专利名称：用于内燃机的可变气门控制系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种能够连续地改变进气门或排气门的升程特性(升程和工作角)的内燃机的可变气门控制系统，更具体地说，涉及一种能够校准用于测量升程特性的传感器的可变气门控制系统。
背景技术：
近年来，提出和开发了能够改变工作角(操作角)和相位的各种可变气门控制系统，以在发动机所有的工作条件下实现高自由度的气门升程特性和改进的发动机性能。可变气门控制系统适用于内燃机，尤其适用于根据进气量产生输出功率的汽油机，以改进诸如燃油经济性之类的发动机性能。一些可变气门控制系统包括可变升程和工作角控制机构以连续地扩张或收缩进气门的气门升程和工作角，和可变相位控制机构以延迟或提前在最大进气门升程点的角相位(通常称做“中心角相位”)。这样的一种可变气门控制系统能够控制流入每一气缸的燃烧室中的进气量而不控制节气门的开度。在日本专利临时公布第2002-349215号(以下称做“JP2002-349215”)和第2003-41955号(以下称做“JP2003-41955”)中已公开了这样一种可变气门控制系统。在JP2002-349215和JP2003-41955所公开的该系统中，可变致动机构根据控制轴的角位置连续地改变气门升程特性。为了精确地控制气门升程特性，可变气门控制系统包括控制轴传感器以检测控制轴的角位置。可变气门控制系统通过校正关于基准位置的信息校准控制轴传感器以测量和输出控制轴的角位置。在控制轴处于限位器所限定的机械限制位置的条件下，校准被执行，即在升程特性为机械限定的最小升程时，校准被执行。
发明内容
为了使用所检测的控制轴的角位置，通过闭环控制或反馈控制准确地控制控制轴，可变气门控制系统使用确保控制余量的、远离机械限定的最小升程的控制轴的角位置的范围。机械下限的位置在发动机正常工作条件下工作期间不被使用。在第JP2002-349215号中所公开的该系统中，在发动机在怠速或非常低负荷的状态下工作时，校准操作被执行。在发动机处于怠速或在非常低负荷的状态下工作时，将控制轴调节到机械下限位置导致进气量的不稳定性并且由此导致燃烧的不稳定性。在JP2003-41955号中所公开的该系统中，在发动机被重新起动时或在发动机通过将点火开关转到“断开”状态或通过发动机失速停止运转时，校准操作被执行。即，在曲轴转速为0或为非常小的速度的条件下，校准操作被执行。实际上，这很难将控制轴旋转到机械下限位置，因为在这些条件下摩擦力或所需要的转矩非常大。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于内燃机的可变气门控制系统，其能够连续地改变进气门或排气门的升程特性并能以可靠和稳定的方式校准用于估计气门升程特性的传感器。
根据本发明的一个方面，用于内燃机的可变气门控制系统包括气门，打开和关闭发动机燃烧室的开度；气门升程特性控制机构，调节气门的气门升程特性；检测部分，收集确定气门的估计气门升程特性所需要的信息；输入部分，接收外部输入校准模式命令；和控制单元，与可变升程特性控制机构、检测部分和输入部分通信以执行下列操作响应校准模式命令将气门升程特性控制到机械限定的小设置(small setting)；当气门升程特性为小设置时收集信息；根据所收集的信息校准检测部分。
根据本发明的另一个方面，用于内燃机的可变控制系统包括气门，打开和关闭发动机燃烧室的开度；气门升程特性控制机构，调节气门的气门升程特性；检测部分，收集确定气门的估计气门升程特性所需要的信息；输入部分，接收外部输入校准模式命令；控制单元，与可变升程特性控制机构、检测部分和输入部分通信，以响应校准模式命令使发动机在校准模式下运转并在校准模式下执行下列操作将气门升程特性控制到机械限定的小设置；当气门升程特性为小设置时收集信息；根据所收集的信息校准检测部分。
根据本发明的另一个方面，用于内燃机的可变气门控制系统包括气门，打开和关闭发动机燃烧室的开度；气门升程特性控制机构，调节气门的气门升程特性；检测装置，收集确定气门的估计气门升程特性所需要的信息；输入装置，接收外部输入校准模式命令；和控制装置，与可变升程特性控制机构、检测装置和输入装置通信以执行下列操作响应校准模式命令将气门升程特性控制到机械限定的最小设置；当气门升程特性为小设置时收集信息；根据所收集的信息校准检测装置。
从下列对执行本发明的最佳方式的详细描述中并组合附图，本发明的上述的目的和其它的目的、特性和优点将变得显而易见。
图1是说明根据本发明的实施例的、包括可变升程和工作角控制机构和可变相位控制机构的可变气门控制系统的透视图；图2是说明根据本发明的实施例的、包括图1中的可变气门控制系统的内燃机的方框图；图3是说明根据本发明的实施例的、校准用于估计气门升程特性的传感器的过程的流程图；图4A是说明在图3的过程期间的校准模式命令信号的变化的时序图；图4B是说明在图3的过程期间的进气门开度TVO的变化的时序图；图4C是说明在图3的过程期间的燃油喷射量TI的变化的时序图；图4D是说明在图3的过程期间的点火正时IT的变化的时序图；图4E是说明在图3的过程期间的附件的操作状态的变化的时序图；图4F是说明在图3的过程期间的进气门升程VL的变化的时序图。
具体实施例方式
现在参照附图，特别是图2，将示例地说明在车辆的直列式四周期火花点火汽油机中的本实施例的可变气门控制系统，该车辆直列式四周期火花点火汽油机在每一气缸中具有一对进气门11和一对排气门。然而，本发明也适用于诸如V型发动机之类的具有其它气缸排列的内燃机。如图2中所示，可变气门致动机构被设置以致动进气门11使得进气门升程特性是可变的，如后面将要描述的。另一方面，排气门的气门致动机构被构成为直接操作的气门致动机构使得排气凸轮轴直接驱动排气门。排气门升程特性是固定的(恒定的)。
可变气门致动机构本身是公知的，如在日本专利临时公布第H11(1999)-107725号中所公开的。该日本专利临时公布第H11(1999)-107725号的整个内容以参照的方式被包含在这里。现在参照图1，其示出了可变气门致动机构的详细结构。如从图1的透视图可看到的，可变气门致动机构包括相互结合在一起的可变升程和工作角控制机构(可变升程特性控制机构)1和可变相位控制机构21。可变升程和工作角控制机构1被设置以连续地调整每一气缸的进气门11的气门升程特性，即连续地改变每一气缸的进气门11的气门升程和工作角。另一方面，可变相位控制机构21被设置以连续地调整每一气缸的进气门11的进气门相位(phase)，即相对于曲轴的角位置连续地改变(提前或延迟)，在最大进气门升程点的角相位(即中心角相位)。
可变升程和工作角控制机构1包括进气门11，可滑动地安装在气缸盖上；中空驱动轴2，由安装在气缸盖的上部的凸轮支架可转动地支撑(未示出)；驱动偏心凸轮3，压配在驱动轴2上；具有偏心凸轮部分18的控制轴12，偏心凸轮部分18的轴与控制轴12偏心，控制轴12位于驱动轴2上，由同一凸轮支架可转动地支撑，并且与驱动轴2平行布置；气门播臂6，可摇动地支撑在控制轴12的偏心凸轮部分18上；和可摇动凸轮9，与进气门11的气门挺柱(挺杆)10滑动接触。
驱动偏心凸轮3通过连接臂4与气门摇臂6机械地连接。气门摇臂6通过连接部件8与可摇动凸轮9机械连接。驱动轴2通过正时链或正时带由发动机曲轴驱动。驱动偏心凸轮3具有圆柱形外圆周表面。驱动偏心凸轮3的轴与驱动轴2的轴偏心预定的偏心率。连接臂4的环形部分的内圆周可转动地安装在驱动偏心凸轮3的圆柱形外圆周。气门摇臂6的基本中心部分由控制轴12的偏心凸轮部分18可转动地支撑。气门摇臂6的一端通过连接销5与连接臂4的臂部分机械连接或销连。气门摇臂6的另一端通过连接销7与连接部件8的上端机械连接或销连。如上所述，偏心凸轮部分18的轴与控制轴12的轴偏心预定的偏心率。因此，气门摇臂6的振荡运动中心根据控制轴12的角位置改变。
可摇动凸轮9被可转动地安装在驱动轴2的外圆周上。沿垂直于驱动轴2的方向延伸的可摇动凸轮9的一端通过连接销17与连接部件8的下端相连或销连。可摇动凸轮9形成于其下表面上，其基圆表面部分与驱动轴2同心，并且适度弯曲的凸轮表面部分延伸接续到基圆表面部分。可摇动凸轮9的表面部分和凸轮表面部分被设计成根据振荡可摇动凸轮9的角位置与进气门11的气门挺柱10的上表面的指定点相邻接触(或滑动接触)。用这种方法，基圆表面部分用作其中进气门升程为0的基圆部分。另一方面，与基圆表面部分接续的凸轮表面部分的预定角范围用作斜台(ramp)部分。此外，与斜台部分接续的凸轮尖部的预定角范围延伸到用作升程部分。
如图1中所示，可变升程和工作角控制机构1的控制轴12通过升程和工作角控制致动器13在预定角范围内被致动。在所示的实施例中，可变升程和工作角控制致动器13包括伺服电动机、用作伺服电动机输出轴的蜗轮(worm gear)15、与蜗轮15啮合并与控制轴12的外圆周固定连接的蜗轮(worm wheel)。可变升程和工作角控制致动器13的伺服电动机的操作响应来自电动机控制单元(ECU)19的控制信号被电控。为了测量或确定控制轴12的角位置，控制轴传感器(气门升程传感器)14位于控制轴12的附近。控制轴传感器14收集用于确定进气门11的估计气门升程特性所需的信息。实际上，施加于可变升程和工作角控制致动器13的控制压力通过响应来自ECU 19的控制信号的第一液压控制模块(未示出)被调节或被调整。可变升程和工作角控制致动器13被设计使得输出轴(蜗轮15)的角位置通过利用去激励的第一液压控制模块的复位弹簧被迫向前并保持在其初始角位置。可变升程和工作角控制机构1操作如下在驱动轴2的旋转期间，连接臂4通过驱动偏心凸轮3的凸轮动作上下运动。连接臂4的上下运动引起气门摇臂6的振荡运动。气门摇臂6的振荡运动通过连接部件8被传递到可摇动凸轮9使得可摇动凸轮9振荡。通过振荡的可摇动凸轮9的凸轮动作，进气门11的气门挺柱10被推动，因此进气门11提升。当可变升程和工作角控制致动器13改变控制轴12的角位置时，气门摇臂6的初始位置改变，因此，可摇动凸轮9的振荡运动的初始位置(或开始点)也改变。
假定控制轴12的偏心凸轮部分18的角位置从偏心凸轮部分18的轴正好位于控制轴12的轴之下的第一角位置移动到偏心凸轮部分18的轴正好位于控制轴12的轴之上的第二角位置，则气门摇臂6整体上向上移动。因此，包括连接销17的孔的可摇动凸轮9的端部相对地被向上拉。即，可摇动凸轮9的初始位置被移动使得可摇动凸轮本身沿可摇动凸轮9的凸轮表面部分远离进气门气门挺柱10的方向倾斜。由于气门摇臂6向上移动，当可摇动凸轮9在驱动轴2的旋转期间振荡时，可摇动凸轮9的基圆表面部分相对较长时间地与气门挺柱10接触。换句话说，可摇动凸轮9的凸轮表面部分与气门挺柱10接触的时间变短。因此，进气门11的气门挺柱变短。此外，从进气门打开正时IVO到进气门关闭正时IVC的工作角(即提升时间)减小。
相反，当控制轴12的偏心凸轮部分18的角位置从第二角位置移动到第一角位置时，气门摇臂6整体向下移动。因此，包括连接销17的孔的可摇动凸轮9的端部相对被向下拉。即，可摇动凸轮9的初始位置被移动使得可摇动凸轮本身沿可摇动凸轮9的凸轮表面部分接近进气门气门挺柱10的方向倾斜。由于气门摇臂6向下移动，当可摇动凸轮9在驱动轴2的旋转期间振荡时，与进气门气门挺柱10接触的部分在某种程度上，从可摇动凸轮9的基圆表面部分被移动到可摇动凸轮9的凸轮表面部分。因此，进气门11的气门升程变大。此外，从进气门打开正时IVO到进气门关闭正时IVC的工作角延伸。
通过可变升程和工作角控制致动器13，控制轴12的偏心凸轮部分18的角位置在限制范围内可被连续地改变，因此气门升程特性(气门升程和工作角)也连续地改变。即，图1中所示的可变升程和工作角控制机构1可同时连续地比例增大和减小气门升程和工作角。换句话说，根据同时发生的气门升程的变化和工作角的变化能够彼此对称地改变进气门打开正时IVO和进气门关闭正时IVC。
可变升程和工作角控制机构1的驱动轴2和可摇动凸轮9可基本上位于发动机中的同一位置作为典型直动气门机构的凸轮轴和固定凸轮。此外，可变升程和工作角控制机构1的构成部件可被聚集和配置在驱动轴2的周围。因此，可变升程和工作角控制机构1被紧凑构成以易于安装在发动机上。通过对发动机加入小的设计变化，可变升程和工作角控制机构1可被安装在传统的发动机上。可变升程和工作角控制机构1中，在连接部件之间的多个连接点，像在控制偏心凸轮18和气门摇臂6之间的轴承，面对面地接触。此外，可变升程和工作角控制机构1不需要使两个部件朝彼此偏置的部件，像复位弹簧。因此，可变升程和工作角控制机构1很容易被润滑，导致耐久性和可靠性的增强。
另一方面，可变相位控制机构21包括链轮22和相位控制液压致动器23。链轮22设置在驱动轴2的前端。可变相位控制致动器23被设置以使驱动轴2能够相对于链轮22在预定角范围内旋转。链轮22具有通过正时链(未示出)或正时带(未示出)与发动机曲轴的驱动连接。为了监视或检测驱动轴2的角位置，驱动轴传感器16位于驱动轴2的附近。为液压或电磁旋转致动器的可变相位控制致动器23响应来自ECU 19的控制信号操作。沿一个旋转方向驱动轴2相对于链轮22的旋转导致在最大进气门升程点的中心角相位的相位提前。沿相反旋转方向驱动轴2的相对于链轮22的旋转导致在最大进气门升程点的中心角相位的相位延迟。在图1中所示的可变相位控制机构21中，仅在最大进气门升程点的中心角相位(进气门打开正时IVO或进气门关闭正时IVC)被提前或延迟，而进气门11的气门升程变化和进气门11的工作角不变化。驱动轴2相对于链轮22的角位置可通过可变相位控制致动器23在限制范围内被连续地改变，因此中心角相位也可连续地改变。
如上所述，通过可变升程和工作角控制机构1和可变相位控制机构21的相互结合，包括在本实施例的系统中的可变气门致动机构被构成。利用可变气门致动机构，能够大范围连续地改变进气门升程特性，特别是，通过可变升程和工作角控制和可变相位控制的结合，能够大范围连续地独立地改变进气门打开正时IVO和进气门关闭正时IVC。在本实施例中，气门升程特性包括相互关联的气门升程和气门工作角两个部分。因此，当气门升程相对较大并且气门工作角也相对较大时，气门升程特性称做“大”。另一方面，当气门升程相对较小并且气门工作角也相对较小时，气门升程特性称做“小”。或者，气门升程特性的大小可以是气门升程和气门工作角中的一个的大小，可以是包括气门升程和气门工作角两个部分的向量的大小，或者是相对于气门工作角的气门升程的积分。
现在参照图2，其示出了发动机进气系统的系统方框图。进气道25包括收集器26和在其的下游端与各进气口相连的多个进气歧管分支通道。进气道25中的收集器26的上游设置有电控节气门27以调节进气道25的开度或调节流入发动机的进气量。尽管在图中没有清楚地示出，但电控节气门单元27包括圆盘节气门、节气门位置传感器和由像步进电机之类的电机驱动的节气门致动器。节气门致动器响应来自ECU 19的控制命令信号调节节气门开度。节气门位置传感器被设置以监视或检测实际节气门开度。通过可变升程和工作角控制机构1、可变相位控制机构21和电控节气门27的结合，提供到气缸燃烧室28的进气量被控制。车速传感器30被设置以监视车速。加速器开度传感器32被设置以监视或检测驾驶员压下加速踏板的压下量，即加速器开度。曲轴转角传感器(或曲轴位置传感器33)被设置以告知ECU发动机速度以及发动机曲轴的相对位置(即曲轴转角)。冷却液温度传感器36被设置以监视发动机中的冷却液温度。压力传感器37被设置以监视进气道25的进气歧管中的进气压力。制动开关38被设置以监视制动踏板的通/断状态。无级变速器31能够连续地改变ECU 19被告知的传动比。无级变速器31可以是带型或圆型。
ECU 19一般包括微计算机，其用作控制可变气门控制系统的控制单元。ECU 19包括输入/输出接口(I/O)、存储器(RAM、ROM)和微处理器或中央处理器(CPU)。从用作检测部分的发动机/车辆传感器中，即节气门位置传感器、车速传感器30、无级变速器31、加速器开度传感器32、曲轴转角传感器33、冷却液温度传感器36、压力传感器37、制动开关38、控制轴传感器14和驱动轴传感器36中，ECU 19的输入/输出接口(I/O)接收输入信息。在ECU 19内，中央处理单元(CPU)允许I/O接口访问来自上述发动机/车辆传感器的输入信息数据信号。ECU 19的CPU负责执行存储在存储器中的燃油喷射/点火正时/进气门升程特性/节气门控制程序，并能够进行所需的数学和逻辑操作。具体地说，根据输入信息，电子燃油喷射控制系统控制将燃油提供到每一发动机气缸的燃烧室28的燃油喷射阀或喷射器35的燃油喷射量和燃油喷射正时。电子点火系统控制用于点燃每一气缸的燃烧室28中的空燃混合物的火花塞34的点火正时。包含响应来自ECU 19的控制命令所操作的节气门致动器的电节气门控制系统控制电控节气门27的节气门开度。另一方面，进气门升程特性通过包括可变升程和工作角控制机构1和可变相位控制机构21的可变节气门致动机构被电控。计算结果，即所计算的输出信号通过ECU 19的输出接口电路被传递到输出级，即被传送到电控节气门27的节气门致动器、火花塞34、喷油器35、可变升程工作角控制机构1的可变升程和工作角致动器13、可变相位控制机构21的可变相位控制致动器23。
可变升程和工作角控制机构1和可变相位控制机构21可由使用来自控制轴传感器14和驱动轴传感器16的信息作为反馈的闭环控制系统或由基于发动机工作条件的开环控制系统被实现。
下面将说明根据本发明的实施例的其中可变气门控制系统校准控制轴传感器14的校准模式。图3是说明由可变气门控制系统所执行的例程的流程图。图4A-4F是说明在校准模式期间的校准模式命令信号、节气门开度TVO、燃油喷射量TI、点火正时IT、附件的工作状态和进气门11的气门升程VL的变化的时序图。校准模式命令信号为表示选择操作模式的通/断信号。图3的例程由ECU 19以预定的较短时间间隔，例如10毫秒，被重复执行。
如图3中所示，首先，在步骤S1中，ECU 19进行检查以确定校准模式命令信号是否发出或是否存在(通状态)。从诸如维护站中的外部诊断工具40之类的外部装置，校准模式命令信号被输入。如图2中所示，诊断工具40通过安装在车辆上的连接器41与ECU 19电连接。连接器41用作接收外部输入校准模式命令的输入部分。校准模式命令信号通过操作诊断工具40的开关或按钮被输入。诊断工具40也用于输入发动机的诊断的命令。在无校准模式命令信号期间，发动机以正常操作模式操作。当对步骤S1的回答为肯定(“是”)时，例程进到步骤S2。另一方面，当对步骤S1的回答为否定(“否”)时，例程返回。
在步骤S2中，ECU 19将校准完成标志重置为0。在步骤S2之后，在步骤S3中，ECU 19进行检查确定发动机条件是否适合于校准模式。ECU19被配置成仅当发动机工作条件满足预定要求时才使用校准模式。具体地说，例如，ECU 19检查确定控制轴传感器14是否正常。此外，ECU 19检查确定车辆是否处于静止状态、发动机速度是否在预定的较低范围内和冷却液温度是等于或低于预定阈值速度。当所有的上述条件均被满足时，ECU 19确定发动机条件满足校准模式。当对步骤S3的回答为“是”时，例程进到步骤S4。当对步骤S3的回答为“否”时，例程返回。
为了防止发动机速度减小到过低速度或0，并且为了保持发动机速度稳定，在步骤S8中降低气门升程VL之前，ECU 19执行步骤S4至S7。响应校准模式命令，ECU沿稳定燃烧室28中的燃烧的方向控制发动机运行状况。首先，在步骤S4中，ECU 19将节气门开度TVO调节到校准模式的目标开度TVO。目标开度gTVO被预定为高于发动机处于怠速状态下的怠速模式的目标开度iTVO。在步骤S5中，ECU19将燃油喷射量TI调节到校准模式所使用的目标量gTI。目标量gTI被预定为大于怠速模式的目标量iTI。换句话说，校准模式的目标空燃比被预定为浓于怠速模式下的目标空燃比。在步骤S6中，ECU 19将点火正时IT调节到校准模式的目标正时gIT。目标正时gIT被预定为早于怠速模式下的目标正时iIT。在步骤S7中，ECU 19停止或减小诸如由操作附属装置引起的负荷之类的外部负荷。例如，由空调压缩机和动力转向装置引起的辅助负荷和诸如除雾器之类引起的电负荷。
在步骤S7之后，在步骤S8中，ECU 19将进气门11的气门升程VL调节到所需最小值VLmin。在本实施例中，所需最小升程VLmin为小设置(small setting)或最小设置，其通过在控制轴12和诸如止动器之类的机械装置之间的接触被机械限定。ECU 19将控制轴12的角位置控制到对应于气门升程VL的机械限定最小设置的机械限定位置。这是通过根据小于所需最小升程VLmin的目标气门升程控制气门升程VL实现的。按照该目标，控制轴12朝向止动器偏置并且停止在止动器处，使得气门升程VL被调节到所需最小升程VLmin。用这种方式，即使在较低的机械限定位置的实际气门升程和所估计的气门升程之间有误差(该误差可能在再次校准操作之前存在)，气门升程VL也被调节到所需最小升程VLmin。在本实施例中，怠速模式气门升程iVL(其为用作正常运行状态下的控制目标值的最小设置)约为1.5毫米。为了获得更大范围的进气门升程，最小升程VLmin被确定为小于怠速模式气门升程iVL或等于小于1毫米的超小值。
在步骤S8之后，在步骤S9中，ECU 19检查确定气门升程VL是否为最小升程VLmin。其可根据来自控制轴传感器14的信号的变化、所估计的气门升程特性的变化或流入燃烧室28的进气量被确定。当对步骤S9的回答为“是”时，例程进到步骤S10。另一方面，当对步骤S9的回答为“否”时，例程进到步骤S11。
在步骤S10中，ECU 19校准控制轴传感器14。可变气门控制系统通过校正关于测量和输出控制轴12的角位置的基准位置的信息，校准控制轴传感器14。更具体地说，在控制轴12与机械止动器相接触的情况下，ECU 19读取来自控制轴传感器14的输出信号。然后，ECU19将控制轴12的检测值或所估计的角位置存储在备用存储器中以更新对应于控制轴12的基准位置的传感器输出，该控制轴12的基准位置用于确定相对于止动器所限定的基准位置的控制轴12的相对角位置，并且用于确定进气门11的估计气门升程。最后，ECU 19将校准完成标志设置为1。因此，当控制轴12位于诸如机械限位位置之类的已知位置时，可变气门控制系统通过提供检测值将检测值与控制轴12的位置相关联。通过操作可变升程和工作角控制致动器13使其沿向限制位置定位控制轴12的方向旋转，直到控制轴12进一步旋转不能被检测到为止(这表明控制轴12处于其机械限位)，确定已知的位置。在步骤S10之后，例程进到步骤S12。用于监视可变气门控制系统的工作状态的另一例程被执行，使得根据校准完成标志F1诊断根据40的显示器显示完成校准操作。
在步骤S11中，ECU 19检查确定校准模式开始后是否已逝去预定的阈值时间。当对步骤S11的回答为“是”时，例程进到步骤S12。另一方面，当对步骤S11的回答为“否”时，该例程返回到步骤S9，终止校准模式。该检查限制校准操作的时间。因此，如果气门升程VL在预定的阈值时间内未达到机械限定的最小设置，则略过步骤S10。
为了再次将发动机操作模式从校准模式转到怠速模式，ECU 19执行步骤S12-S16。首先，在步骤S12中，ECU 19将气门升程VL调节到怠速模式目标气门升程iVL。在步骤S13中，ECU 19将点火正时IT调节到怠速模式目标正时iIT。在步骤S14中，ECU 19将燃油喷射量TI调节到怠速模式目标量iTI。在步骤S15中，ECU 19将节气门开度TVO调节到怠速模式目标开度iTVO。在步骤S16中，ECU 19取消在步骤S7中所执行的外部负荷的停止或减小。在步骤S16之后，例程返回。
根据上述过程，仅当ECU 19从诸如诊断根据40之类的外部输入装置接收校准模式命令时，可变气门控制系统才在气门升程VL为最小升程VLmin的校准模式下校准控制轴传感器。这避免了在正常工作条件下的发动机工作期间的不稳定燃烧，因为在正常的发动机工作条件下校准操作不被执行。
此外，在校准模式下，发动机在节气门开度TVO较大、燃油喷射量TI较大(空燃比较浓)、点火正时IT较早和外部负荷低于怠速模式的情况下运行。这是为了防止发动机速度的大幅度减小或发动机的失速。因此，在气门升程特性为最小设置的校准模式下，发动机被稳定地平稳运转。利用平稳的发动机运转，可变气门控制系统将进气门11的气门升程VL调节到机械限定的最小设置并且校准控制轴传感器14。
在上述实施例中，在步骤S10中，可变气门控制系统将对应于较低机械限制位置的检测值存储在备用存储器中。或者或此外，可变气门控制系统可将检测值存储在临时存储器中，并且使用该存储值用作校正值。
在上述实施例中，控制轴传感器14被用作气门升程传感器以检测控制轴12的角位置，由此用于确定进气门11的气门升程VL，并且其由可变气门控制系统校准。或者，可变气门控制系统可使用和校准用于直接或间接地确定进气门11的气门升程特性的任何设备，如直接检测进气门11的气门升程VL的传感器。
在上述实施例中，可变气门控制系统被配置成控制进气门。然而，可变气门控制系统也适用于打开和关闭发动机燃烧室的开度的气门，如排气门。
在上述实施例中，可变气门控制系统被配置成校准可变升程和工作角控制机构1。然而，可变气门控制系统也适用于可变相位控制机构21，即进气门或排气门的相位。
如上所述，在维护站的维护操作期间，响应像来自外部诊断工具的这样一种校准模式命令信号，在气门升程特性被调节到机械限定最小设置的校准模式下，本实施例的可变气门控制系统校准气门升程传感器。因此，可变气门控制系统能够消除估计气门升程特性的精确性的长期降低。此外，可变气门控制系统避免了在正常驱动条件下的燃烧稳定性的降低，因为包括将气门升程调节到机械限定最小设置的操作的校准操作在正常驱动条件下不被执行。
本专利申请以2004年4月15日申请的先前日本专利申请第2004-119797号为基础。该日本专利申请第2004-119797号的整个内容以参照的方式被包含在这里。
尽管以上参照本发明的某些实施例已描述了本发明，但本发明不限于上述的实施例。鉴于上述教导，本领域的技术人员可对上述实施例进行各种修改和变化。参照下列权利要求，本发明的范围被限定。
权利要求
1.一种用于内燃机的可变气门控制系统，包括气门，打开和关闭发动机燃烧室的开度；气门升程特性控制机构，调节气门的气门升程特性；检测部分，收集确定气门的估计气门升程特性所需要的信息；输入部分，接收外部输入的校准模式命令；和控制单元，与可变升程特性控制机构、检测部分和输入部分通信以执行下列操作响应校准模式命令将气门升程特性控制到机械限定的小设置；当气门升程特性为小设置时收集信息；以及根据所收集的信息校准检测部分。
2.如权利要求1中所述的可变气门控制系统，其中可变升程特性控制机构被配置成连续地调节气门的气门升程特性。
3.如权利要求1中所述的可变气门控制系统，其中气门升程特性包括彼此相关的气门升程和工作角中的至少一个。
4.如权利要求1-3中的任何一个所述的可变气门控制系统，其中可变升程特性控制机构包括其角位置用于确定气门升程特性的控制轴，其中检测部分包括用于确定控制轴的角位置的控制轴传感器，并且其中控制单元被配置成执行下列操作响应校准模式命令将角位置控制到对应于升程特性的小设置的机械限定位置；当角位置处于机械限定位置时，确定控制轴传感器的估计角位置；以及根据估计角位置校准控制轴传感器。
5.如权利要求4中所述的可变气门控制系统，其中可变升程特性控制机构包括驱动轴，由内燃机的曲轴驱动；驱动偏心凸轮，具有与驱动轴的轴偏心的轴；控制轴，具有沿驱动轴的轴延伸的轴；控制偏心凸轮，包括与控制轴的轴偏心的轴；气门摇臂，可摇动地支撑在控制偏心凸轮上；可摇动凸轮，与进气门彼此相接触；连接部件，机械连接气门摇臂的一端部和可摇动凸轮；连接臂，机械连接气门摇臂的另一端部和驱动偏心凸轮。
6.如权利要求1-3中的任何一个所述的可变气门控制系统，其中输入部分被配置成与外部诊断根据相连以输入校准模式命令。
7.如权利要求1-3中的任何一个所述的可变气门控制系统，其中在校准模式命令未出现期间所使用的正常操作模式下，小设置小于气门升程特性的最小设置。
8.如权利要求1-3中的任何一个所述的可变气门控制系统，其中小设置为机械限定最小设置，并且其中控制单元被配置成响应校准模式命令，根据小于小设置的目标控制气门升程特性。
9.如权利要求1-3中的任何一个所述的可变气门控制系统，其中控制单元被配置成响应校准模式命令，沿稳定燃烧室中的燃烧的方向控制发动机的工作状态。
10.如权利要求1-3中的任何一个所述的可变气门控制系统，还包括调节流入发动机的进气量的节气门，其中控制单元与节气门通信，并被配置成响应校准模式命令将节气门开度控制为大于发动机处于怠速的怠速模式下的节气门开度。
11.如权利要求1-3中的任何一个所述的可变气门控制系统，还包括将燃油提供给燃烧室的喷油器，其中控制单元与喷油器通信，并被配置成响应校准模式命令，将燃油的燃油喷射量控制为大于发动机处于怠速的怠速模式下的燃油喷射量。
12.如权利要求1-3中的任何一个所述的可变气门控制系统，还包括点燃燃烧室中的空燃混合物的火花塞，其中控制单元为与火花塞通信，并被配置成响应校准模式命令，将点火正时控制为早于发动机处于怠速的怠速模式下的点火正时。
13.如权利要求1-3中的任何一个所述的可变气门控制系统，其中控制单元被配置成响应校准模式命令将外部负荷控制为小于发动机处于怠速的怠速模式下的外部负荷。
14.一种用于内燃机的可变气门控制系统，包括气门，打开和关闭发动机燃烧室的开度；气门升程特性控制机构，调节气门的气门升程特性；检测部分，收集确定气门的估计气门升程特性所需要的信息；输入部分，接收外部输入的校准模式命令；和控制单元，与可变升程特性控制机构、检测部分和输入部分通信，以响应校准模式命令使发动机在校准模式下运转并在校准模式下执行下列操作将气门升程特性控制到机械限定的小设置；当气门升程特性为小设置时收集信息；以及根据所收集的信息校准检测部分。
15.如权利要求14中所述的可变气门控制系统，其中控制单元被配置成仅当发动机的工作条件满足预定要求时使用校准模式。
16.如权利要求15中所述的可变气门控制系统，用于车辆的内燃机，其中检测部分包括测量车辆车速的车速传感器，并且其中控制单元被配置成仅当车辆处于静止状态时使用校准模式。
17.如权利要求15中所述的可变气门控制系统，其中检测部分包括测量发动机的发动机速度的传感器，并且控制单元被配置成仅当发动机速度较低时使用校准模式。
18.如权利要求15中所述的可变气门控制系统，其中检测部分包括测量发动机内的冷却液温度的温度传感器，并且其中控制单元被配置成仅当冷却液温度较低时使用校准模式。
19.如权利要求14中所述的可变气门控制系统，其中控制单元被配置成执行下列操作确定气门升程特性是否为小设置；在校准模式开始之后直到确定气门升程特性为小设置，如果逝去预定时间，则终止校准模式。
20.如权利要求19中所述的可变气门控制系统，其中控制单元被配置成根据估计气门升程特性的变化确定气门升程特性是否为小设置。
21.如权利要求19中所述的可变气门控制系统，其中控制单元被配置成根据流入燃烧室的进气量的变化确定气门升程特性是否为小设置。
全文摘要
一种用于内燃机的可变气门控制系统，包括打开和关闭发动机燃烧室开度的气门、调节气门的气门升程特性的可变升程特性控制机构、收集用于确定气门的估计气门升程特性所需要的信息的检测部分和接收外部输入校准模式命令的输入部分。可变气门控制系统被配置成执行下列操作响应校准模式命令将气门升程特性控制到机械限定的小设置；当气门升程特性为小设置时收集信息；并且根据所收集的信息校准检测部分。
文档编号F01L1/46GK1683767SQ20051006501
公开日2005年10月19日 申请日期2005年4月12日 优先权日2004年4月15日
发明者荒井胜博, 川村克彦 申请人:日产自动车株式会社