內燃機的進氣量控制裝置的製作方法

2023-06-15 20:05:36 1

專利名稱：內燃機的進氣量控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機進氣量控制裝置的改進，該內燃機裝有可變閥定時系統，該系統利用閥的定時控制可隨意地電子控制地調節吸入發動機的空氣量，使其逼近要求值。
近年來已提出和開發出各種電子控制可變閥定時系統，這些系統可用電磁法或液壓法操控進氣和排氣閥門，利用閥的定時控制調節進氣量。在日本專利臨時公告No.8-200025和11-311135中已公開一種這樣的具有電磁驅動閥單元的電子控制可變閥定時系統。在日本專利臨時公告No.8-200025和11-311135中，不用通常的凸輪驅動機構而用電磁螺線閥控制器電子控制發動機閥門。另一方面，在日本專利臨時公告No.5-71370中已公開電子控制的液壓操作的可變閥定時系統。在上述電磁操作發動機閥門的情況下，發動機閥門可用電磁閥控制器進行隨意電子控制，可以在很寬範圍內連續控制閥的定時。一般，這種電磁動力發動機閥包括一對電磁線圈，在該對電磁線圈通電時，該電磁線圈分別吸引發動機閥；一對復位彈簧，該彈簧可沿發動機閥門的打開和關閉方向分別向發動機閥門施加偏壓。當用電磁動力閥門作進氣閥時，可以通過提前進氣閥關閉時刻控制進入空氣的量，將大體為大氣壓力的進入空氣引入到發動機汽缸。利用進氣閥關閉時刻(IVC)提前控制法可減少泵送損失，因而提高燃油效益。
然而在電磁動力進氣閥的情況下，存在電磁驅動進氣閥的驅動速度受到限制的問題。即在用電磁力驅動進氣閥的情況下，進氣閥的驅動速度一般保持在特定速度而不管發動機轉速。該特定速度取決於各個彈簧的彈性剛性以及電磁動力閥操作裝置活動部件的慣性質量。由於上述驅動速度的限制，存在只用進氣閥關閉時刻控制不能將實際進氣量調節到更逼近要求值的發動機操作範圍。當從進氣閥關閉狀態和進氣閥打開狀態中的一種狀態改變到另一狀態時，電磁動力閥操作裝置需要特定的操作時間而不管發動機轉速。換言之，電磁動力閥操作裝置的最小操作時間也受到限制。因為上述原因，進氣閥的最小工作角在高發動機轉速時傾向於變大。因此，只用電磁驅動力進氣閥的閥定時控制很難在高速低負載範圍使實際進氣量更逼近要求值，在高速低負載範圍內，要求進氣量相當小。
因此本發明的目的是提供一種內燃機的進氣量控制裝置，該裝置可以避免上述缺點。
本發明的另一目的是提供一種內燃機的進氣量控制裝置，該裝置利用電磁驅動進氣閥的閥定時控制可以在很寬的操作範圍內控制進氣量，而不管進氣閥的驅動速度受到限制即閥定時控制的局限性。
本發明的再一目的是提供一種內燃機的進氣量控制裝置，該裝置可確保平滑的切換操作，在用閥定時控制將實際進氣量調節到更逼近要求值的操作範圍和只用閥定時控制將實際進氣量調節到更逼近要求量的操作範圍之間進行切換期間沒有任何轉矩差別。
本發明的再一目的是提供一種內燃機的進氣量控制裝置，該裝置可以儘量增大IVC提前控制區，在此區域中，可通過提前進氣閥關閉時刻調節進氣量，將大體大氣壓的進氣引入發動機汽缸，因此可確保泵送損失的降低和燃油效益的提高。
為達到本發明的上述和其它目的，內燃機的進氣量控制裝置包括至少連接進氣閥的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；節流閥驅動器，可不斷調節節流閥的節流門開度；檢測發動機工作條件的傳感器；控制單元，作成電連接於傳感器、可變閥定時系統和節流閥驅動器，以便視發動機操作條件自動調節空氣進入發動機的進氣量，該控制單元包括數據處理部分，該處理部分預先設計成可進行以下處理根據發動機操作條件計算要求進氣量；計算對應於要求進氣量的第一進氣閥定時，響應發動機操作條件確定要求進氣量是否低於對應於下限進氣量的臨界極值，在高於該極值時，應用進氣閥的閥定時控制可將發動機的進氣量調節到更逼近要求進氣量；計算大體對應於臨界極值的第二進氣閥定時；當要求進氣量低於臨界極值時將進氣閥的要求閥定時調節到第二進氣閥定時；當要求進氣量低於臨界極值時，計算由節流閥節流門開度控制的實現要求進氣量的要求節流門開度。
按照本發明的另一方面，內燃機進氣量控制裝置包括至少與進氣閥連接的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；不斷調節節流閥節流門開度的節流閥驅動器；檢測發動機操作條件的傳感器；控制單元，作成電連接於傳感器、可變閥定時系統和節流閥驅動器，以便視發動機操作條件自動調節空氣進入發動機的進氣量，該控制單元根據發動機操作條件計算要求進氣量，並在要求進氣量高於對應於下限進氣量的臨界極值時執行第一操作模式，在高於該臨界極值時，利用進氣閥的閥定時控制可將發動機的進氣量調節到更逼近要求進氣量，並在要求進氣量低於臨界極值時執行第二操作模式，在第一操作模式中，應用進氣閥的閥定時控制可使發動機的進氣量逼近要求進氣量，而節流閥的節流門打開面積隨要求進氣量的降低而降低，以實現要求加速，在第二操作模式中，通過將節流閥的節流門打開面積降低到低於第一操作模式節流門打開面積的方法使進氣量逼近可以實現要求加速的要求進氣量。
按照本發明的再一方面，內燃機的進氣量控制裝置包括至少連接進氣閥的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；不斷調節節流閥節流門開度的節流閥驅動器；檢測發動機操作條件的傳感器，該條件至少包括發動機轉速；控制單元、作成電連接於傳感器、可變閥定時系統和節流閥驅動器，以便視發動機操作條件自動調節空氣進入發動機的進氣量，該控制單元根據發動機操作條件計算要求進氣量並計算對應於下限進氣量的臨界極值，在高於此極值時，應用進氣閥的進氣閥關閉時刻控制便可使發動機的進氣量逼近所要求的進氣量，該控制單元還可響應要求進氣量不斷調節進氣閥關閉時刻，使得可利用進氣閥關閉時刻進行控制，使進氣量更逼近要求進氣量，並且在要進氣量減小的情況下可按照第一特性曲線漸降地補償節流閥的要求節流門開度，由此在第一操作範圍內獲得要求加速，在此操作範圍要求進氣量高於臨界極值，該控制單元還可不斷調節進氣閥關閉時刻，使其接近對應於預先設計成適合於發動機轉速的最小工作角的閥定時，並在要求進氣量低於臨界極值的第二操作範圍內在要求進氣量減少的情況下按照第二特性曲線漸減地補償要求節氣門開度。第一特性曲線是單調函數，按照此特性曲線，要求節氣門開度隨要求進氣量的降低而減小，而第二特性曲線是預定特性曲線，按照此特性曲線，在第二操作範圍內，位於預定特性曲線上的點低於位於第一特性曲線上的點。
按照本發明的再一方面，內燃機的進氣量控制裝置包括至少連接進氣閥的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；可不斷調節節流閥節流門開度的節流閥驅動器；檢測發動機操作條件的傳感器，該操作條件至少包含發動機轉速；控制單元，作成電連接於傳感器、可變閥定時系統和節流閥驅動器，以便視發動機操作條件自動控制空氣進入發動機的進氣量，上述控制單元根據發動機操作條件計算要求進氣量，並計算對應於下限進氣量的臨界極值，在高於此極值時，控制進氣閥的進氣閥關閉時刻便能夠將發動機的進氣量調節到逼近要求進氣量，該控制單元包括連接於可變閥定時系統的進氣閥關閉時刻控制裝置，該進氣閥關閉時刻控制裝置用於響應要求進氣量不斷調節進氣閥關閉時刻，使得在要求進氣量高於臨界極值的第一操作範圍內可應用進氣閥關閉時刻控制將進氣量調節到更逼近要求進氣量，還用於不斷調節進氣閥關閉時刻，使其接近對應於最小工作角的閥定時，該最小工作角預先設成適合於在要求進氣量高於臨界極值的第二操作範圍內的發動機轉速，該控制單元還包括連接於節流閥驅動器的節流閥控制裝置，該節流閥控制裝置用於在要求進氣量減小的情況下按照第一特性曲線漸減地補償節流閥的要求節流門開度，以獲得要求的加速，還用於在要求進氣量減小的情況下按照第二操作範圍的第二特性曲線漸降地補償要求節流門開度，第一特性曲線是單調函數，按照此曲線，要求節流門開度隨要求進氣量的降低而減小，而第二特性曲線是預定特性曲線，按照此曲線，在第二操作範圍內，位於預定特性曲線上的點低於位於第一特性曲線上的點。
按照本發明的再一方面，提供一種內燃機的進氣量電子控制方法，該內燃機包括至少連接於進氣閥的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；不斷調節節流閥節流門開度的節流閥驅動器；檢測發動機操作條件的傳感器，檢測條件至少包括發動機轉速，上述電子控制方法包括以下步驟根據發動機操作條件計算要求進氣量；計算對應於下限進氣量的臨界極值，在高於上述極值時控制進氣閥的進氣閥關閉時刻，可將發動機的進氣量調節到更逼近要求進氣量；將要求進氣量與臨界極值相比較；從要求進氣量對進氣閥關閉時刻的第一特性曲線上讀出進氣閥關閉時刻，按照此特徵曲線，在要求進氣量高於臨界極值的第一操作範圍內可控制進氣閥關閉時刻而將進氣量調節到更逼近要求進氣量；從發動機轉速對進氣閥關閉時刻的第二特性曲線上讀取進氣閥關閉時刻，按照此特性曲線，可將進氣閥關閉時刻調節到對應於最小工作角的閥定時，該最小工作角預先設計成適合於在要求進氣量低於臨界極值的第二操作範圍的發動機轉速；在要求進氣量降低的情況下按照要求進氣量對節流門打開面積的第一特性曲線漸降地補償節流閥的要求節流門開度，以得到在第一操作範圍的要求加速，要求進氣量對節流門打開面積的第一特性曲線是單調函數，按照此曲線，要求節流門開度隨要求進氣量的降低而減小；在要求進氣量減小的情況下按照第二操作範圍的要求進氣量對節流門打開面積的第二特性曲線漸降地補償要求節流門開度，該第二特性曲線是預定特性曲線，按照此曲線，位於預定特性曲線上的點低於第二操作區的要求進氣量對節流門打開面積的第一特性曲線上的點。


圖1是內燃機的系統示意圖，示出一般的進氣量控制系統的部件配置。
圖2是縱向橫截面圖，示出一般的電磁閥操作機構。
圖3是本發明進氣量控制裝置一個實施例的詳細方塊圖。
圖4是預定特性曲線圖，示出在各種發動機轉速(Ne)時油門開度(APO)與要求進氣量的關係。
圖5是預定特性曲線圖，示出要求進氣量和貯存在圖3與13所示實施例控制裝置中的進氣閥關閉時刻(IVC)的關係。
圖6是預定曲線圖，示出貯存在圖3和13所示實施例控制裝置中的進氣量控制特徵曲線。
圖7是預定查值表，示出要求進氣量和節氣門打開面積的指示可變參數A/NV(＝A/Ne·V)的關係。
圖8是特性曲線圖，示出可變參數A/NV和每個進氣閥關閉定時(IVC)的要求進氣量之間的相關關係。
圖9示出要求進氣量對A/NV的特性曲線，涉及圖3的方塊105～107，該特性曲線包括預定的基準特性曲線(對應於最新IVC)。
圖10是流程圖，示出預程序化的可變參數A/NV的運算處理，該處理用於計算節流控制區的節氣門打開面積的指示可變參數A/NV(第二參數A/NV)。
圖11是流程圖，示出預程序化的可變參數A/NV計算處理，該處理用於計算閥定時控制區的節氣門打開面積指示可變參數A/NV(第一參數A/NV)和用於獲得要求的加速(desired boost)。
圖12是流程圖，示出在由方塊104得到的第一參數A/NV和由方塊105～107得到的第二參數之間選出較低值的程序。
圖13是本發明進氣量控制裝置另一實施例的詳細方塊圖。
圖14是流程圖，示出圖13控制裝置執行的進氣量控制的細節。
圖15是預定的查值表，示出發動機轉速Ne和節氣門控制區域中進氣閥關閉時刻(IVC)的關係。
下面參考附圖，具體參考圖1，圖中例示出用在汽車四衝程火花點燃內燃機1中的本發明的進氣量控制裝置。如圖1所示，內燃機1的汽缸蓋具有連通進氣道(輸入管或進氣管)的進氣口5和連通排氣管(未編號)的排氣口(未編號)。電磁動力進氣閥3配置在發動機1的汽缸蓋上，用於打開和關閉進氣口，而電磁動力排氣閥4也配置在汽缸蓋上，用於打開和關閉排氣口。通常簡寫「IVC」的進氣閥關閉時刻、通常簡寫為「IVO」的進氣閥打開時刻、通常簡寫為「EVC」的排氣閥關閉時刻和通常簡寫為「EVO」的排氣閥打開時刻用裝在可變閥定時控制系統中的電磁閥操作機構2進行電子控制。燃油注射器6配置在進氣口5內。火花塞8擰入到各個燃燒室7汽缸蓋的螺紋孔內，以點燃燃燒室內燃油空氣混合物。編號9表示用於各個火花塞8的點燃線圈，用於在火花塞間隙上產生火花。曲柄角傳感器(或曲軸傳感器)10用螺栓固定在發動機1的汽缸座上，用於監測發動機轉速Ne以及發動機曲軸的相對位置。實際上，曲柄角檢測器10輸出各個發動機汽缸基準活塞衝程位置的基準信號，以產生每個單位曲柄角的單位曲柄角信號。雖然圖1中未清楚示出，但流量計11裝在進氣管上，以便檢測經流量計抽入發動機的空氣量。一般用熱絲質量流量計作空氣量傳感器。參考編號12表示發動機溫度傳感器。一般用冷卻劑溫度傳感器作發動機溫度傳感器。冷卻劑溫度傳感器裝在發動機上，一般擰入頂部冷卻劑通道中的一個通道內，用於檢測發動機的實際操作溫度。油門打開傳感器13靠近油門配置，用於檢測油門的啟開度(油門踏板的下壓量)。車速傳感器14一般配置在傳動軸上，或轉軸上，用於檢測行駛輪的輸出軸速度。該輸出軸速度作為脈衝電壓信號傳送到電子控制單元(ECU)15並轉換成車速根據。由上述發動機/汽車傳感器檢測的參數用於電子控制包括火花塞8和點燃線圈9的電子點燃系統的點燃時刻；包含在電子燃油噴注系統內的各個噴注器6的噴注量和燃油噴注時間；電子控制節流閥16(下面詳細說明)的節氣門開度；各個進氣閥3的進氣閥關閉時刻(IVC)；進氣閥的打開時刻(IVO)；各個排氣閥4的排氣閥打開時刻(EVO)；以及排氣閥的關閉時刻(EVC)。節流閥16裝在入口5的上遊，位於流量計11和引入系統收集器(未編號)之間。用節流閥驅動器17打開和關閉節流閥16。通常用步進馬達作節流閥驅動器。
現在參考圖2。圖中示出電磁閥操作機構2的詳細結構。為簡明起見，圖中僅示出用於一個發動機汽缸的電磁驅動進氣閥，因為在包含排氣閥的各個發動機閥中的基本結構是相同的。如圖2所示，電磁閥操作機構2由非磁性外殼21、圓盤形銜鐵22、閥關閉電磁鐵(或閥關閉電磁線圈)23、閥打開電磁鐵(或閥打開電磁線圈)24、關閉閥的復位彈簧25以及打開閥的復位彈簧26構成。非磁性外殼21裝在汽缸蓋上。銜鐵22整體連接於進氣閥3的杆31，使得銜鐵可在外殼內運動。電磁鐵(電磁線圈)23面向銜鐵22的上表面，使得電磁鐵23在通電時可以沿關閉進氣閥的方向吸引銜鐵。而電磁鐵(或打開閥門的電磁線圈24)面向銜鐵22的下表面，使得電磁鐵24在通電時可以沿打開進氣閥的方向吸引銜鐵，復位彈簧25沿關閉閥門的方向向進氣閥(銜鐵)施加偏壓，而復位彈簧26沿打開閥門的方向向進氣閥(銜鐵)施加偏壓。復位彈簧25和26的彈簧剛度被設計成當電磁鐵23和24均斷電時基本上保持在位於全打開位置和全關閉位置中間的半開位置上。當只有關閉閥的電磁鐵23通電時，進氣閥3完全關閉。相反，當只有打開閥門的電磁閥24通電時，則進氣閥完全打開。採用上述配置便可控制進氣閥關閉時刻(IVC)、進氣閥打開時刻(IVO)、排氣閥關閉時刻(EVC)和排氣閥打開時刻(EVO)，或可使它們更接近其要求值，該要求值取決於上述發動機/汽車傳感器的輸入信號確定的發動機操作狀態。設計裝在本實施例控制裝置中的閥門定時控制系統，使得可以根據油門開度APO和發動機轉速Ne確定的要求進氣量沿時間提前方向可變地控制進氣閥3的進氣閥關閉時刻IVC，由此可變地控制每個發動機汽缸的進氣量。上述要求進氣量對應於體積流量的要求值，該要求值相當於在標準條件(標準溫度和壓力)下相對於衝程體積的新鮮空氣體積。上述IVC提前控制法可稱為「IVC提前Niller循環操作模式(IVC advancement Miller-cycle operating mode)」，按照這種方法可將閥關閉時刻(IVC)調節到進氣衝程下死點之前的時間點。
下面參考圖3，圖中示出第一實施例進氣量控制裝置控制單元15的進氣量控制系統方塊圖。
在電子控制單元(ECU)中，要求進氣量計算部分101接收油門開度傳感器13和曲柄角傳感器10輸出的輸入信號APO和轉速Ne，然後根據油門開度(作為發動機負載)APO和發動機轉速Ne計算要求進氣量(準確地講，計算要求轉矩所需的發動機汽缸要求進氣量)。具體是，在表示要求進氣量如何隨油門開度APO和發動機轉速Ne變化的預定的或預先設計的特性曲線圖(圖4)上讀取要求的進氣量。在所示的實施例中，雖然可以根據油門開度APO和發動機轉速從圖上讀取要求的進氣量，但是除考慮油門開度APO和發動機轉速Ne所需的空氣量外，最好還考慮到保持空轉的空氣量，用數學方法計算最後的要求進氣量。這種保持空轉的空氣量對應於保持發動機空轉操作所需的要求空氣量。在這種情況下，最後的要求進氣量的計算方法是，將空轉空氣量加在基於油門開度APO和發動機轉速Ne的要求進氣量上。臨界值計算部分102根據發動機操作條件(發動機負載和發動機轉速)，尤其是發動機轉速Ne計算臨界極值(臨界值)。該臨界值對應於一個低限進氣量，在高於此低限近氣量時，控制IVC便可使實際進氣量更接近要求進氣量，而在低於此低限進氣量時，調節節流門開度(下面說明)即可使實際進氣量更接近要求進氣量。換言之，如下面將詳細說明的，當要求進氣量低於臨界值(低限進氣量)時，只利用閥門定時控制法(IVC控制法)便不能滿意地控制要求進氣量，因為電磁動力進氣閥3具有最小限度的操作時間。如上所述，進氣閥3的最小操作時間受到限制，所以進氣閥3的最小工作角在高發動機轉速範圍內傾向於變大。這種高速度負載操作範圍(見圖6的陰影區)對應於只用上述IVC提前控制法(IVC提前Niller循環操作模式)不能使實際進氣量更接近要求值(要求發動機轉矩)的操作範圍。從圖6可以看出，存在兩個不同發動機操作範圍，即圖6的上部非陰影操作範圍和圖6下部的陰影操作範圍，在前一範圍中，可用閥定時控制法(IVC提前Miller循環操作模式)使實際進氣量更逼近要求進氣量，而在後一範圍中，只用閥定時控制法(IVC提高Miller循環操作模式)便不能控制實際進氣量，使其逼近要求進氣量，如下面詳細說明的，圖6的上部非陰影操作範圍在下面稱作「閥定時控制區」，而圖6的下部陰影操作範圍下面稱作「節流門控制區」。圖6中，閥定時控制區和節流門控制區之間的分界線對應於上述臨界值(低限進氣量)。即，在電磁閥操作機構2的情況下，不管發動機轉速如何進氣閥3的驅動速度保持在規定速度，因此需要規定的最小閥操作時間。如上所述，在高速操作範圍內，從進氣閥打開時刻(IVO)到進氣閥關閉時刻(IVC)，進氣閥3的最小工作角趨向於變大。換言之，進氣閥關閉時刻由於發動機轉速增加而對曲柄角相對滯後。因為上述原因，利用電磁閥操作機構在極接近於進氣閥3最小操作時間內打開該閥以及使節流閥保持在大體全開位置時得到的進氣量即上述臨界值(對應於圖6的閥定時控制區和節流控制區之間分界線的低限進氣量)在高速發動機轉動期間趨向於變大。因此，利用進氣閥3在極接近其最小操作時間內不能將實際進氣量調節到或減小到要求值的操作範圍存在於高速範圍。所以在所示的實施例中，可利用閥定時控制法將實際進氣量調節到更逼近要求值的操作範圍稱為「閥定時操作區」。另一方面，只用閥定時控制法不能將實際進氣量調節到更逼近要求值而只能用節流門開度控制法調節到更逼近要求值的其它操作範圍稱為「節流門控制區」。
回到圖3方塊圖，要求進氣閥定時的計算部分103接收臨界值計算部分102和要求進氣量計算部分101的輸入信息，並接收曲柄角傳感器的發動機轉速數據Ne。要求進氣閥定時計算部分103將臨界值與要求進氣量相比較，從而確定現在操作範圍是在閥定時控制區內還是在節流門控制區內。當要求的進氣量高於臨界值(見圖6的上部非陰影區)和現在操作範圍位於閥定時控制區內時，要求進氣閥定時計算部分103便從表示要求進氣閥關閉時刻(IVC)如何隨要求進氣量變化的預先設計的特性曲線圖(圖5)上根據要求進氣量(通過部分101得到的進氣量)讀取要求的進氣閥關閉時刻。相反，當要求進氣量低於臨界值(見圖6的陰影區)即現時操作範圍在節流門控制區內時，為使進氣閥3在規定的最小時間被驅動；要求進氣閥定時計算部分103將根據到現在為止的最新發動機轉速數據Ne設定或確定對應於規定最小操作時間的要求進氣閥關閉時刻。在所示實施例的系統中，要求進氣閥關閉時刻從圖15的預設計的發動機轉速Ne對進氣閥關閉時刻的特性曲線圖上讀取。即，在節流控制區內，將要求進氣閥關閉時刻IVC調節到一個時間點，該時間點對應於在現控制衝程上讀取的到現時為止的最新發動機轉速數據Ne的最小工作角，使得從進氣閥打開時刻到進氣閥關閉時刻的閥門打開時間長度變成規定的操作時間。在所示實施例中，如從預定發動機轉速Ne對進氣閥關閉時刻IVC的特性曲線看出，圖15的特性曲線是單調函數，即IVC隨發動機轉速Ne的增加而增加。如圖3所示，要求進氣閥定時計算部分103輸出端電連接於電磁閥操作機構2，以便將對應於要求進氣閥關閉時刻的控制信號送入電磁閥操作機構2，使得在計算的要求進氣閥關閉時刻電磁驅動進氣閥3。這樣，在節流門開度控制期間(或在節流門控制區內)，進氣閥可對各個發動機轉速基本上在最小工作角被驅動。另一方面，在本發明的控制裝置中，進氣閥3的閥打開時刻(IVO)固定於大體相當於排氣衝程期間的大體上死點(TDC)的閥定時。
與要求加速相關的節流門打開面積指示變量參數A/NV計算部分(簡稱為要求加速相關參數A/NV計算部分)104根據要求進氣量用算術計算或讀取與要求加速相關的節流閥打開面積指示變量參數A/NV(簡稱為第一參數)。第一參數A/NV對應於用發動機轉速Ne和發動機排量V的積(Ne·V)除以節流閥16打開面積得到的值。實際上第一參數A/NV可以根據預定查值表進行計算或讀取，該查值表示出與加速相關的節流門打開面積指示變量參數A/NV如何隨要求進氣量而變化(圖7)。即，第一參數A/NV對應於在上述閥定時控制區中將加速壓力量調節到要求加速(或規定加速)所需的目標值，在該閥定時控制區中，只用閥定時控制法便可使實際進氣量逼近要求進氣量(要求值)。如從圖7所示的查值表看出的，要求進氣量對要求加速相關的節流門打開面積指示變量參數A/NV的特性曲線被設定或確定為單調函數(單調增函數)，按照此特性曲線，第一參數A/NV隨要求進氣量的增加而單調增加。換言之，第一參數隨要求進氣量的減小而減小。上述要求加速被預定或預先設定為可確保在清洗期間使清洗空氣從金屬過濾器輸送到發動機所需的特定負壓(特定加速)。在清洗時可清洗或除去金屬過濾器中捕集的燃油蒸汽，另一方面，要求進氣量相似廣延部分(Similarity-extension section)105的作用是將要求進氣量變換或相似轉化成一個值，該值是根據臨界值和預先貯存的基準空氣量KOUTEN#預先設計的要求進氣量對參數A/NV的基準特性曲線(見圖9)上計算或讀取參數A/NV所必需的值，該必需的值對應於基準閥定時(即對應於最大工作角的預定最新IVC)。從圖8所示特性曲線可以看到，要求進氣量和可變參數A/NV之間的相關關係其變化取決於閥定時的變化(具體取決於進氣閥關閉時刻的變化)。在本實施系統中，只有在最新進氣閥關閉時刻(對應於最大工作角)得到的在要求進氣量和可變參數A/NV之間的相關關係才預先作為預定基準特性曲線貯存在ECU15的存貯器內。從圖9示出的特性曲線圖可以看出，在基準特性曲線中，基本上對應於節流門打開面積指示可變參數A/NV的空氣量是預先貯存的基準空氣量KOUTEN#，該指示變量參數對應於上述要求加速。另一方面，臨界值是在最小工作角得到的低限進氣量，該最小工作角預先設計成適合於到現在為止的最新發動機轉速Ne。另外，調節節流閥16，使得在閥定時控制區內將加速壓力量調節到更逼近要求加速(特定加速)。即，臨界值對應的空氣量是利用大體對應於要求加速相關節流門打開面積指示可變參數A/NV的節流門打開面積以及在現時控制衝程上檢測到的到現在為止的最新發動機轉速數據Ne的最小工作角得到空氣量。從圖8和圖9的特性曲線可以看出，要求空氣量與變量參數A/NV的特性曲線對各個閥定時其增加趨勢是彼此相似的。因此在要求進氣量相似廣延部分105內可利用預先貯存的唯一基準特性曲線對利用進氣量計算部分101計算的進氣量進行相似廣延處理，使得要求進氣量可以被相似廣延成或轉換成對應於基準特性曲線的一個值，方法是用要求進氣量乘以預先貯存的基準空氣量與臨界值的比(基準空氣量KOUTEN#/臨界值)。即，要求進氣量的上述相似廣延處理意味著，位於對應於最小工作角(進氣閥關閉時刻)的特性曲線上的要求進氣量相似轉換點可被相似轉換成對應於最大工作角的預先貯存基準特性曲線上的相應位置，該最小工作角對應於在現時控制衝程上測得發動機轉速Ne。隨後根據相似廣延的要求進氣量，相似廣延A/NV計算部分106利用上述預先貯存的基準特性曲線算術計算或確定對應對該相似廣延要求進氣量的可變參數A/NV。A/NV類似收縮部分107的作用是，將類似廣延A/NV計算部分106輸出的可變參數A/NV變換成或相似收縮成可變參數A/NV(第二參數)，此參數對應於特性曲線上的要求進氣量相似轉換點，該特性曲線對應於最小工作角，此工作角適合於在現時控制衝程上檢測的發動機轉速Ne。實際上，利用預貯存的基準空氣量KOUTEN#與臨界值之比除以相似廣延可變參數A/NV便可達到相似收縮處理。這樣，通過部分105～107便可根據部分101計算的要求進氣量、基準空氣量KOUTEN#以及閾限值從唯一的預定基準特性曲線上方便地估計在最小工作角(進氣閥關閉時刻)產生要求進氣量的第二參數A/NV，該最小工作角預先設計為適合於發動機轉速。在本實施例的系統中，只有唯一的預定基準特性曲線被預先貯存，可以簡單地通過一系列相似轉換(後面詳細說明)利用該基準特性曲線從數學上計算第二參數。因此對每個閥定時沒必要記憶許多要求進氣量對可變參數A/NV的特性曲線。這樣便可保證減小ECU15的貯存器(ROM，RAM)的貯存容量。然後將第一參數A/NV和第二參數A/NV均送入選擇較低值部分108，第一參數A/NV由要求加速相關參數A/NV計算部分104計算，以獲得要求加速(規定加速)，而第二參數A/NV通過一系列相似轉換(部分105～107)進行計算，以獲得要求進氣量，將第一參數和第二參數均輸入選擇較低值部分108。選擇較低數值部分108選擇第一和第二參數中較低的一個參數，然後產生指示選出可變參數A/NV的輸出信號。此後計算要求節流門打開面積A，計算方法是用現時的發動機轉速Ne和發動機排量V乘以選出的可變參數A/NV。選擇較低值部分108將對應於要求節流門打開面積A的控制信號經ECU 15的輸出界面輸送到節流閥驅動器17。節流閥驅動器17響應該控制信號驅動節流閥16，使實際節流閥開度逼近要求節流門開度。
從上面可以看出，當用要求加速相關參數A/NV計算部分104計算的第一參數A/NV低於由A/NV相似收縮部分107計算的第二參數A/NV時，選擇較低值方塊108便選擇第一參數A/NV。換言之，系統選擇上述閥定時控制區(見圖6的上部非陰影區)參數A/NV。在選擇第一參數A/NV(閥定時控制區)時，調節最後可變參數A/NV，使其保持在對應於要求加速(特定加速)的值，使得可利用節流閥驅動器(馬達)17驅動節流閥16而將加速壓力值調節到更逼近要求加速。在此時，響應要求進氣量的變化而改變進氣閥定時(特別是進氣閥關閉時刻)便可將實際進氣量調節到逼近要求進氣量(見圖5的特性曲線)。相反，當通過一系列相似轉換計算的第二參數A/NV低於用要求加速相關參數A/NV計算部分104計算的第一參數時，選擇較低值部分108便選擇第二參數。換言之，系統選擇上述節流控制區(見圖6的陰影區)的可變參數A/NV。因此，在存在從閥定時控制區到節流控制區的過渡時，已調節到並保持在對應於要求加速(特定加速)的值的可變參數A/NV可以響應要求進氣量的減少而逐漸平滑地被向下調節或被補償(見從圖9中實線所示直線特性線上的點到圖9中實線所示第二參數A/NV曲線特性曲線上的點的平滑過渡，該直線特性線與圖7的直的第一參數A/NV特性線相關)。即在節流控制區域內，調節節流閥16的節流門開度便可以可靠地將發動機1的進氣量調節到更逼近要求進氣量。從上面可以看出，按照本實施例的控制裝置，可變參數A/NV的目標值可連續平滑地從閥定時控制區的第一參數A/NV變化到節流控制區的第二參數A/NV。利用選擇較低值108執行的選擇較低值處理，可以在同一受控進氣量狀態下在第一操作範圍(閥定時控制區)和第二操作範圍(節流控制區)之間實現平滑過渡。因此本實施例的控制裝置可確保在閥定時控制區和節流控制區之間進行平滑切換，而不會出現任何轉矩差別。
如上所述，進氣閥3的最小工作角趨向於隨發動機轉速Ne的增加而變大。因此，節流控制區的第二參數A/NV的控制特性其變化也取決於基於發動機轉速Ne的最小工作角(見圖9 Ne-IVC特性曲線，該曲線可看作為發動機轉速對最小工作角的特性曲線)，在節流控制區中，第二參數A/NV低於對應於要求加速的第一參數A/NV，因此，可根據第二參數A/NV將實際進氣量調節到更逼近要求值。
圖10示出涉及圖3方塊圖中三個部分105、106和107的第二參數A/NV的算術計算程序，用於計算用在節流控制區內的第二參數A/NV。
在程序步S1讀出由要求進氣量計算部分101計算的要求進氣量。同時，在程序步S2讀出預先貯存的基準空氣量KOUTEN#，而在程序步S3讀出由臨界值計算部分102計算的臨界值(低限空氣量)。在程序步S4對要求進氣量執行上述相似廣延處理，使得根據基準空氣量KOUTEN#和臨界值(見圖3部分105)將要求進氣量相似轉換為位於基準特性曲線上的一個值。隨後在程序步S5，根據在程序步S4計算的相似轉換的進氣量計算為獲得要求進氣量所需的可變參數A/NV，該相似轉換進氣量涉及預先設計的基準特性曲線(見圖6的部分106)。隨後在程序步S6，對位於基準特性曲線上的相似轉換的A/NV值執行相似收縮處理，使得在基準特性曲線上的相似轉換A/NV值再相似轉換成上述第二參數A/NV，從而在最小工作角(在節流控制區的實際閥定時)產生要求進氣量(見圖3的方塊107)。在程序步S7將第二參數A/NV從A/NV相似收縮部分107輸送到選擇較低值部分108。這樣便結束第二參數A/NV子程序的一個循環。
圖11示出第一參數A/NV算術計算子程序，該程序涉及圖3方塊圖的要求加速相關參數A/NV的計算部分104，用於計算用在閥定時區域中的第一參數A/NV，使得加速壓力值可被控制和保持在要求的加速。
在程序步S11讀出由要求進氣量計算部分101計算的要求進氣量。在程序步S12讀出基於要求加速(規定加速)的預定係數。該基於要求加速的係數稱作為「要求加速係數」，它對應於圖7所示直線的斜率。隨後程序步S13根據要示進氣量和要求加速係數計算或讀出實現要求加速的第一參數A/NV。在所示實施例中，第一參數A/NV是作為要求進氣量和要求加速係數的乘積而被計算。隨後在程序步S14，將第一參數從要求加速相關參數A/NV的計算部分104輸送到選擇較低值部分108。
下面參考圖12，圖中示出最後參數A/NV選擇子程序，該程序涉及圖3方塊圖中的選擇較低值部分108，用於計算最後參數A/NV。
首先在程序步S21讀出將加速壓力值調節到要求加速(特定加速)所需的第一參數A/NV(見圖11的程序步S14和圖3中從部分104到部分108的信號線)，同時在程序步S22讀出形成要求空氣量所需的第二參數A/NV(見圖10的程序步S7以及圖3中從部分107到部分108的信號線)。在程序步S23，利用選擇較低值部分108的選擇較低值處理選擇第一參數A/NV和第二參數A/NV中較低的一個參數。然後在程序步S24，將指示選擇參數A/NV的控制信號即最後參數A/NV送到節流閥驅動器17，驅動節流閥16，使得將實際的節流門開度調節到對應於選出參數A/NV的要求值。
按照本實施例的進氣控制裝置，在閥定時控制區中，即在IVC提前Miller循環操作模式期間，進氣閥關閉時刻IVC可響應要求進氣量而被調節(見圖5所示特性曲線)，使得利用進氣閥的閥定時控制便可使發動機1的進氣量更逼近要求進氣量，另外，在要求進氣量降低時可以漸減地補償節流閥的節流門開度，從而獲得要求的加速(見圖7示出的單調上升特性曲線)。與此相反，在節流控制區中，最小工作角預先設計成適合於現時發動機轉速(現在為止的最新發動機轉速數值)，當要求進氣量小於在該最小工作角得到的進氣量時，可將進氣閥關閉時刻調節到逼近對應於最小工作角的閥定時，另外，在要求進氣量減小的情況下，可按照不同於圖7單調上升特性曲線的圖9的特性曲線，漸降地補償節流門開度，使得控制節流門開度，即將節流門打開面積減小到低於對應於要求加速的節流門打開面積便可以漸減地補償在適合於現時發動機轉速的最小工作角得到的進氣量。在存在從閥定時控制區到節流控制區的過渡時，節流門開度可以從第一參數A/NV平滑地改變第二參數A/NV(見從圖9實線所示直線特性線上的並涉及圖7第一參數A/NV直線特性線的點到圖9實線所示第二參數A/NV特性曲線上的點之間的平滑過渡)。應注意到，如從圖9可以看出，在從閥定時控制區過渡到節流控制區期間，與節流門打開面積相關的參數A/NV從位於圖7直線特性線上的點平滑地移到位於圖9特性曲線上的點，此點預先設計在比位於直線特性線(圖7的單調函數特性直線)上的點低。從圖9可以看出，預定特性曲線在節流控制區中緊靠著圖7的單調函數特性曲線變化。在所示實施例中，利用上述選擇較低值處理可以達到從第一參數A/NV到第二參數A/NV的平滑移動。即，當要求進氣量低於進氣量下限(臨界極值)時，節流門打開面積便需要減小到低於實現要求加速的節流門打開面積(第一參數A/NV)的程度(第二參數A/NV)，該進氣量下限在規定狀態下可用閥定時控制獲得，在此規定狀態下可以調節節流門開度而得到要求的加速(特定加速)。在此時，選擇根據閥定時和要求進氣量確定的第二參數A/NV。
下面參考圖13，圖中示出另一個進氣量控制系統方塊圖，該圖例示出第二實施例進氣量控制裝置的電子控制單元ECU中執行的運算和邏輯操作。第二實施例的進氣量控制裝置(如圖13和14所示)稍不同於第一實施例(圖3～12)的裝置，不同之處在於，在圖13和14的控制裝置中，節流閥16的節流門開度固定在預定值，該值大體對應於上述閥定時控制區內即在IVC提前Miller循環操作模式期間的大體完全打開位置，作為一個整體，第二實施例的控制系統在結構上稍微簡單些。
簡單地講，在第二實施例系統的情況下，在閥定時控制區(見圖6的非陰影區)內，即在IVC提前Miller循環操作模式期間，節流閥16利用節流閥驅動器保持在大體完全打開狀態，同時，進氣閥3的進氣閥關閉時刻IVC可響應要求進氣量的變化而受到反覆不定的控制。相反，在只利用閥定時控制(具體為IVC控制)不能使實際進氣量更逼近要求值的上述節流控制區(見圖6的陰影區)中，可使進氣閥3保持在一種狀態，在此狀態下，進氣閥可以在適合於發動機轉速Ne(見圖15)的大體最小工作角被驅動，同時，節流閥16的節流門開度可響應要求進氣量而受到不斷的調節(圖9)。
從圖13的控制系統方塊圖可看出，第二實施例的進氣控制裝置可執行進氣閥3的閥定時控制和節流閥16的節流門打開控制這兩種控制的協同控制。圖13第二實施例控制裝置的運算和邏輯操作部分類似於第一實施例的部分，只是包含在圖3方塊圖中的部分102和104～108由包含在圖13方塊圖中的部分200取代。為便於比較兩個不同系統方塊圖，用於表示圖3方塊圖中方塊的方塊編號與用在圖3的改進控制系統方塊圖中的相應方塊編號相同。方塊200下面參考附圖詳細說明，而省去其它方塊101和103的詳細說明，因為上面的說明已很清楚。
首先要求進氣量計算部分(方塊101)根據油門開度APO和發動機轉速Ne計算要求進氣量。然後將方塊101計算的指示要求進氣量的信息數據送到要求節流門開度計算部分200以及要求進氣閥定時計算部分103。要求節流門開度計算部分200還接收指示發動機轉速Ne的信息信號數據。在要求節流門開度計算部分200內，從圖6示出的預先設計的特性曲線圖讀出上述臨界值(對應於閥定時控制區和節流控制區之間分界線上的空氣量)。將要求節流門開度計算部分200內計算的臨界值輸出到要求進氣閥定時計算部分103的輸入端上。要求節流門開度計算部分200也按照與要求進氣閥定時計算部分103相同的方式比較臨界值和要求進氣量，以確定現時操作範圍是在閥定時控制區內還是在節流控制區內。當要求進氣量高於臨界值，現時操作範圍在閥定時控制區內時，將要求節流門開度固定在大體對應於節流閥16大體全開位置的預定值。相反，當要求進氣量低於臨界值，現時操作範圍位於節流控制區內時，要求節流門開度計算部分200的作用是，根據要求進氣量以及發動機轉速Ne計算或讀出要求的打開面積(用於獲得要求進氣量)，然後將要求打開面積轉換成節流閥16的要求節流門開度。隨後，ECU15的輸出界面(驅動線路)將代表節流門開度的控制信號(或驅動信號)輸出到節流閥驅動器(馬達)17，從而驅動節流閥，使得實際節流門開度更逼近要求節流門開度。在圖3和13中可見到，使方塊103經電磁閥操作機構2連接於進氣閥3，因而由第二實施例控制系統執行的進氣閥定時控制細節與第一實施例相同。
現在參考圖14，圖中示出第二實施例系統執行的進氣控制的控制子程序。
在程序步S31讀出油門開度APO。在程序步S32讀出發動機轉速Ne。在程序步S33根據油門開度APO和發動機轉速計算要求進氣量。隨後，彼此並行執行要求節流門開度運算操作和要求閥定時運算操作，前者包含程序步S41～S45並涉及圖13的方塊200，後者包含程序步S51～S55並涉及圖13的方塊103。
在程序步S41重新讀出發動機轉速。在程序步S42進行測試，根據要求進氣量和發動機轉速確定現時操作範圍是在閥定時控制區內還是在節流控制區內，為進行程序步S42的這種測試，將要求進氣量與根據發動機轉速Ne的臨界值相比較(見圖6)。當要求進氣量高於臨界值，因而現時操作範圍位於閥定時控制區內時，子程序從程序步S42進到程序步S43。在程序步S43計算適合於閥定時控制區(即IVC提前Miller循環操作模式)的要求節流門開度。具體是，將要求節流門開度調節或固定到大體對應於約全開位置的預定值。相反，當要求進氣量低於臨界值，因而現時操作範圍位於節流控制區時，子程序從程序步S42進到程序步S44。在程序步S44，將表示臨界值的信息信號數據輸出到要求進氣閥定時計算方塊103，該臨界值位於閥定時控制區和節流控制區之間的分界線上。隨後在程序步S45，首先根據要求進氣量和發動機轉速Ne二者計算要求打開面積，然後根據計算的要求打開面積進一步推導或計算要求節流門開度。
另一方面，在平行於要求節流門開度運算操作執行的要求閥定時運算操作時，首先在程序步S51讀出發動機轉速Ne。從程序步S44到S52的流程可以看出，在程序步S52讀出臨界值。隨後採用與程序步S42相同的方式，在程序步S53中，將要求進氣量與臨界值相比較，以確定現時操作範圍是在閥定時控制區內還是在節流控制區內。當程序步S53的答案是肯定(YES)的，因而現時控制範圍在閥定時控制區內時，子程序從程序步S53進到S54。在程序步S54，根據要求進氣量計算進氣閥3的要求閥定時(具體為要求進氣閥關閉時刻(見圖5的要求進氣量對IVC的特性曲線圖)。相反，當程序步S53的答案是否定(NO)時，進到程序步S55。在程序步S55，為了在規定的操作時間(基本上對應於最小工作角或最小操作時間)驅動進氣閥，根據發動機轉速Ne現時數據(見圖15)計算對應於規定最小操作時間的要求進氣閥關閉時刻。然後在程序步S61分別將對應於要求節流門開度的控制信號和對應於要求進氣閥關閉時刻的控制信號輸出到節流閥驅動器17和電磁閥操作機構2。
按照圖3和13所示實施例進氣量控制裝置，可以通過閥定時控制(IVC控制)和節流門開度控制的協同控制可靠地調節或使發動機的進氣量更逼近要求值，因而可在單獨用閥定時控制不能使進氣量調節到更逼近要求值的發動機操作範圍內達到準確的進氣量控制。結果，可以在很寬的發動機操作範圍內控制進氣量。另外，在圖13和14所示的第二實施例控制裝置中，在閥定時控制區內，即在IVC提前Miller循環操作模式期間，節流閥固定在大體全開狀態，並可再用IVC控制將進氣量調節到更逼近要求值。這樣便顯著減小發動機的泵運損耗。另外，如從圖15的發動機轉速Ne對進氣閥關閉時刻IVC的特性曲線看出的，即使由於發動機轉速Ne變化而造成進氣閥最小工作角改變時，也可以準確地測定下限進氣量(閾限值)。這樣便可保證對各個發動機轉速準確測定臨界極值(位於閥定時控制區和節流控制區之間的分界線上)。
在上述實施例中，閥定時控制區和節流控制區之間的分界線(對應於臨界極值)被設定為在相當於最小操作時間的最小工作角得到的下限進氣量。代替這一作法，分界線(臨界值)可以設定在稍高於在最小工作角得到的下限進氣量的值。這樣便增強了在閥定時控制區以及節流控制區內進氣量控制的可靠性。另外，從降低泵送損耗出發，最好將節流控制區預先設計在或設定在儘可能窄的操作範圍內，在此操作範圍內只用閥定時控制(具體為IVC控制)不能將實際進氣量調節到要求進氣量。然而也可這樣設定節流控制區，使其至少包含只用閥定時控制(具體為IVC控制)不能將實際進氣量調節到要求進氣量的操作範圍。例如，可以進一步向左擴大節流控制區(見圖6)，使其包括低速低負載操作範圍以及高速低負載操作範圍(圖6的陰影區)。
日本專利申請No.P11-346133(1999年12月6日提出)和No.p11-345373(1999年12月3日提出)的整個內容已作為參考文獻包含在本文中。
儘管上面已說明實施本發明的優選實施例，但應當明白，本發明不限於文中示出和說明的特定實施例，而且可以進行各種改變和變型而不超出由下面權利要求書確定的本發明的範圍或精神。
權利要求
1.一種用於內燃機的進氣量控制裝置，包括至少與一個進氣閥連接的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；可往復調節節流閥節流門開度的節流閥驅動器；檢測發動機操作條件的傳感器；控制單元，作成電連接於傳感器、可變閥定時系統和節流閥驅動器，以便視發動機操作條件自動控制空氣進入發動機的進氣量；上述控制單元包括數據處理部分，該處理部分設計成可進行下列處理根據發動機操作條件計算要求進氣量；計算對應於該要求進氣量的第一進氣閥定時；響應發動機操作條件確定要求進氣量是否低於臨界值極值，該極值對應於下限進氣量，在高於此下限進氣量時，利用進氣閥的閥定時控制可使發動機的進氣量逼近要求進氣量；計算第二進氣閥定時，該進氣閥定時大體對應於臨界極值；當要求進氣量低於臨界極值時將進氣閥的要求閥定時設定在第二進氣閥定時；當要求進氣量低於臨界極值時計算由節流閥節流門開度控制裝置控制的要求節流門開度，該開度可實現要求進氣量。
2.如權利要求1所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，當要求進氣量低於臨界極值時，將第二進氣閥定時調節到大體對應於最小工作角的時刻，並響應要求進氣量改變可以實現該要求進氣量的要求節流門開度，由此可使進氣量逼近要求進氣量。
3.如權利要求1所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，當要求進氣量高於臨界極值時，將要求節流門開度固定在大體對應於節流閥基本上全開位置的預定值，並響應要求進氣量改變第一閥定時，由此使進氣量逼近要求進氣量。
4.如權利要求1所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，傳感器至少檢測作為發動機操作參數的發動機轉速，臨界極值隨發動機轉速變化，數據處理部分響應發動機轉速確定要求進氣量是否低於臨界極值。
5.如權利要求4所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，臨界極值隨發動機轉速的增加而增加，因而低於進氣閥閥定時控制的臨界極值的區域隨發動機轉速的增大而增大。
6.如權利要求1所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，傳感器至少檢測作為發動機操作條件的發動機轉速，當要求進氣量低於臨界極值時，數據處理部分將第二進氣閥定時設定在大體對應於取決發動機轉速度的最小工作角的時刻。
7.如權利要求1所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，傳感器至少檢測作為發動機操作條件的發動機轉速，當要求進氣量低於臨界極值時，數據處理部分將第二進氣閥定時設定在大體對應於取決發動機轉速的最小工作角的進氣閥關閉時刻，並將進氣閥打開時刻固定在大體對應於排氣衝程期間大體達到上死點的時刻。
8.如權利要求1所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，可變閥定時系統包括操作上連接於進氣閥的電磁閥操作機構，該電磁閥操作機構包括裝在發動機汽缸蓋上的非磁性外殼；銜鐵，整體連接於進氣閥的杆上，使得該銜鐵可以在外殼內運動；一對電磁線圈，分別面向銜鐵的兩個相對表面；當該對電磁線圈通電時，該對電磁線圈分別吸引銜鐵；一對復位彈簧，該彈簧分別沿進氣閥的打開和關閉方向向進氣閥施加偏壓力。
9.如權利要求1所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，數據處理部分計算可實現要求加速的取決於要求進氣量的要求節流門開度，當要求進氣量高於臨界極值時，使節流閥的節流門開度逼近可實現要求加速的要求節流門開度，並響應要求進氣量改變第一閥定時，由此使進氣量更逼近要求進氣量。
10.如權利要求1所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，實現要求進氣量的要求節流門開度小於實現要求加速的要求節流門開度。
11.一種內燃機的進氣量控制裝置，包括至少與一個進氣閥連接的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；可不斷調節節流閥節流門開度的的節流閥驅動器；檢測發動機操作條件的傳感器；控制單元，作成電連接於傳感器、可變閥定時系統和節流閥驅動器，以便視發動機操作條件自動控制空氣進入發動機的進氣量；上述控制裝置根據發動機操作條件計算要求進氣量，並在要求進氣量高於臨界極值時執行第一操作模式，該臨界極值對應於下限進氣量，在高於下限進氣量時，應用進氣閥的閥定時控制能將發動機的進氣量調節到更逼近要求進氣量，而在要求進氣量低於臨界極值時執行第二操作模式，在第一操作模式中可利用進氣閥的閥定時控制將發動機的進氣量調節到逼近要求進氣量，而節流閥的節流門打開面積則隨實現要求加速的要求進氣量的降低而降低，在第二操作模式中，通過將節流閥的節流門打開面積減小到低於實現要求加速的第一操作模式的節流門打開面積而使進氣量更逼近機求進氣量。
12.如權利要求11所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，控制單元計算實現要求加速的第一操作模式的第一節流門打開面積，計算實現要求進氣量的第二操作模式的第二節流門打開面積，並選擇第一和第二節流門打開面積中較低一個面積，使得節流閥驅動器響應較低節流門打開面積而驅動節流閥。
13.如權利要求12所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，傳感器至少檢測作為發動機操作條件的發動機轉速，控制單元預先貯存預定的節流門打開面積的基準特性曲線，該特性曲線在進氣閥的基準閥定時處形成要求進氣量，該控制單元根據預定的基準特性曲線計算第二節流門打開面積，該打開面積在預先設計成適合於發動機轉速的進氣閥定時處形成要求進氣量。
14.如權利要求13所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，控制裝置計算在預定基準特性曲線上的基準空氣量與臨界極值之比，將要求進氣量相似轉換成相似廣延的要求進氣量，相似轉換方法是將基準空氣量與臨界極值之比乘以要求進氣量，上述控制單元根據相似廣延的要求進氣量從預定基準特性曲線上讀取相似廣延的節流門打開面積，然後用基準空氣量與臨界極值之比除以相似廣延的節流門打開面積，利用要求進氣量將相似廣延的節流門打開面積相似收縮成第二節流門打開面積，在預定基準特性曲線上基準空氣量大體對應於相當於要求加速的節流門打開面積。
15.如權利要求14所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，當要求進氣量低於臨界極值時，進氣閥定時設定在大體對應於最小工作角的時刻，並響應要求進氣量改變可以實現該要進氣量的要求節流門開度，使得進氣量逼近要求進氣量。
16.如權利要求14所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，臨界極值取決於發動機轉速變化，控制單元則響應發動機轉速決定要求進氣量是否低於臨界極值。
17.如權利要求16所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，臨界極值隨發動機轉速增加而增加，因此，小於由進氣閥閥定時控制的臨界極值的區域隨發動機轉速的增加而加大。
18.如權利要求14所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，當要求進氣量低於臨界極值時，控制單元將要求進氣閥定時設定在大體對應於取決發動機轉速的最小工作角的時刻。
19.如權利要求14所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，當要求進氣量低於臨界極值時，控制單元將第二進氣閥定時設定在大體對應於基於發動機轉速的最小工作角的進氣閥關閉時刻，並將進氣閥打開時刻固定在大體對應於排氣衝程期間的大體上死點的時刻。
20.如權利要求14所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，可變閥定時系統包括操作上連接於進氣閥的電磁閥操作機構，該電磁閥操作機構包括裝在發動機汽缸蓋上的非磁性外殼；銜鐵，整體連接於進氣閥杆，使得銜鐵可以在外殼內活動；一對電磁線圈，分別面向銜鐵的兩個相對表面，當一對電磁線圈通電時，該對電磁線圈分別吸引銜鐵；一對復位彈簧，該彈簧可在進氣閥的打開和關閉方向分別向進氣閥施加偏壓。
21.一種內燃機的進氣量控制裝置，包括至少與一個進氣閥連接的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；節流閥驅動器，可不斷調節節流閥的節流門開度；傳感器，檢測發動機操作條件，該條件至少包括發動機轉速；控制單元，作成電連接於傳感器、可變閥定時系統和節流閥驅動器，以便視發動機操作條件自動控制空氣進入發動機的進氣量，上述控制單元根據發動機操作條件計算要求進氣量，並計算對應於下限進氣量的臨界極值，在高於此極值時，用進氣閥的進氣閥關閉時刻控制便可使進氣量逼近要求進氣量，上述控制單元可響應要求進氣量不斷調節進氣閥關閉時刻，使得調節進氣閥關閉時刻便可以使進氣量更逼近要求進氣量，上述控制單元在要求進氣量減小的情況下可按第一特性曲線漸降地補償節流閥的要求節流門開度，從而在要求進氣量高於臨界極值的第一操作範圍內獲得要求的加速，上述控制單元還不斷控制進氣閥關閉時刻，使其靠近對應於最小工作角的閥定時，該工作角預先設計為適合於發動機轉速，上述控制單元在要求進氣量降低的情況下，可按照第二操作範圍內的第二特性曲線漸減地補償要求節流門開度，在第二操作區域內，要求進氣量低於臨界極值，第一特性曲線是單調函數，按照此特性曲線，要求節流門開度隨要求進氣量的降低而降低，第二特性曲線是預定特性曲線，按照此特性曲線，在第二操作範圍內的位於此預定特性曲線上的點低於位於第一特性曲線上的點。
22.如權利要求21所述的進氣量控制裝置，其特徵在於，預定特性曲線在第二操作範圍內很接近單調函數的特性直線變化。
23.一種內燃機的進氣量控制裝置，包括至少連接於一個進氣閥的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；可不斷調節節流閥節流門開度的節流閥驅動器；傳感器，檢測發動機操作條件，該條件至少包括發動機轉速；控制單元，作成電連接於傳感器、可變閥定時系統和節流閥驅動器，以便視發動機操作條件自動控制空氣進入發動機的進氣量，該控制單元根據發動機操作條件計算要求進氣量，並計算對應於下限進氣量的臨界極值，在高於該臨界極值時，控制進氣閥的閥關閉時刻便可使發動機的進氣量更逼近要求進氣量，上述控制單元包括進氣閥關閉時刻控制裝置，連接於可變閥定時控制系統，用於響應要求進氣量不斷調節進氣閥關閉時刻，使得在第一操作範圍調節進氣閥關閉時刻便使進氣量更逼近要求進氣量，在第一操作範圍內要求進氣量高於臨界極值，該控制裝置還用於在要求進氣量高於臨界極值的第二操作範圍內不斷地調節進氣閥關閉時刻，使該時刻靠近對應於最小工作角的閥定時，該最小工作角預先設計成適合於發動機轉速；節流控制裝置，連接於節流閥驅動器，用於在要求進氣量減小的情況下按照第一特性曲線漸減地補償節流閥的要求節流門開度，以得到在第一操作範圍內的要求加速，還用於在要求進氣量減小的情況下按照第二操作範圍的第二特性曲線漸減地補償要求節流門開度，第一特性曲線是單調函數，按照此特性曲線，要求節流門開度隨要求進氣量的降低而減小，而第二特性曲線是預定的特性曲線，按照此特性曲線，位於此預定特性曲線上的點在第二操作範圍內低於位於第一特性曲線上的點。
24.一種內燃機的電子控制方法，該內燃機包括至少連接於進氣閥的可變閥定時系統；位於進氣閥上遊的節流閥；可不斷調節節流閥節流門開度的節流閥驅動器；傳感器，用於檢測發動機操作條件，該條件至少包括發動機轉速，上述電子控制方法包括以下步驟根據發動機操作條件計算要求進氣量；計算臨界極值，該極值對應於下限進氣量，在高於該極值時，控制進氣閥的進氣閥關閉時刻便可使空氣進入發動機的進入量更逼近要求進氣量；從要求進氣量對進氣閥關閉時刻的第一特性曲線上讀取進氣閥關閉時刻，按照此特性曲線可在第一操作範圍內控制進氣閥的關閉時刻，由此使進氣量更逼近要求進氣量，在第一操作範圍內，要求進氣量高於臨界極值；從發動機轉速對進氣閥關閉時刻的第二特性曲線上讀取進氣閥關閉時刻，按照此特性曲線，將進氣閥關閉時刻設定在對應於最小工作角的時刻，該最小工作角預先設計成適合於在第二操作範圍內的馬達轉速，在此第二操作範圍內，要求進氣量低於臨界極值；在要求進氣量減小的情況下按照要求進氣量對節流門打開面積的第一特性曲線漸減地補償節流閥的要求節流門開度，以獲得在第一操作範圍的要求加速，該要求進氣量對節流門打開面積的第一特性曲線是單調函數，按照此特性曲線，要求節流門開度隨要求進氣量的降低而減小；在第二操作範圍內，在要求進氣量減小的情況下按照要求進氣量對節流門打開面積的第二特性曲線漸減地補償要求節流門開度，第二特性曲線是預定特性曲線，按照此特性曲線，在第二操作範圍內，位於此預定特性曲線上的點低於位於要求進氣量對節流門打開面積的第一特性曲線上的點
25.如權利要求24所述的電子控制方法，其特徵在於，發動機轉速對進氣閥關閉時刻的第二特性曲線是單調函數，按照此特徵曲線，進氣閥關閉時刻隨發動機轉速的增加而增加。
全文摘要
一種內燃機的進氣量控制裝置,包括:至少連接進氣閥的可變閥定時系統;位於進氣閥上遊的節流閥;可不斷調節節流閥節流門開度的節流閥驅動器;檢測發動機操作條件的傳感器;電子控制裝置,電連接於傳感器、可變閥定時系統和節流閥驅動器,以便視發動機操作條件自動調節空氣進入發動機的進氣量。控制單元根據發動機操作條件計算要求進氣量,並計算對應於下限進氣量的臨界極值,在高於此極值時控制進氣閥的閥定時便可使進氣量更逼近要求進氣量。該控制單元還計算對應於要求進氣量的第一進氣閥定時以及計算大體對應於臨界極值的第二進氣閥定時,該控制單元還將進氣閥的要求閥定時設定在第二進氣閥定時,並在要求進氣量低於臨界極值時計算要求的節流門開度,然後通過節流閥節流門開度調節而實現要求進氣量。
文檔編號F02D41/00GK1335912SQ00802539
公開日2002年2月13日 申請日期2000年11月7日 優先權日1999年12月3日
發明者荒井勝博, 永石初雄 申請人:日產自動車株式會社