19的輸入/輸出接口(I/O)接收輸入信息。在ECU 19內，中央處理單元(CPU)允許I/O接口訪問來自上述發動機/車輛傳感器的輸入信息數據信號。ECU 19的CPU負責執行存儲在存儲器中的燃油噴射/點火正時/進氣門升程特性/節氣門控制程序，并能夠進行所需的數學和邏輯操作。具體地說，根據輸入信息，電子燃油噴射控制系統控制將燃油提供到每一發動機氣缸的燃燒室28的燃油噴射閥或噴射器35的燃油噴射量和燃油噴射正時。電子點火系統控制用于點燃每一氣缸的燃燒室28中的空燃混合物的火花塞34的點火正時。包含響應來自ECU 19的控制命令所操作的節氣門致動器的電節氣門控制系統控制電控節氣門27的節氣門開度。另一方面，進氣門升程特性通過包括可變升程和工作角控制機構1和可變相位控制機構21的可變節氣門致動機構被電控。計算結果，即所計算的輸出信號通過ECU 19的輸出接口電路被傳遞到輸出級，即被傳送到電控節氣門27的節氣門致動器、火花塞34、噴油器35、可變升程工作角控制機構1的可變升程和工作角致動器13、可變相位控制機構21的可變相位控制致動器23。
可變升程和工作角控制機構1和可變相位控制機構21可由使用來自控制軸傳感器14和驅動軸傳感器16的信息作為反饋的閉環控制系統或由基于發動機工作條件的開環控制系統被實現。
下面將說明根據本發明的實施例的其中可變氣門控制系統校準控制軸傳感器14的校準模式。圖3是說明由可變氣門控制系統所執行的例程的流程圖。圖4A-4F是說明在校準模式期間的校準模式命令信號、節氣門開度TVO、燃油噴射量TI、點火正時IT、附件的工作狀態和進氣門11的氣門升程VL的變化的時序圖。校準模式命令信號為表示選擇操作模式的通/斷信號。圖3的例程由ECU 19以預定的較短時間間隔，例如10毫秒，被重復執行。
如圖3中所示，首先，在步驟S1中，ECU 19進行檢查以確定校準模式命令信號是否發出或是否存在(通狀態)。從諸如維護站中的外部診斷工具40之類的外部裝置，校準模式命令信號被輸入。如圖2中所示，診斷工具40通過安裝在車輛上的連接器41與ECU 19電連接。連接器41用作接收外部輸入校準模式命令的輸入部分。校準模式命令信號通過操作診斷工具40的開關或按鈕被輸入。診斷工具40也用于輸入發動機的診斷的命令。在無校準模式命令信號期間，發動機以正常操作模式操作。當對步驟S1的回答為肯定(“是”)時，例程進到步驟S2。另一方面，當對步驟S1的回答為否定(“否”)時，例程返回。
在步驟S2中，ECU 19將校準完成標志重置為0。在步驟S2之后，在步驟S3中，ECU 19進行檢查確定發動機條件是否適合于校準模式。ECU19被配置成僅當發動機工作條件滿足預定要求時才使用校準模式。具體地說，例如，ECU 19檢查確定控制軸傳感器14是否正常。此外，ECU 19檢查確定車輛是否處于靜止狀態、發動機速度是否在預定的較低范圍內和冷卻液溫度是等于或低于預定閾值速度。當所有的上述條件均被滿足時，ECU 19確定發動機條件滿足校準模式。當對步驟S3的回答為“是”時，例程進到步驟S4。當對步驟S3的回答為“否”時，例程返回。
為了防止發動機速度減小到過低速度或0，并且為了保持發動機速度穩定，在步驟S8中降低氣門升程VL之前，ECU 19執行步驟S4至S7。響應校準模式命令，ECU沿穩定燃燒室28中的燃燒的方向控制發動機運行狀況。首先，在步驟S4中，ECU 19將節氣門開度TVO調節到校準模式的目標開度TVO。目標開度gTVO被預定為高于發動機處于怠速狀態下的怠速模式的目標開度iTVO。在步驟S5中，ECU19將燃油噴射量TI調節到校準模式所使用的目標量gTI。目標量gTI被預定為大于怠速模式的目標量iTI。換句話說，校準模式的目標空燃比被預定為濃于怠速模式下的目標空燃比。在步驟S6中，ECU 19將點火正時IT調節到校準模式的目標正時gIT。目標正時gIT被預定為早于怠速模式下的目標正時iIT。在步驟S7中，ECU 19停止或減小諸如由操作附屬裝置引起的負荷之類的外部負荷。例如，由空調壓縮機和動力轉向裝置引起的輔助負荷和諸如除霧器之類引起的電負荷。
在步驟S7之后，在步驟S8中，ECU 19將進氣門11的氣門升程VL調節到所需最小值VLmin。在本實施例中，所需最小升程VLmin為小設置(small setting)或最小設置，其通過在控制軸12和諸如止動器之類的機械裝置之間的接觸被機械限定。ECU 19將控制軸12的角位置控制到對應于氣門升程VL的機械限定最小設置的機械限定位置。這是通過根據小于所需最小升程VLmin的目標氣門升程控制氣門升程VL實現的。按照該目標，控制軸12朝向止動器偏置并且停止在止動器處，使得氣門升程VL被調節到所需最小升程VLmin。用這種方式，即使在較低的機械限定位置的實際氣門升程和所估計的氣門升程之間有誤差(該誤差可能在再次校準操作之前存在)，氣門升程VL也被調節到所需最小升程VLmin。在本實施例中，怠速模式氣門升程iVL(其為用作正常運行狀態下的控制目標值的最小設置)約為1.5毫米。為了獲得更大范圍的進氣門升程，最小升程VLmin被確定為小于怠速模式氣門升程iVL或等于小于1毫米的超小值。
在步驟S8之后，在步驟S9中，ECU 19檢查確定氣門升程VL是否為最小升程VLmin。其可根據來自控制軸傳感器14的信號的變化、所估計的氣門升程特性的變化或流入燃燒室28的進氣量被確定。當對步驟S9的回答為“是”時，例程進到步驟S10。另一方面，當對步驟S9的回答為“否”時，例程進到步驟S11。
在步驟S10中，ECU 19校準控制軸傳感器14。可變氣門控制系統通過校正關于測量和輸出控制軸12的角位置的基準位置的信息，校準控制軸傳感器14。更具體地說，在控制軸12與機械止動器相接觸的情況下，ECU 19讀取來自控制軸傳感器14的輸出信號。然后，ECU19將控制軸12的檢測值或所估計的角位置存儲在備用存儲器中以更新對應于控制軸12的基準位置的傳感器輸出，該控制軸12的基準位置用于確定相對于止動器所限定的基準位置的控制軸12的相對角位置，并且用于確定進氣門11的估計氣門升程。最后，ECU 19將校準完成標志設置為1。因此，當控制軸12位于諸如機械限位位置之類的已知位置時，可變氣門控制系統通過提供檢測值將檢測值與控制軸12的位置相關聯。通過操作可變升程和工作角控制致動器13使其沿向限制位置定位控制軸12的方向旋轉，直到控制軸12進一步旋轉不能被檢測到為止(這表明控制軸12處于其機械限位)，確定已知的位置。在步驟S10之后，例程進到步驟S12。用于監視可變氣門控制系統的工作狀態的另一例程被執行，使得根據校準完成標志F1診斷根據40的顯示器顯示完成校準操作。
在步驟S11中，ECU 19檢查確定校準模式開始后是否已逝去預定的閾值時間。當對步驟S11的回答為“是”時，例程進到步驟S12。另一方面，當對步驟S11的回答為“否”時，該例程返回到步驟S9，終止校準模式。該檢查限制校準操作的時間。因此，如果氣門升程VL在預定的閾值時間內未達到機械限定的最小設置，則略過步驟S10。
為了再次將發動機操作模式從校準模式轉到怠速模式，ECU 19執行步驟S12-S16。首先，在步驟S12中，ECU 19將氣門升程VL調節到怠速模式目標氣門升程iVL。在步驟S13中，ECU 19將點火正時IT調節到怠速模式目標正時iIT。在步驟S14中，ECU 19將燃油噴射量TI調節到怠速模式目標量iTI。在步驟S15中，ECU 19將節氣門開度TVO調節到怠速模式目標開度iTVO。在步驟S16中，ECU 19取消在步驟S7中所執行的外部負荷的停止或減小。在步驟S16之后，例程返回。
根據上述過程，僅當ECU 19從諸如診斷根據40之類的外部輸入裝置接收校準模式命令時，可變氣門控制系統才在氣門升程VL為最小升程VLmin的校準模式下校準控制軸傳感器。這避免了在正常工作條件下的發動機工作期間的不穩定燃燒，因為在正常的發動機工作條件下校準操作不被執行。
此外，在校準模式下，發動機在節氣門開度TVO較大、燃油噴射量TI較大(空燃比較濃)、點火正時IT較早和外部負荷低于怠速模式的情況下運行。這是為了防止發動機速度的大幅度減小或發動機的失速。因此，在氣門升程特性為最小設置的校準模式下，發動機被穩定地平穩運轉。利用平穩的發動機運轉，可變氣門控制系統將進氣門11的氣門升程VL調節到機械限定的最小設置并且校準控制軸傳感器14。
在上述實施例中，在步驟S10中，可變氣門控制系統將對應于較低機械限制位置的檢測值存儲在備用存儲器中。或者或此外，可變氣門控制系統可將檢測值存儲在臨時存儲器中，并且使用該存儲值用作校正值。
在上述實施例中，控制軸傳感器14被用作氣門升程傳感器以檢測控制軸12的角位置，由此用于確定進氣門11的氣門升程VL，并且其由可變氣門控制系統校準。或者，可變氣門控制系統可使用和校準用于直接或間接地確定進氣門11的氣門升程特性的任何設備，如直接檢測進氣門11的氣門升程VL的傳感器。
在上述實施例中，可變氣門控制系統被配置成控制進氣門。然而，可變氣門控制系統也適用于打開和關閉發動機燃燒室的開度的氣門，如排氣門。
在上述實施例中，可變氣門控制系統被配置成校準可變升程和工作角控制機構1。然而，可變氣門控制系統也適用于可變相位控制機構21，即進氣門或排氣門的相位。
如上所述，在維護站的維護操作期間，響應像來自外部診斷工具的這樣一種校準模式命令信號，在氣門升程特性被調節到機械限定最小設置的校準模式下，本實施例的可變氣門控制系統校準氣門升程傳感器。因此，可變氣門控制系統能夠消除估計氣門升程特性的精確性的長期降低。此外，可變氣門控制系統避免了在正常驅動條件下的燃燒穩定性的降低，因為包括將氣門升程調節到機械限定最小設置的操作的校準操作在正常驅動條件下不被執行。
本專利申請以2004年4月15日申請的先前日本專利申請第2004-119797號為基礎。該日本專利申請第2004-119797號的整個內容以參照的方式被包含在這里。
盡管以上參照本發明的某些實施例已描述了本發明，但本發明不限于上述的實施例。鑒于上述教導，本領域的技術人員可對上述實施例進行各種修改和變化。參照下列權利要求，本發明的范圍被限定。
權利要求
1.一種用于內燃機的可變氣門控制系統，包括氣門，打開和關閉發動機燃燒室的開度；氣門升程特性控制機構，調節氣門的氣門升程特性；檢測部分，收集確定氣門的估計氣門升程特性所需要的信息；輸入部分，接收外部輸入的校準模式命令；和控制單元，與可變升程特性控制機構、檢測部分和輸入部分通信以執行下列操作響應校準模式命令將氣門升程特性控制到機械限定的小設置；當氣門升程特性為小設置時收集信息；以及根據所收集的信息校準檢測部分。
2.如權利要求1中所述的可變氣門控制系統，其中可變升程特性控制機構被配置成連續地調節氣門的氣門升程特性。
3.如權利要求1中所述的可變氣門控制系統，其中氣門升程特性包括彼此相關的氣門升程和工作角中的至少一個。
4.如權利要求1-3中的任何一個所述的可變氣門控制系統，其中可變升程特性控制機構包括其角位置用于確定氣門升程特性的控制軸，其中檢測部分包括用于確定控制軸的角位置的控制軸傳感器，并且其中控制單元被配置成執行下列操作響應校準模式命令將角位置控制到對應于升程特性的小設置的機械限定位置；當角位置處于機械限定位置時，確定控制軸傳感器的估計角位置；以及根據估計角位置校準控制軸傳感器。
5.如權利要求4中所述的可變氣門控制系統，其中可變升程特性控制機構包括驅動軸，由內燃機的曲軸驅動；驅動偏心凸輪，具有與驅動軸的軸偏心的軸；控制軸，具有沿驅動軸的軸延伸的軸；控制偏心凸輪，包括與控制軸的軸偏心的軸；氣門搖臂，可搖動地支撐在控制偏心凸輪上；可搖動凸輪，與進氣門彼此相接觸；連接部件，機械連接氣門搖臂的一端部和可搖動凸輪；連接臂，機械連接氣門搖臂的另一端部和驅動偏心凸輪。
6.如權利要求1-3中的任何一個所述的可變氣門控制系統，其中輸入部分被配置成與外部診斷根據相連以輸入校準模式命令。
7.如權利要求1-3中的任何一個所述的可變氣門控制系統，其中在校準模式命令未出現期間所使用的正常操作模式下，小設置小于氣門升程特性的最小設置。
8.如權利要求1-3中的任何一個所述的可變氣門控制系統，其中小設置為機械限定最小設置，并且其中控制單元被配置成響應校準模式命令，根據小于小設置的目標控制氣門升程特性。
9.如權利要求1-3中的任何一個所述的可變氣門控制系統，其中控制單元被配置成響應校準模式命令，沿穩定燃燒室中的燃燒的方向控制發動機的工作狀態。
10.如權利要求1-3中的任何一個所述的可變氣門控制系統，還包括調節流入發動機的進氣量的節氣門，其中控制單元與節氣門通信，并被配置成響應校準模式命令將節氣門開度控制為大于發動機處于怠速的怠速模式下的節氣門開度。
11.如權利要求1-3中的任何一個所述的可變氣門控制系統，還包括將燃油提供給燃燒室的噴油器，其中控制單元與噴油器通信，并被配置成響應校準模式命令，將燃油的燃油噴射量控制為大于發動機處于怠速的怠速模式下的燃油噴射量。
12.如權利要求1-3中的任何一個所述的可變氣門控制系統，還包括點燃燃燒室中的空燃混合物的火花塞，其中控制單元為與火花塞通信，并被配置成響應校準模式命令，將點火正時控制為早于發動機處于怠速的怠速模式下的點火正時。
13.如權利要求1-3中的任何一個所述的可變氣門控制系統，其中控制單元被配置成響應校準模式命令將外部負荷控制為小于發動機處于怠速的怠速模式下的外部負荷。
14.一種用于內燃機的可變氣門控制系統，包括氣門，打開和關閉發動機燃燒室的開度；氣門升程特性控制機構，調節氣門的氣門升程特性；檢測部分，收集確定氣門的估計氣門升程特性所需要的信息；輸入部分，接收外部輸入的校準模式命令；和控制單元，與可變升程特性控制機構、檢測部分和輸入部分通信，以響應校準模式命令使發動機在校準模式下運轉并在校準模式下執行下列操作將氣門升程特性控制到機械限定的小設置；當氣門升程特性為小設置時收集信息；以及根據所收集的信息校準檢測部分。
15.如權利要求14中所述的可變氣門控制系統，其中控制單元被配置成僅當發動機的工作條件滿足預定要求時使用校準模式。
16.如權利要求15中所述的可變氣門控制系統，用于車輛的內燃機，其中檢測部分包括測量車輛車速的車速傳感器，并且其中控制單元被配置成僅當車輛處于靜止狀態時使用校準模式。
17.如權利要求15中所述的可變氣門控制系統，其中檢測部分包括測量發動機的發動機速度的傳感器，并且控制單元被配置成僅當發動機速度較低時使用校準模式。
18.如權利要求15中所述的可變氣門控制系統，其中檢測部分包括測量發動機內的冷卻液溫度的溫度傳感器，并且其中控制單元被配置成僅當冷卻液溫度較低時使用校準模式。
19.如權利要求14中所述的可變氣門控制系統，其中控制單元被配置成執行下列操作確定氣門升程特性是否為小設置；在校準模式開始之后直到確定氣門升程特性為小設置，如果逝去預定時間，則終止校準模式。
20.如權利要求19中所述的可變氣門控制系統，其中控制單元被配置成根據估計氣門升程特性的變化確定氣門升程特性是否為小設置。
21.如權利要求19中所述的可變氣門控制系統，其中控制單元被配置成根據流入燃燒室的進氣量的變化確定氣門升程特性是否為小設置。
全文摘要
一種用于內燃機的可變氣門控制系統，包括打開和關閉發動機燃燒室開度的氣門、調節氣門的氣門升程特性的可變升程特性控制機構、收集用于確定氣門的估計氣門升程特性所需要的信息的檢測部分和接收外部輸入校準模式命令的輸入部分。可變氣門控制系統被配置成執行下列操作響應校準模式命令將氣門升程特性控制到機械限定的小設置；當氣門升程特性為小設置時收集信息；并且根據所收集的信息校準檢測部分。
文檔編號F01L1/46GK1683767SQ20051006501
公開日2005年10月19日 申請日期2005年4月12日 優先權日2004年4月15日
發明者荒井勝博, 川村克彥 申請人:日產自動車株式會社