內燃機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內燃機。
【背景技術】
[0002]—種公知的內燃機包括凸輪切換可變氣門機構，其從多個凸輪中選擇出將用于驅動排氣閥的使用凸輪。在這種內燃機中，診斷是否正常執(zhí)行凸輪切換的診斷設備被公開在公開號為7-233742( JP7-233742A)的日本專利申請中。公開號為1-110817( JP1-110817A)的日本專利申請公開了一種多氣缸發(fā)動機的閥控制設備，該閥控制設備控制另一氣缸的凸輪切換裝置以便安排不同氣缸的使用凸輪作為未使用預定凸輪的有缺陷氣缸的使用凸輪。

【發(fā)明內容】

[0003]在包括凸輪切換可變氣門機構的內燃機中，當使用凸輪的切換未正常執(zhí)行時，存在多種原因。因此，在這種內燃機中，僅通過判定使用凸輪的切換是否正常執(zhí)行，不能夠適當?shù)靥幚硎褂猛馆喌那袚Q未正常執(zhí)行的情形。
[0004]本發(fā)明提供了一種內燃機，其能夠判定是否存在使用凸輪的切換異常，并且能夠處理使用凸輪的切換未正常執(zhí)行的情形。
[0005]本發(fā)明的一個方案涉及一種內燃機。該內燃機包括可變氣門機構，可變氣門機構包括用以驅動排氣閥的多個凸輪以及電子控制單元(ECU) ACU配置為:(a)選擇使用凸輪，使用凸輪是多個凸輪之中用以驅動排氣閥的凸輪；以及(b)基于在預定周期中缸內壓力改變率的軌跡來判定是否存在使用凸輪的切換異常，預定周期是排氣閥打開的周期。
[0006]在此方案中，可變氣門機構可以配置為切換凸輪以使得執(zhí)行多個模式。ECU可以配置為當根據(jù)模式正常執(zhí)行使用凸輪的切換時，將預定周期設定為通過切換使用凸輪打開排氣閥的周期以及通過切換使用凸輪不打開排氣閥的周期中的至少一個。
[0007]在此方案中，ECU可以配置為基于軌跡的預定項來判定是否存在切換異常。預定項可以包括(a)存在通過排氣閥的操作所獲得的拐點，(b)不存在拐點，(C)拐點的值，以及(d)拐點的產(chǎn)生正時中的至少一個。
[0008]在此方案中，預定周期可以是已經(jīng)開始切換至使用凸輪之后的周期。
[0009]在此方案中，ECU可以配置為當ECU判定在多個模式中的至少一個存在切換異常時，判定可變氣門機構是異常的。當ECU判定在所有多個模式中都不存在切換異常時，ECU可以判定可變氣門機構是正常的。
[0010]在此方案中，可變氣門機構可以根據(jù)多個凸輪的凸輪輪廓而分別變動?？勺儦忾T機構可以包括:多個變動部，其配置為將從凸輪軸傳遞的動態(tài)動力分程傳遞至排氣閥，凸輪軸設置有多個凸輪；以及多個聯(lián)接機構，其配置為將多個變動部之中的兩個變動部連接和斷開。E⑶可以配置為從作為多個凸輪的至少三個凸輪中選擇用以驅動排氣閥的凸輪。
[0011]在此方案中，多個凸輪可以包括第一凸輪、第二凸輪和第三凸輪。多個變動部可以包括配置為使用第一凸輪變動的第一變動部、配置為使用第二凸輪變動的第二變動部以及配置為使用第三凸輪變動的第三變動部。多個聯(lián)接機構可以包括第一聯(lián)接機構和第二聯(lián)接機構。第一聯(lián)接機構可以包括將第一變動部和第二變動部連接和斷開的第一鎖定構件。第二聯(lián)接機構可以包括將第二變動部和第三變動部連接和斷開的第二鎖定構件。第二變動部可以設置有配置為傳遞動態(tài)動力至排氣閥的閥驅動部。使用第一凸輪的排氣閥的開閥周期可以包括使用第二凸輪的排氣閥的開閥周期。第一凸輪的凸輪輪廓和第二凸輪的凸輪輪廓可以設定成使得使用第一凸輪的排氣閥的提升量大于使用第二凸輪的排氣閥的提升量。第三凸輪的凸輪輪廓可以設定成以便在不同于第一凸輪的凸輪輪廓和第二凸輪的凸輪輪廓其中之一的正時驅動排氣閥。模式的總數(shù)可以是六個。
[0012]在此方案中，E⑶可以配置為判定由第一鎖定構件和第二鎖定構件中至少一個所執(zhí)行的聯(lián)接或者脫離是否存在異常。
[0013]在此方案中，ECU可以配置為基于模式和在預定周期中的軌跡來判定使用凸輪的切換異常的異常形式。
[0014]在此方案中，ECU可以配置為基于模式和在預定周期中的軌跡來判定可變氣門機構中的使用凸輪的切換異常的異常形式。模式可以包括第一模式，第一模式可以是使用凸輪的切換形式從第二凸輪切換至第一凸輪的模式。ECU可以配置為基于模式和當模式是第一模式時的第一拐點來判定異常形式。第一拐點可以是在軌跡中的在使用第一凸輪和第二凸輪中至少一個的排氣閥的操作下所獲得的拐點。
[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輪的切換形式從第二凸輪切換至第一和第三凸輪的模式。ECU可以配置為基于模式和當模式是第二模式時的第二拐點來判定異常形式，第二拐點可以是在軌跡中的使用第三凸輪的排氣閥的操作下所獲得的拐點。
[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輪的切換形式從第二凸輪和第三凸輪切換至第一凸輪的模式。當模式是第三模式時，E⑶可以配置為:(a)基于模式和第一拐點來判定異常形式；以及(b)基于模式和第二拐點來判定異常形式。
[0017]在此方案中，第一預定拐點可以是在軌跡中的當排氣閥沿著第一凸輪的凸輪輪廓被驅動時使用第一凸輪的排氣閥的操作下所獲得的拐點。偏差可以是第一拐點和第一預定拐點之間的相位差的大小。當模式是第三模式、第一拐點和第二拐點存在于軌跡中，并且第一拐點是偏差小于預定值的拐點時，ECU可以判定異常形式是在第一聯(lián)接機構和第二聯(lián)接機構之間產(chǎn)生的使用凸輪的切換正時的響應延遲。
[0018]在此方案中，排氣閥、多個凸輪、多個變動部和多個聯(lián)接機構可以設置給多個氣缸中的每個。ECU可以配置為當模式是第一模式并且在多個氣缸中的一個氣缸和另一氣缸之間所述第一拐點的值或者相位的差異超過預定程度時，判定異常形式是在多個氣缸之間引起的使用凸輪的切換正時的響應延遲。ECU可以配置為當模式是第二模式并且在多個氣缸中的一個氣缸和另一氣缸之間第二拐點的存在或者不存在不同時，判定異常形式是在多個氣缸之間引起的使用凸輪的切換正時的響應延遲。電子控制單元可以配置為當模式是第三模式并且滿足以下條件之一時，判定異常形式是在多個氣缸之間引起的使用凸輪的切換正時的響應延遲。一個條件為:在多個氣缸中的一個氣缸和另一氣缸之間所述第一拐點的值和相位中的其中之一的差異超過預定程度。另一條件為:在多個氣缸中的一個氣缸和另一氣缸之間所述第二拐點的存在或者不存在不同。
[0019]在此方案中，ECU可以配置為當判定是否存在切換異常時重復判定是否存在切換異常。ECU可以配置為當ECU在預定時間重復判定存在切換異常時，判定存在切換異常。ECU可以配置為當ECU在預定時間重復判定存在切換異常之前判定不存在切換異常時，則判定不存在切換異常。
[0020]在此方案中，ECU可以配置為基于所判定的異常形式來控制故障保護控制。故障保護控制可以包括限制最大車速、限制最大轉速以及限制噴射的燃料量中的至少一個。
[0021]在此方案中，模式根據(jù)使用凸輪的切換形式可以不同，并且切換形式可以是在使用凸輪的多個使用模型中的兩個使用模型之間從一個使用模型切換至另一個使用模型的形式。
[0022]在此方案中，ECT可以配置為當E⑶判定切換異常存在時發(fā)出警告。
[0023]根據(jù)此方案，能夠判定是否存在使用凸輪的切換異常并且適當?shù)靥幚硎褂猛馆喌那袚Q未正常執(zhí)行的情形。
【附圖說明】
[0024]下文將參考附圖描述本發(fā)明的示范實施例的特征、優(yōu)勢以及技術及工業(yè)重要性，其中相同附圖標記指代相同元件，并且在附圖中:
[0025]圖1是示出內燃機及其外圍設備的總體配置的示意圖；
[0026]圖2是示意地示出內燃機的配置的示意圖；
[0027]圖3A和圖3B是示出凸輪軸的示意圖；
[0028]圖4是可變氣門機構的第一外部視圖；
[0029]圖5是可變氣門機構的第二外部視圖；
[0030]圖6是可變氣門機構的側視圖；
[0031]圖7是示意地示出單元的配置的示意圖；
[0032]圖8是示出多個聯(lián)接機構的示意圖；
[0033]圖9A至圖9C是示出使用凸輪的使用模型的示意圖；
[0034]圖10是示出預定周期的示意圖；
[0035]圖1IA和圖1IB是示出整個控制的示例的流程圖；
[0036]圖12A至12F是示出第一模式下的第一機械故障的示意圖；
[0037]圖13A至13F是示出第一模式下的第二機械故障的示意圖；
[0038]圖14A至14F是示出第一模式下的第三機械故障的示意圖；
[0039]圖15是示出第一控制示例的第一流程圖；
[0040]圖16是示出第一控制示例的第二流程圖；
[0041 ]圖17是示出第一控制示例的第三流程圖；
[0042]圖18是示出第一控制示例的第四流程圖；
[0043]圖19A至圖19F是示出第二模式下的第一機械故障的示意圖；
[0044]圖20A至圖20F是示出第二模式下的第二機械故障的示意圖；
[0045]圖21A至圖21F是示出第二模式下的第三機械故障的示意圖；
[0046]圖22是示出第二控制示例的第一流程圖；
[0047]圖23是示出第二控制示例的第二流程圖；
[0048]圖24是示出第二控制示例的第三流程圖；
[0049]圖25是示出第二控制示例的第四流程圖；
[0050]圖26A至圖261是示出第三模式下的機械故障的示意圖；
[0051 ]圖27A至圖27C是示出第一響應故障的示意圖；
[0052]圖28A和圖28B是示出第三控制示例的第一流程圖；
[0053]圖29是示出第三控制示例的第二流程圖；
[0054]圖30是示出第三控制示例的第三流程圖；
[0055]圖31是示出第二響應故障的示意圖；
[0056]圖32是示出第四控制示例的第一流程圖；以及
[0057]圖33是示出第四控制示例的第二流程圖。
【具體實施方式】
[0058]圖1是示出內燃機50及其外圍設備的總體配置的示意圖。圖2是示意地示出內燃機50的配置的不意圖。圖3A和313是不出凸輪軸65的不意圖。圖4是可變氣門機構60的第一外部視圖。圖5是可變氣門機構60的第二外部視圖。圖6是可變氣門機構60的側視圖。圖3A是示出凸輪軸65的整個配置的示意圖且圖3B是沿著圖3A的線A-A截取的凸輪Ca、Cb以及Ce的橫截面圖。圖5和圖6不出可變氣門機構60以及凸輪軸65。
[0059]內燃機50設置有進氣系統(tǒng)10、排氣系統(tǒng)20以及排氣再循環(huán)系統(tǒng)40。進氣系統(tǒng)10包括空氣流量計11、中間冷卻器12以及進氣歧管13 O空氣流量計11測量進氣空氣的量。中間冷卻器12冷卻進氣空氣。進氣歧管13將進氣空氣分配給內燃機50的氣缸51a。排氣系統(tǒng)20包括排氣歧管21和催化劑22。排氣歧管21將來自氣缸51a的排氣空氣匯合進入下游側的一個排氣通路。催化劑22凈化排氣空氣。進氣系統(tǒng)10和排氣系統(tǒng)20設置有增壓器30 ο增壓器30利用進氣空氣給內燃機50增壓。
[0060]排氣再循環(huán)系統(tǒng)40包括EGR管41、EGR冷卻器42以及EGR閥43。EGR管41造成進氣系統(tǒng)10和排氣系統(tǒng)20彼此連通。具體地，EGR管41造成在進氣歧管13的上游側的匯合部與在排氣歧管21的下游側的匯合部彼此連通。EGR冷卻器42冷卻再循環(huán)的排氣空氣。EGR閥43調節(jié)再循環(huán)的排氣空氣的量。內燃機50是壓縮點火內燃機并且包括多個氣缸(此處為四個氣缸)51a。內燃機50連同進氣系統(tǒng)10、排氣系統(tǒng)20和排氣再循環(huán)系統(tǒng)40—起安裝在未示出的車輛上。
[0061 ]內燃機50包括電子控制單元(E⑶)70 ο內燃機50包括氣缸體51、氣缸蓋52、活塞53、進氣閥54、排氣閥55、燃料噴射閥56、可變氣門機構60和凸輪軸65。內燃機50設置有缸內壓力傳感器91?；钊?3、進氣閥54、排氣閥55、燃料噴射閥56和缸內壓力傳感器91設置給每個氣缸51a。
[0062]氣缸51a形成在氣缸體51中?；钊?3容納在氣缸51a中。氣缸蓋52固定至氣缸體51的頂表面。燃燒室E形成為圍繞有氣缸體51、氣缸蓋52和活塞53的空間。活塞53鄰近燃燒室
E0
[0063]引導進氣空氣至燃燒室E的進氣端口52a和從燃燒室E排出氣體的排氣端口 52b形成在氣缸蓋52中。氣缸蓋52設置有切換進氣端口 52a的進氣閥54和切換排氣端口 52b的排氣閥55。設置給每個氣缸5 Ia的進氣閥54的數(shù)量和排氣閥55的數(shù)量均為兩個或多個(此處為兩個)O燃料噴射閥56布置在氣缸蓋52中并且噴射燃料至燃燒室E O缸內壓力傳感器91布置在氣缸蓋52中并且感測缸內壓力Pc，所述缸內壓力Pc是燃燒室E的壓力。
[0064]可變氣門機構60布置在氣缸蓋52中。可變氣門機構60是凸輪切換可變氣門機構并且從作為第一凸輪的凸輪Ca、作為第二凸輪的凸輪Cb和作為第三凸輪的凸輪Ce之中選擇出將用以驅動排氣閥55的使用凸輪。凸輪Ca、Cb以及Ce布置在凸輪軸65中并且構成用以驅動排氣閥55的多個(此處為三個)凸輪。凸輪的數(shù)量可以設定為至少三個。
[0065]凸輪Ca、Cb以及Ce具有不同于彼此的不同凸輪輪廓。凸輪Ca、Cb的凸輪輪廓設定成以便利用排氣行程和進氣行程中的至少一個行程(此處為排氣行程)來驅動排氣閥55。凸輪Ca、Cb的凸輪輪廓設定成使得使用凸輪Cb的排氣閥55的開閥周期包括在使用凸輪Ca的排氣閥55的開閥周期中，并且使用凸輪Ca的排氣閥55的提升量大于使用凸輪Cb的排氣閥55的提升量。
[0066]凸輪Ce的凸輪輪廓設定成以便在不同于凸輪Ca的凸輪輪廓和凸輪Cb的凸輪輪廓中之一的正時驅動排氣閥55。凸輪Ce的凸輪輪廓具體地設定為在進氣閥54的開閥周期打開排氣閥55。凸輪Ce與凸輪Cb—起被使用。凸輪Ce可以與凸輪Ca—起被使用。
[0067]凸輪Ca、Cb以及Ce具體地布置成對應于多個氣缸51a中的每個氣缸。因此，凸輪Ca、Cb以及Ce具體地用以驅動用于每個氣缸51a的排氣閥55。具體地，可變氣門機構60從用于多個氣缸5 Ia中的每個氣缸的凸輪Ca、Cb和Ce中選擇出用以驅動排氣閥55的使用凸輪。
[0068]可變氣門機構60包括凸輪接觸部61、閥驅動部62、搖臂部63以及搖臂軸64。凸輪接觸部61、閥驅動部62和搖臂部63布置成用于每個氣缸51a并且構成單元U。
[0069]凸輪接觸部61是凸輪從動件且布置在此處的凸輪接觸部的數(shù)量為兩個或多個(此處為三個)以對應于凸輪Ca、Cb以及Ce。凸輪接觸部61a是多個凸輪接觸部61中的和凸輪Ca接觸的凸輪接觸部。凸輪接觸部6 Ib是和凸輪Cb接觸的凸輪接觸部且凸輪接觸部61