內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)以及可變氣門裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)、以及應(yīng)用在該系統(tǒng)中的可變氣門裝置，其具有在通過自動停止控制來降低內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速的過程中使內(nèi)燃機重啟的功能。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，以降低油耗、降低尾氣排放等為目的，正在增加搭載內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)(所謂的怠速停止控制系統(tǒng))的車輛。目前，一般的怠速停止控制系統(tǒng)在駕駛者使車輛停車時，停止燃油噴射，使內(nèi)燃機自動停止，之后，在駕駛者進行了想要使車輛前進的操作(制動解除操作、油門踩踏操作等)時，自動向起動機或兼用做起動機的馬達通電，使內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)而重啟。
[0003]在這樣的怠速停止控制系統(tǒng)中，在剛發(fā)出自動停止請求后，在通過燃料噴射停止使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速下降的過程中，有時會發(fā)出重啟請求。例如，在交叉點信號變“紅”的狀態(tài)下踩踏制動踏板時，進行自動停止控制而內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速下降，但在該過程中，存在當(dāng)交叉點信號由“紅”向“綠”的狀態(tài)轉(zhuǎn)變時從踩踏制動踏板改為踩踏加速踏板的情況。
[0004]像這樣在轉(zhuǎn)速下降的過程中產(chǎn)生重啟(再加速)請求的情況通常稱為“改變主意(Change Of Mind:COM) ”。在出現(xiàn)該“改變主意”的情況下，在內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)完全停止后向起動機通電而使內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)而重啟時，從產(chǎn)生重啟(再加速)請求至完成重啟將耗費時間，導(dǎo)致駕駛者感覺重啟延遲(緩慢)。
[0005]另外，在搭載了內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)中也將起動機的小齒輪與內(nèi)燃機側(cè)的環(huán)形齒輪始終嚙合的常時嚙合式起動機的怠速停止控制系統(tǒng)中，在通過燃料噴射停止使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速下降期間中產(chǎn)生重啟請求時，不必等待內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)停止，就能夠向起動機通電而重啟內(nèi)燃機。然而，在該結(jié)構(gòu)中，因為不可避免增加起動機的啟動次數(shù)，所以存在起動機的耐久性降低的問題。
[0006]因此，提出了一個方案，S卩，在通過怠速停止控制的燃料噴射停止而使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速下降的過程中產(chǎn)生重啟請求時，如果內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速是不使用起動機就可啟動(只通過燃料噴射就可重啟)的轉(zhuǎn)速區(qū)域，則不使用起動機，僅通過燃料噴射來重啟內(nèi)燃機，進行所謂的無起動機啟動。
[0007]在進行無起動機啟動方式的怠速停止控制系統(tǒng)中，在怠速停止控制的燃料噴射停止后的旋轉(zhuǎn)下降的過程中產(chǎn)生重啟請求的時刻，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降至可以無起動機啟動的轉(zhuǎn)速區(qū)域的下限值以下，則很難進行無起動機啟動，所以需要使用起動機重啟發(fā)動機。一般情況下，在燃料噴射停止過程中，節(jié)氣門開度被控制在全閉位置，因此由于進氣負(fù)壓，導(dǎo)致栗氣損失增加，由于該栗氣損失的增大，發(fā)動機轉(zhuǎn)速急劇下降。因此，在產(chǎn)生自動停止請求后，內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速達到至可以無起動機啟動的轉(zhuǎn)速區(qū)域下限值的時間(即、能夠進行無起動機啟動的時間)縮短，所以無起動機啟動次數(shù)減少，導(dǎo)致起動機啟動次數(shù)增加，存在使起動機的耐久性降低的可能性。
[0008]為了解決上述問題，例如在日本特開2010-242621號公報(專利文獻1)中，提出了一種自動停止/重啟控制系統(tǒng)，其在怠速停止控制的燃料噴射停止后的旋轉(zhuǎn)下降過程中產(chǎn)生重啟請求的情況下，能夠增加無起動機啟動的次數(shù)，減少起動機的使用次數(shù)，從而提高起動機的耐久性。
[0009]在該專利文獻1中記載了，在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生了自動停止請求時，停止燃料噴射，將空氣系統(tǒng)的控制量設(shè)定為比產(chǎn)生自動停止請求時更向筒內(nèi)充填空氣量增大側(cè)，從而減少栗氣損失。由此，減緩燃料噴射停止中的轉(zhuǎn)速的下降，增加轉(zhuǎn)速達到可以無起動機啟動的轉(zhuǎn)速區(qū)域的下限值的時間，從而能夠使無起動機啟動次數(shù)增加。另外，記載了因為能夠從剛產(chǎn)生自動停止請求之后為了產(chǎn)生重啟請求而增加筒內(nèi)充填空氣量，所以在重啟請求產(chǎn)生時立即使筒內(nèi)充填空氣量變化為適合重啟的空氣量而能夠重啟。
[0010]由此，在專利文獻1提出的自動停止/重啟控制系統(tǒng)在內(nèi)燃機重啟時的極低旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)，通過將燃料噴射停止后筒內(nèi)充填空氣量設(shè)定為最大側(cè)來降低栗氣損失，減緩轉(zhuǎn)速的下降，從而能夠延長轉(zhuǎn)速達到可以無起動機啟動的轉(zhuǎn)速區(qū)域的下限值的時間，增加無起動機啟動次數(shù)。
[0011]專利文獻1:(日本)特開2010-242621號公報
[0012]然而，在專利文獻1所述的方法中，確實能夠使轉(zhuǎn)速的下降率減小，從而延長達到可以無起動機啟動的下限轉(zhuǎn)速的時間。但是，在該種內(nèi)燃機中，排氣門的開閥時期被設(shè)定在膨脹沖程的后半程。因此，在燃料噴射停止后的重啟時，通過所供給的燃料燃燒而得到的燃燒氣體由于排氣門的開啟而從膨脹沖程的中途進行排氣。因此，不能有效利用膨脹沖程中燃燒氣體的膨脹能，因而在重啟時很難得到足夠的燃燒扭矩(=旋轉(zhuǎn)力)。如果在轉(zhuǎn)速低的區(qū)域重啟時不能得到足夠的燃燒扭矩，則不能進行無起動機啟動，不得不變?yōu)槭褂闷饎訖C的啟動。因此，在專利文獻1所述的方法中，只有達到相對較高的下限轉(zhuǎn)速才能進行無起動機啟動，存在不能充分提高無起動機啟動的比例的問題。
[0013]在此，為了確保無起動機啟動時的燃燒扭矩，也考慮過度提高充填效率、或增加空燃比，但該情況也存在峰值燃燒壓過高、無起動機啟動時內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)變化增大而使搭乘者不舒適的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的主要目的在于，提供一種內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)、以及應(yīng)用于該系統(tǒng)中的可變氣門裝置，其在燃料噴射停止后產(chǎn)生重啟請求而根據(jù)重啟請求重新供給燃料時，有效利用通過燃料燃燒而得到的燃燒氣體所產(chǎn)生的燃燒扭矩，從而降低可以無起動機啟動的轉(zhuǎn)數(shù)，能夠提高無起動機啟動的比例。
[0015]本發(fā)明的其他目的在于，提供一種內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)、以及應(yīng)用于該系統(tǒng)中的可變氣門裝置，其在燃料噴射停止后產(chǎn)生重啟請求而重新供給燃料時，能夠抑制因過度的峰值燃燒壓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變動而給搭乘者帶來不舒適感，能夠順暢地進行無起動機啟動。
[0016]本發(fā)明的第一特征在于，在燃料噴射停止后，在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速下降的過程中，使排氣門的開閥時期延遲到膨脹沖程結(jié)束側(cè)的下止點附近，有效利用通過重啟時的燃料噴射的燃料的燃燒氣體所產(chǎn)生的燃燒扭矩。
[0017]本發(fā)明的第二特征在于，在燃料噴射停止后，在內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速下降的過程中，使排氣門的開閥時期延遲到膨脹沖程結(jié)束側(cè)的下止點附近，有效利用通過重啟時的燃料噴射的燃料的燃燒氣體所產(chǎn)生的燃燒扭矩，并且使進氣門的閉閥時期改變至進氣沖程結(jié)束側(cè)的下止點附近而抑制在向壓縮沖程過渡時新鮮空氣向進氣系統(tǒng)側(cè)回流。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第一特征，在燃料噴射停止后，在產(chǎn)生重啟請求而進行重啟時，因為能夠有效利用通過燃料燃燒而得到的燃燒扭矩，所以能夠降低能夠無起動機啟動的下限轉(zhuǎn)速，從而提高無起動機啟動的比例。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二特征，除了上述效果外，還能夠更提高燃燒扭矩，進一步降低能夠無起動機啟動的下限轉(zhuǎn)速，從而能夠進一步提高無起動機啟動的比例。
[0020]本發(fā)明的第一方面的內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)，其特征在于，具有:發(fā)動機停止裝置，其在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)中根據(jù)發(fā)動機停止請求的產(chǎn)生，使來自燃料噴射閥的燃料噴射停止；重啟裝置，其在基于所述發(fā)動機停止裝置的燃料噴射停止中，在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)下降的過程中，根據(jù)駕駛者發(fā)出的重啟請求的產(chǎn)生，使來自所述燃料噴射閥的燃料噴射重新開始，并且使排氣門在膨脹沖程結(jié)束側(cè)的下止點附近開閥。
[0021]本發(fā)明的第二方面的內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)，其特征在于，所述重啟裝置使進氣門在進氣沖程結(jié)束側(cè)的下止點附近閉閥。
[0022]本發(fā)明的第三方面的內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述駕駛者發(fā)出的重啟請求的產(chǎn)生，在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)大于第一規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，所述重啟裝置使所述排氣門在膨脹沖程結(jié)束側(cè)的下止點的前側(cè)開閥，在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)下降至所述第一規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)以下的情況下，所述重啟裝置使所述排氣門在膨脹沖程結(jié)束側(cè)的下止點附近開閥。
[0023]本發(fā)明的第四方面的內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述駕駛者發(fā)出的重啟請求的產(chǎn)生，在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)越過低于所述第一規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)的第二規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)而下降的情況下，所述重啟裝置使用起動機進行所述內(nèi)燃機的重啟。
[0024]本發(fā)明的第五方面的內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)，其特征在于，具有:發(fā)動機停止裝置，其在內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)中，根據(jù)發(fā)動機停止請求的產(chǎn)生，使來自燃料噴射閥的燃料噴射停止；重啟裝置，其在基于所述發(fā)動機停止裝置的燃料噴射停止中，如果所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)下降至規(guī)定的排氣門控制轉(zhuǎn)數(shù)以下，則使排氣門在膨脹沖程結(jié)束側(cè)的下止點附近開閥，并且在該狀態(tài)下，根據(jù)駕駛者發(fā)出的重啟請求的產(chǎn)生，使來自所述燃料噴射閥的燃料噴射重新開始。
[0025]本發(fā)明的第六方面的自動停止/重啟控制系統(tǒng)，其特征在于，在基于所述發(fā)動機停止裝置的燃料噴射停止中，如果所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)下降至所述規(guī)定的排氣門控制轉(zhuǎn)數(shù)以下，則使進氣門在進氣沖程結(jié)束側(cè)的下止點附近閉閥。
[0026]本發(fā)明的第七方面的自動停止/重啟控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述駕駛者發(fā)出的重啟請求的產(chǎn)生，在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)越過低于所述排氣門控制轉(zhuǎn)數(shù)的第二規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)而下降的情況下，所述重啟裝置使用起動機進行所述內(nèi)燃機的重啟。
[0027]本發(fā)明的第八方面的內(nèi)燃機的自動停止/重啟控制系統(tǒng)，其特征在于，所述重啟裝置在所述內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)停止后的規(guī)定時間后，驅(qū)動所述起動機，之后重新開始來自燃料噴射閥的燃料噴射。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明所適用的內(nèi)燃機的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖2是圖1所示的可變氣門系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖3A是通過可變氣門裝置即升程控制機構(gòu)進行的最小升程控制時的工作說明圖；
[0031]圖3B是通過可變氣門裝置即升程控制機構(gòu)進行的最大升程控制時的工作說明圖；
[0032]圖4A是表示升程控制機構(gòu)的最小升程控制狀態(tài)中的驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖4B是表示升程控制機構(gòu)的最大升程控制狀態(tài)中的驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖5是表示升程控制機構(gòu)的升程特性的特性圖；
[0035]圖6A是表示可變氣門裝置即氣門正時控制機構(gòu)的最提前角相位的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖6B是表示可變氣門裝置即氣門正時控制機構(gòu)的最滯后角相位的狀態(tài)的結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖7是表示氣門正時控制機構(gòu)的縱截面的剖面圖；
[0038]圖8A是說明本發(fā)明實施方式的從自動停止?fàn)顟B(tài)進行重啟時的排氣門與進氣門的氣門正時的說明圖；
[0039]圖8B是說明本發(fā)明實施方式的從自動停止?fàn)顟B(tài)進行重啟時的排氣門與進氣門的氣門正時的其他說明圖；
[0040]圖9A是說明本發(fā)明實施方式的轉(zhuǎn)速升高時與下降時的進氣門與排氣門的氣門正時的說明圖；
[0041]圖9B是說明本發(fā)明實施方式的轉(zhuǎn)速升高時與下降時的進氣門與排氣門的氣門正時的其他說明圖；
[0042]圖10是說明本發(fā)明實施方式的從自動停止?fàn)顟B(tài)進行重啟時的自動停止/重啟控制系統(tǒng)的動作的說明圖；
[0043]圖11是用來進行本發(fā)明實施方式的自動停止/重啟控制系統(tǒng)的動作的流程圖；
[0044]圖12A是說明本發(fā)明其他實施方式的從自動停止?fàn)顟B(tài)進行重啟時自動停止/重啟控制系統(tǒng)的動作的說明圖；
[0045]圖12B是用來進行本發(fā)明其他實施方式的自動停止/重啟控制系統(tǒng)的動作的流程圖；
[0046]圖13A是說明本發(fā)明另一其他實施方式的從自動停止?fàn)顟B(tài)進行重啟時的氣門正時控制機構(gòu)所進行的排氣門與進氣門的氣門正時的說明圖；
[0047]圖13B是說明本發(fā)明另一其他實施方式的從自動停止?fàn)顟B(tài)進行重啟時的氣門正時控制機構(gòu)所進行的排氣門與進氣門的氣門正時的其他說明圖；
[0048]圖14是關(guān)于排氣門與進氣門的斜面區(qū)間的說明圖。
[0049]附圖標(biāo)記說明
[0050]08起動機；
[0051]012燃料噴射閥；
[0052]1升程控制機構(gòu)(排氣VEL)；
[0053]2氣門正時控制機構(gòu)(排氣VTC);
[0054]3氣門正時控制機構(gòu)(進氣VTC);
[0055]4進氣門；
[0056]5排氣門；
[0057]IV0進氣門開閥時期；
[0058]IVC進氣門閉閥時期；
[0059]EV0排氣門開閥時期；
[0060]EVC排氣門閉閥時期。
【具體實施方式】
[0061]下面，利用附圖對本發(fā)明的實施方式詳細地進行說明，但本發(fā)明不限于以下的實施方式，在本發(fā)明的技術(shù)概念中各種變形例及應(yīng)用例也包括在其范圍內(nèi)。
[0062]在說明本發(fā)明的具體實施例之前，簡單說明本發(fā)明所適用的內(nèi)燃機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、可變氣門系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、可變氣門裝置即升程控制機構(gòu)以及氣門正時控制機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
[0063]在圖1中，缸體01與缸蓋02之間，經(jīng)由活塞03形成燃燒室04，并且在缸蓋02的大致中央位置設(shè)有火花塞05?；钊?3經(jīng)由一端部連結(jié)到活塞銷的連桿06而與曲軸07連結(jié)，該曲軸07通過起動電動馬達08、經(jīng)由小齒輪機構(gòu)09進行冷機時的正常啟動、怠速停止后的自動啟動。另外，曲軸07通過后述的曲柄轉(zhuǎn)角傳感器010檢測曲柄轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)數(shù)。
[0064]在缸體01安裝有檢測水套內(nèi)的水溫的水溫傳感器011，并且在缸蓋02設(shè)有向燃燒室04內(nèi)噴射燃料的燃料噴射閥012。而且，分別滑動自如地設(shè)置開閉形成于缸蓋02內(nèi)部的進氣端口 013、排氣端口 014的每一個氣缸各兩個進氣門4及排氣門5，并且在進氣門4側(cè)與排氣門5側(cè)設(shè)置可變氣門裝置。在進氣門側(cè)設(shè)有氣門正時控制機構(gòu)(VTC) 3，在排氣門側(cè)設(shè)有升程控制機構(gòu)(VEL) 1。另外，根據(jù)情況，有時在排氣門側(cè)也設(shè)有氣門正時控制機構(gòu)(VTC)3o向控制裝置22輸入圖示的傳感器信號，另外，輸出控制元件的驅(qū)動信號。
[0065]圖1中的起動機馬達08是由將蓄電池作為動力源的馬達主體、以及向嵌在飛輪外周的環(huán)形齒輪傳遞嚙合動力的小齒輪機構(gòu)09等構(gòu)成的一般的馬達。僅在啟動時、或向重啟時的起動機馬達08通電時，小齒輪機構(gòu)09的小齒輪前進，與內(nèi)燃機的環(huán)形齒輪嚙合，將起動機馬達08的旋轉(zhuǎn)向眾所周知的環(huán)形齒輪傳遞，進行曲軸旋轉(zhuǎn)(夕歹y ? y夕')。另外，在內(nèi)燃機啟動成功而停止向起動機馬達08通電時，小齒輪被推回，脫離與環(huán)形齒輪的嚙合。
[0066]在此，因為本實施例將如后所述地將排氣門5控制為規(guī)定的特定開閥時期、另外將進氣門4控制為規(guī)定的特定開閥時期作為對象，所以不限定起動機的方式，可以為小齒輪與環(huán)形齒輪長期嚙合的起動機、利用混合動力車輛用馬達等通過帶驅(qū)動使曲軸帶輪旋轉(zhuǎn)的起動機。