專利名稱：用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
例如，日本專利申請公開No. 10-89106 (JP-A-10-89106)描述了一種配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機。該內(nèi)燃發(fā)動機具有打開和關(guān)閉通向渦輪的第一排氣通道的第一排氣門以及打開和關(guān)閉不通向渦輪的第二排氣通道的第二排氣門。在該內(nèi)燃發(fā)動機中，在高速區(qū)域內(nèi)，在膨脹行程結(jié)束前打開第一排氣門并在排氣行程的前半程中打開第二排氣門。此外，該內(nèi)燃發(fā)動機在旁通渦輪增壓器的渦輪的通道中具有用于控制增壓壓力和渦輪轉(zhuǎn)速的廢氣旁通閥。 例如，日本專利申請公開No. 5-263671 (JP-A-5-263671)也描述了一種配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機。與在JP-A-10-89106中所描述的內(nèi)燃發(fā)動機類似，該內(nèi)燃發(fā)動機也具有打開和關(guān)閉通向渦輪的第一排氣通道的第一排氣門以及打開和關(guān)閉不通向渦輪的第二排氣通道的第二排氣門。該內(nèi)燃發(fā)動機進(jìn)一步具有用于氣門的液壓驅(qū)動設(shè)備，該液壓驅(qū)動設(shè)備用于以彼此獨立的方式打開和關(guān)閉每個氣缸中的第一排氣門和第二排氣門。
盡管JP-A-10-89106中所公開的控制設(shè)備具有用于獨立驅(qū)動第一排氣門和第二排氣門的升程量的可變氣門機構(gòu)，但是也需要用于控制增壓壓力和渦輪轉(zhuǎn)速的廢氣旁通閥。此外，在JP-A-5-263671中所描述的用于氣門的液壓驅(qū)動設(shè)備能夠執(zhí)行對第一排氣門和第二排氣門的升程量和工作角的無級調(diào)節(jié)，但是具有對升程量等進(jìn)行無級調(diào)節(jié)這種功能的氣門系統(tǒng)需要復(fù)雜的部件結(jié)構(gòu)及控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，所述控制設(shè)備能夠在不依靠廢氣旁通閥并且采用簡單的氣門系統(tǒng)構(gòu)造的情況下控制供應(yīng)至渦輪增壓器的排氣能的量。 本發(fā)明的一方面涉及一種用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備。用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括渦輪增壓器，所述渦輪增壓器對進(jìn)氣進(jìn)行增壓；第一排氣通道，所述第一排氣通道連接至所述渦輪增壓器的渦輪；第一排氣門，所述第一排氣門打開和關(guān)閉所述第一排氣通道；第二排氣通道，所述第二排氣通道不連接至所述渦輪；以及第二排氣門，所述第二排氣門打開和關(guān)閉所述第二排氣通道。用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備包括可變排氣門機構(gòu)，所述可變排氣門機構(gòu)能夠改變所述第一排氣門和所述第二排氣門中的作為被切換排氣門的一個排氣門的氣門開啟特性；以及控制裝置，所述控制裝置用于調(diào)節(jié)供應(yīng)至所述渦輪的排氣能的量。所述可變排氣門機構(gòu)具有凸輪并驅(qū)動所述被切換排氣門，所述凸輪具有多個凸輪輪廓。所述可變排氣門機構(gòu)能夠分級地切換所述多個凸輪輪廓。所述控制裝置通過切換所述多個凸輪輪廓來調(diào)節(jié)供應(yīng)至所述渦輪的排氣能的量。
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依據(jù)上述方面，能夠在不依靠廢氣旁通閥的情況下執(zhí)行供應(yīng)至所述渦輪的排氣能的量的控制，并且相比設(shè)置了能夠連續(xù)調(diào)節(jié)被切換排氣門的氣門開啟特性的可變氣門機構(gòu)的情況，通過采用相對簡單的氣門系統(tǒng)構(gòu)造實現(xiàn)了成本降低。 在上述方面中，所述內(nèi)燃發(fā)動機可進(jìn)一步包括排氣旁通通道，所述排氣旁通通道旁通所述渦輪并連接所述渦輪的入口側(cè)和所述渦輪的出口側(cè)；以及廢氣旁通閥，所述廢氣旁通閥設(shè)置在所述排氣旁通通道的中間區(qū)段。所述控制裝置可切換所述多個凸輪輪廓，使得當(dāng)所述廢氣旁通閥的開度比目標(biāo)開度大預(yù)定值或更多時，第二排氣通道側(cè)的排氣流量增加。 依據(jù)上述方面，可控制所述開度以將廢氣旁通閥的開度維持于目標(biāo)開度，并且使
得既能夠通過切換凸輪輪廓來調(diào)節(jié)排氣流量，又能夠通過廢氣旁通閥的開度調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)排
氣流量。因此，能夠防止由于將廢氣旁通閥的開度控制成過大值所導(dǎo)致的渦輪的能量回收
效率的降低，并能夠在內(nèi)燃發(fā)動機的運轉(zhuǎn)區(qū)域的寬范圍內(nèi)執(zhí)行有效的掃氣。 在上述方面中，所述控制裝置可通過切換所述多個凸輪輪廓來調(diào)節(jié)增壓壓力和渦
輪轉(zhuǎn)速中的至少一個。 在上述方面中，分級地切換所述多個凸輪輪廓可以是分多級執(zhí)行的或者是以無級的方式執(zhí)行的。 依據(jù)上述方面，能夠在不依靠廢氣旁通閥的情況下執(zhí)行增壓壓力和渦輪轉(zhuǎn)速中的
至少一個的控制，并且相比設(shè)置了能夠連續(xù)調(diào)節(jié)作為切換對象的排氣門的氣門開啟特性的
可變氣門機構(gòu)的情況，通過采用相對簡單的氣門系統(tǒng)構(gòu)造實現(xiàn)了成本降低。 在上述方面中，所述內(nèi)燃發(fā)動機可具有多個氣缸。所述可變排氣門機構(gòu)對于每個
氣缸中的每個被切換排氣門可具有所述多個凸輪輪廓。所述可變排氣門機構(gòu)可構(gòu)造成能夠
為每個氣缸分級地切換所述多個凸輪輪廓。所述控制裝置可通過改變執(zhí)行所述多個凸輪輪
廓切換的氣缸的數(shù)目來調(diào)節(jié)第一排氣通道側(cè)的排氣流量。 在上述方面中，所述多個凸輪輪廓的分級切換可以是分兩級執(zhí)行的。
在上述方面中，所述多個氣缸可以具有相同的多個凸輪輪廓。 在上述方面中，所述多個氣缸中的至少兩個氣缸可具有不同的多個凸輪輪廓。所述控制裝置可通過選擇執(zhí)行所述多個凸輪輪廓切換的氣缸或者通過改變氣缸的數(shù)目來調(diào)節(jié)所述第一排氣通道側(cè)的排氣流量。 依據(jù)上述方面，可變排氣門機構(gòu)可被構(gòu)造成具有用于調(diào)節(jié)排氣流量的大量分級，同時減少用于切換凸輪輪廓的分級數(shù)目以簡化結(jié)構(gòu)。因此，即使當(dāng)使用具有少量切換分級的可變排氣門機構(gòu)時，也可執(zhí)行對供應(yīng)至渦輪的諸如排氣壓力和排氣流量之類的排氣能的量的精細(xì)調(diào)節(jié)，以及對渦輪轉(zhuǎn)速的精細(xì)調(diào)節(jié)和對增壓壓力的精細(xì)調(diào)節(jié)。因而，能夠提高增壓操作期間的內(nèi)燃發(fā)動機性能和可操作性。 在上述方面中，所述內(nèi)燃發(fā)動機可進(jìn)一步包括可變進(jìn)氣門機構(gòu)，所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)能夠改變進(jìn)氣門的氣門開啟特性。所述控制裝置可在所述多個凸輪輪廓切換的同時通過使用所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)來執(zhí)行所述內(nèi)燃發(fā)動機的進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)。 在上述方面中，所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)可控制所述進(jìn)氣門的開啟_關(guān)閉正時、升程量以及工作角中的任意一個或者更多。 依據(jù)上述方面，通過在對作為切換對象的排氣門進(jìn)行驅(qū)動的凸輪的凸輪輪廓進(jìn)行切換的同時由可變進(jìn)氣門機構(gòu)調(diào)節(jié)進(jìn)氣門的氣門開啟特性，可以連續(xù)地進(jìn)行進(jìn)氣量控制，即使切換了凸輪輪廓也如此。因此，可調(diào)節(jié)進(jìn)氣量以抵消多種影響，例如由凸輪輪廓的這種切換所引起的增壓壓力的降低、由于背壓變化所引起的泵送損失的變化、以及伴隨殘留氣體量變化的燃燒狀態(tài)的變化。因而，能夠提高增壓操作期間的內(nèi)燃發(fā)動機性能和可操作性。
在上述方面中，所述可變排氣門機構(gòu)可進(jìn)一步構(gòu)造成能夠改變所述第一排氣門和所述第二排氣門中的至少一個的關(guān)閉正時。所述控制裝置可通過使用所述可變排氣門機構(gòu)來執(zhí)行氣門重疊時長的調(diào)節(jié)，使得當(dāng)使用所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)實施所述進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)時，氣缸內(nèi)部的掃氣量和殘留氣體量中的至少一個維持于固定值。 在上述方面中，所述可變排氣門機構(gòu)可進(jìn)一步構(gòu)造成能夠改變所述第一排氣門和所述第二排氣門中的至少一個的開啟-關(guān)閉正時。所述控制裝置可通過使用所述可變排氣門機構(gòu)來執(zhí)行氣門重疊時長的調(diào)節(jié)，使得當(dāng)使用所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)實施所述進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)時，氣缸內(nèi)部的殘留氣體量和掃氣量中的至少一個維持于固定值。 在上述方面中，所述可變排氣門機構(gòu)可進(jìn)一步構(gòu)造成能夠改變所述第一排氣門和所述第二排氣門中的至少一個的開啟-關(guān)閉正時。所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)可進(jìn)一步構(gòu)造成能夠改變所述進(jìn)氣門的開啟-關(guān)閉正時。所述控制裝置可執(zhí)行氣門重疊時長的調(diào)節(jié)，使得當(dāng)使用所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)和所述可變排氣門機構(gòu)實施所述氣門重疊時長的調(diào)節(jié)時，氣缸內(nèi)部的殘留氣體量和掃氣量中的至少一個維持于固定值。 依據(jù)上述方面，當(dāng)在對作為被切換排氣門進(jìn)行驅(qū)動的凸輪的凸輪輪廓進(jìn)行切換的同時使用可變進(jìn)氣門機構(gòu)執(zhí)行進(jìn)氣門的氣門開啟特性的調(diào)節(jié)時，通過同樣控制排氣門的氣門開啟特性能夠?qū)邭饬亢蜌埩魵怏w量中的至少一個維持于固定值。因而，與通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣量來抵消殘留氣體量的變化或掃氣量的變化的過程形成對比，防止了單獨部件之間的傳播以及工作條件的傳播。因此，能夠有效抑制切換凸輪輪廓期間燃燒狀態(tài)的變化。


從以下參考附圖對優(yōu)選實施方式的描述，本發(fā)明的前述及進(jìn)一步的目的、特征以及優(yōu)點將變得清楚，其中，使用相同的數(shù)字表示相同的元件，而且其中 圖1圖示了本發(fā)明第一實施方式的系統(tǒng)構(gòu)造； 圖2圖示了圖1所示的可變排氣門機構(gòu)中所包括的凸輪切換機構(gòu)的特定構(gòu)造； 圖3A和圖3B圖示了圖1所示的可變排氣門機構(gòu)中所包括的凸輪切換機構(gòu)的特定構(gòu)造； 圖4表示使用圖1所示的可變排氣門機構(gòu)所實現(xiàn)的排氣門的升程曲線； 圖5是在本發(fā)明第一實施方式中執(zhí)行的程序的流程圖； 圖6示意性圖示了本發(fā)明第二實施方式的系統(tǒng)中的液壓控制單元的構(gòu)造； 圖7A至圖7D圖示了本發(fā)明第二實施方式中的凸輪輪廓的特定切換控制； 圖8是在本發(fā)明第二實施方式中執(zhí)行的程序的流程圖； 圖9是在本發(fā)明第三實施方式中執(zhí)行的程序的流程圖； 圖10A至圖10E是表示圖9所示程序的步驟302中的過程示例的時間圖； 圖11是在本發(fā)明第四實施方式中執(zhí)行的程序的流程圖； 圖12A至圖12E是表示圖11所示程序的步驟400中的過程示例的時間6
圖13圖示了本發(fā)明第五實施方式中的系統(tǒng)構(gòu)造；且
圖14是在本發(fā)明第五實施方式中執(zhí)行的程序的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明第一實施方式的系統(tǒng)構(gòu)造。圖1所示的系統(tǒng)包括具有四個氣缸 的內(nèi)燃發(fā)動機IO。 內(nèi)燃發(fā)動機10的進(jìn)氣系統(tǒng)具有進(jìn)氣通道12?？諝鈴拇髿馕氲竭M(jìn)氣通道12中并 在各氣缸的燃燒室14之間分配?？諝鉃V清器16安裝在進(jìn)氣通道12的入口上?？諝饬髁?計(AFM) 18設(shè)置在空氣濾清器16下游的附近區(qū)域內(nèi)，空氣流量計18輸出與吸入進(jìn)氣通道 12中的空氣的流量相對應(yīng)的信號。 渦輪增壓器20設(shè)置在空氣流量計18的下游。渦輪增壓器20具有離心式壓縮機 20a和渦輪20b。用于冷卻壓縮空氣的中冷器22設(shè)置在壓縮機20a的下游。節(jié)氣門24設(shè) 置在中冷器22的下游。節(jié)氣門24受到電操作并且由節(jié)氣門馬達(dá)26基于加速器開度來驅(qū) 動。 用于檢測節(jié)氣門開度TA的節(jié)氣門位置傳感器28設(shè)置在節(jié)氣門24附近。已穿過 節(jié)氣門24的進(jìn)氣通過進(jìn)氣歧管30分配到各氣缸的進(jìn)氣口 32。進(jìn)氣門34設(shè)置在各氣缸的 每個進(jìn)氣口 32中。 進(jìn)氣門34由可變進(jìn)氣門機構(gòu)36打開-關(guān)閉。在此，假設(shè)可變進(jìn)氣門機構(gòu)36具有 VVT機構(gòu)(圖中未示出)，VVT機構(gòu)能夠連續(xù)地改變每個氣缸的進(jìn)氣門34的氣門開啟相位 (能夠在不改變工作角的情況下改變開啟_關(guān)閉正時)。但是，可變進(jìn)氣門機構(gòu)36不限于 這種VVT機構(gòu)，只要其能夠改變進(jìn)氣門34的氣門開啟特性(升程量、工作角、開啟正時、關(guān) 閉正時等)以調(diào)節(jié)進(jìn)氣量即可，并且可以是能夠連續(xù)地改變進(jìn)氣門34的升程量或工作角的 任意常規(guī)的機械式可變氣門機構(gòu)。 內(nèi)燃發(fā)動機10的排氣系統(tǒng)具有兩個排氣通道，即，第一排氣通道38和第二排氣通 道40。更具體地，渦輪增壓器20的渦輪20b設(shè)置在第一排氣通道38的中間區(qū)段。第二排 氣通道40構(gòu)造成在渦輪20b的下游與第一排氣通道38合并。換言之，第一排氣通道38被 構(gòu)造為連接至渦輪20b的排氣通道，而第二排氣通道40被構(gòu)造為不連接至渦輪20b的排氣 通道。 在每個氣缸中設(shè)置第一排氣門42和第二排氣門44。第一排氣通道38通過第一 排氣歧管46分叉并連接至第一排氣口 48，每個氣缸的第一排氣門42設(shè)置在第一排氣口 48 處。此外，第二排氣通道40通過第二排氣歧管50分叉并連接至第二排氣口 52，每個氣缸的 第二排氣門44設(shè)置在第二排氣口 52處。換言之，第一排氣門42被構(gòu)造為打開和關(guān)閉第一 排氣通道38的排氣門，而第二排氣門44被構(gòu)造為打開和關(guān)閉第二排氣通道40的排氣門。
第一排氣門42和第二排氣門44由可變排氣門機構(gòu)54打開-關(guān)閉。在此，假設(shè)可 變排氣門機構(gòu)54具有與可變進(jìn)氣門機構(gòu)36相似的VVT機構(gòu)，作為用于連續(xù)地改變每個氣 缸的第一排氣門42和第二排氣門44的氣門開啟相位的機構(gòu)。此外，可變排氣門機構(gòu)54在 每個氣缸中具有凸輪切換機構(gòu)56，用于獨立改變第一排氣門42和第二排氣門44的升程量 和工作角。 圖2、圖3A和圖3B圖示了設(shè)置在圖1所示的可變排氣門機構(gòu)54中的凸輪切換機構(gòu)56的特定構(gòu)造。更具體地，圖2是第一排氣門42、第二排氣門44、以及可變排氣門機構(gòu) 54的立體圖。圖3A和圖3B是凸輪切換機構(gòu)56的主要部分的剖視圖。如圖2所示，可變排 氣門機構(gòu)54具有排氣凸輪軸58。在排氣凸輪軸58上，在每個氣缸處設(shè)置有三個凸輪60、 62、64。更具體地，大凸輪60是用于驅(qū)動第一排氣門42的凸輪，而中凸輪62和小凸輪64 是用于驅(qū)動第二排氣門44的凸輪。 中凸輪62具有提供比大凸輪60的升程量和工作角小的升程量和工作角的凸輪輪 廓。小凸輪64具有提供比中凸輪62的升程量和工作角小的升程量和工作角的凸輪輪廓。
第一搖臂66設(shè)置在大凸輪60的下方，而第二搖臂68設(shè)置在小凸輪64的下方。第 三搖臂70設(shè)置在兩個搖臂66、68之間。這三個搖臂66、68、70都在它們的一端處由設(shè)置成 平行于排氣凸輪軸58的搖臂軸72以可轉(zhuǎn)動的方式支撐。此外，第一搖臂66的另一端以及 第二搖臂68的另一端由第一排氣門42和第二排氣門44支撐。此外，第三搖臂70在其另 一端處由空動彈簧74朝向中凸輪62偏置。 如圖3A和圖3B所示，液壓腔室76形成在第二搖臂68內(nèi)部，銷78插入到液壓腔 室76中。在用作為液壓通道的搖臂軸72的內(nèi)部，工作油被從搖臂軸72供應(yīng)到液壓腔室76 中。供應(yīng)至每個氣缸的液壓腔室76的液壓壓力由油控制閥(圖中未示出)控制，油控制閥 設(shè)置在液壓通道(圖中未示出)中。 另一方面，銷孔80形成于第三搖臂70中，該銷孔80具有位于第二搖臂68側(cè)的開 口 。復(fù)位彈簧82和活塞84從銷孔80的底端設(shè)置在銷孔80內(nèi)。這種銷78和銷孔80都設(shè) 置在相同的圓弧上，搖臂軸72用作為該圓弧的中心。 使用上述構(gòu)造，當(dāng)銷孔80的位置與銷78的位置匹配時，銷78抵靠活塞84。在液 壓腔室76內(nèi)的液壓壓力推動活塞84的力大于復(fù)位彈簧82推動活塞84的力的這種情況 下，銷78前進(jìn)到銷孔80中，并且推動活塞84更深地進(jìn)入銷孔80中。當(dāng)銷78插入到銷孔 80中時，第二搖臂68和第三搖臂70經(jīng)由銷78連接在一起。 圖4圖示了由圖1所示的可變排氣門機構(gòu)54操作的第一排氣門42和第二排氣門 44的升程曲線。使用具有上述凸輪切換機構(gòu)56的可變排氣門機構(gòu)54，能夠獨立地分兩級 調(diào)節(jié)與第一排氣門42分開的第二排氣門44的升程量和工作角。 更具體地，當(dāng)?shù)诙u臂68和第三搖臂70未由銷78連接在一起時，選擇小凸輪64 作為驅(qū)動第二排氣門44的凸輪。在這種情況下，如圖4所示，第一排氣門42由大凸輪60 控制于大升程量和大工作角，而第二排氣門44由小凸輪64控制于小升程量和小工作角。
另一方面，當(dāng)?shù)诙u臂68和第三搖臂70由銷78連接在一起時，選擇中凸輪62作 為驅(qū)動第二排氣門44的凸輪。因此，在這種情況下，如圖4所示，第一排氣門42不受影響， 但第二排氣門44被控制到比在選擇小凸輪64的情況下的升程量和工作角大的升程量(以 下稱作為"中等升程量")和工作角。 以下將參考相同的圖1來說明本實施方式的系統(tǒng)構(gòu)造。用于檢測排氣空燃比的空 燃比傳感器88設(shè)置在第一排氣通道38和第二排氣通道40的合并點下游的合并后排氣通 道86中。用于排氣凈化的催化劑90設(shè)置在空燃比傳感器88的下游。
內(nèi)燃發(fā)動機10的控制系統(tǒng)具有電子控制單元(ECU) 100。除了上述傳感器之外，用 于檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速的曲柄角傳感器102、用于檢測加速器開度的加速器位置傳感器104、以 及用于檢測進(jìn)氣壓力的進(jìn)氣壓力傳感器106連接至ECU 100。此外，除了上述致動器之外，用于將燃料噴射到各氣缸的燃燒室14中的燃料噴射閥108連接至ECU 100。 ECU 100基于 這些傳感器的輸出來控制內(nèi)燃發(fā)動機10的工作狀態(tài)。 具有上述構(gòu)造的本實施方式的系統(tǒng)不具有旁通渦輪增壓器20的渦輪20b的排氣 旁通通道，因此不具有廢氣旁通閥。在本實施方式中，在不依靠廢氣旁通閥的情況下，通過 使用上述可變排氣門機構(gòu)54分級地改變驅(qū)動第二排氣門44的凸輪輪廓(小凸輪64、中凸 輪62)執(zhí)行排氣能(排氣壓力或排氣流量)的量的調(diào)節(jié)以調(diào)節(jié)渦輪20b的轉(zhuǎn)速。
圖5是為了實現(xiàn)上述功能而在第一實施方式中由ECU 100實施的程序的流程圖。 在圖5所示的程序中，ECU IOO首先獲取內(nèi)燃發(fā)動機IO的目標(biāo)增壓壓力(步進(jìn)工作角)。 更具體地，ECU IOO存儲映射(圖中未示出)，該映射確定與內(nèi)燃發(fā)動機10的工作狀態(tài)(負(fù) 荷率和發(fā)動機轉(zhuǎn)速)相關(guān)的目標(biāo)增壓壓力，并且在該步驟100中參考這樣的映射獲取目標(biāo) 增壓壓力。 隨后，ECU 100判定在步驟100中獲取的目標(biāo)增壓壓力相對于由進(jìn)氣壓力傳感器 106確定的實際增壓壓力的偏差是否大于預(yù)定的閾值(步驟102)。因而，當(dāng)判定增壓壓力 的偏差等于或小于閾值(在步驟102中為"否")時，S卩，當(dāng)判定實際增壓壓力已被控制到比 較接近目標(biāo)增壓壓力的值時，ECU 100選擇中凸輪62的輪廓作為驅(qū)動第二排氣門44的凸 輪輪廓(步驟104)。 另一方面，當(dāng)在步驟102中判定增壓壓力的偏差大于閾值(在步驟102中為"是") 時，即，當(dāng)判定實際增壓壓力尚未完全達(dá)到接近目標(biāo)增壓壓力的值時，ECU IOO將驅(qū)動第二 排氣門44的凸輪輪廓切換到小凸輪64的輪廓(步驟106)。 使用圖5所示的上述程序，基于目標(biāo)增壓壓力相對于實際增壓壓力的偏差分兩級 控制驅(qū)動第二排氣門44的凸輪輪廓，第二排氣門44打開和關(guān)閉不連接至渦輪20b的第二 排氣通道40。因而，例如當(dāng)?shù)诙艢忾T44的升程量已從中等升程量變化至小升程量時，限 制了通過第二排氣門44釋放的排氣的流量。因此，可相對于中等升程控制增大通過第一排 氣門42釋放的排氣的流量，即，被引入到渦輪20b的排氣的流量。 因此，使用上述程序的處理，對應(yīng)于內(nèi)燃發(fā)動機10的工作狀態(tài)分兩級控制用于表 示供應(yīng)至渦輪20b的排氣能的量的變化的特性。因而，能夠分級執(zhí)行渦輪20b的轉(zhuǎn)速的調(diào) 節(jié)，并能夠分級執(zhí)行增壓壓力的調(diào)節(jié)。如以上所述，使用本實施方式的系統(tǒng)，能夠在不依靠 廢氣旁通閥的情況下執(zhí)行供應(yīng)到渦輪20b的排氣能的量以及渦輪轉(zhuǎn)速和增壓壓力的控制， 同時相比設(shè)置了以無級方式調(diào)節(jié)排氣門的氣門開啟特性的可變氣門機構(gòu)的情況，通過采用 相對簡單的氣門系統(tǒng)構(gòu)造實現(xiàn)了成本降低。 在上述第一實施方式中，說明了以下示例采用分兩級切換驅(qū)動第二排氣門44的 凸輪輪廓的機構(gòu)作為可變排氣門機構(gòu)。但是，依據(jù)本發(fā)明的可變排氣門機構(gòu)并不局限于在 兩級之間執(zhí)行切換的機構(gòu)，只要能夠在數(shù)個分級中以步進(jìn)的方式改變設(shè)置在每個氣缸中的 多個排氣門中的至少一個排氣門的凸輪輪廓即可。因此，可變排氣門機構(gòu)例如可以分三級 切換凸輪輪廓，使得第二排氣門的升程量可以步進(jìn)的方式在中等升程量、小升程量以及零 升程中變化。 在上述第一實施方式中，第二排氣門44可相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的"作為切換對象 的排氣門"，而實施圖5所示的上述程序的處理的ECU IOO可相當(dāng)于依據(jù)本發(fā)明的"控制裝 置"。
以下將參考圖6至圖8來說明本發(fā)明的第二實施方式。除了以下參考圖6所描述
的特征之外，本實施方式的系統(tǒng)以與第一實施方式的上述系統(tǒng)相同的方式構(gòu)造。 圖6以簡化方式圖示了本發(fā)明第二實施方式的系統(tǒng)中的液壓控制單元的構(gòu)造。如
圖6所示，工作油被從液壓泵112經(jīng)由液壓通道110供應(yīng)至每個氣缸的可變排氣門機構(gòu)54
的液壓腔室76。在本實施方式中，在每個氣缸上設(shè)置用于對將工作油供應(yīng)至液壓腔室76進(jìn)
行開/關(guān)控制的油控制閥114。使用這種構(gòu)造，能夠?qū)γ總€氣缸單獨地切換第二排氣門44
的凸輪輪廓。 如上所述，使用本實施方式的系統(tǒng)，能夠單獨地對每個氣缸在小升程量與中等升 程量之間切換第二排氣門44的升程量。在本實施方式中，對應(yīng)于內(nèi)燃發(fā)動機10的工作狀 態(tài)，更具體地，依據(jù)目標(biāo)增壓壓力相對于實際增壓壓力的偏差，改變以下氣缸的數(shù)目其中， 凸輪62、64的輪廓驅(qū)動第二排氣門44。 圖7A至圖7D圖示了本發(fā)明第二實施方式中的凸輪輪廓的切換控制。為了簡化說 明，在圖7A至圖7D中，將對氣缸數(shù)目為三個的情況進(jìn)行說明。在設(shè)置了分兩級切換驅(qū)動第 二排氣門44的凸輪62、64的可變排氣門機構(gòu)54的情況下，如在本實施方式中那樣，能夠以 圖7A至圖7D所示的四種模式控制每個氣缸的第二排氣門44的升程量。
更具體地，如圖7A所示，通過在所有氣缸(在圖7A至圖7D所圖示的示例中為三個 氣缸)中選擇小凸輪64，能夠?qū)⑺袣飧椎牡诙艢忾T44的升程量都設(shè)定成小升程量。此 外，如圖7B所示，通過在兩個氣缸中選擇小凸輪64并在余下的一個氣缸中選擇中凸輪62， 能夠?qū)蓚€氣缸的第二排氣門44的升程量設(shè)定成小升程量并將余下的一個氣缸的第二排 氣門44的升程量設(shè)定成中等升程量。 如圖7C所示，通過在一個氣缸中選擇小凸輪64并在余下的兩個氣缸中選擇中凸 輪62，能夠?qū)⒁粋€氣缸的第二排氣門44的升程量設(shè)定成小升程量并將余下的兩個氣缸的 第二排氣門44的升程量設(shè)定成中等升程量。此外，如圖7D所示，通過在所有氣缸(在圖7A 至圖7D所圖示的示例中為三個氣缸)中選擇中凸輪62，能夠?qū)⑺袣飧椎牡诙艢忾T44 的升程量都設(shè)定成中等升程量。 因而，能夠以如下遞減的順序設(shè)置引入渦輪20b的排氣的流量圖7A、圖7B、圖 7C、圖7D。換言之，當(dāng)要單獨對每個氣缸調(diào)節(jié)第二排氣門44的升程量時，用于調(diào)節(jié)排氣流量 的分級數(shù)目可增加至四級，即使當(dāng)可變排氣門機構(gòu)54具有僅分兩級切換第二排氣門44的 升程量的功能時也如此。另外，在內(nèi)燃發(fā)動機10是直列四缸發(fā)動機的情況下，如圖l所示， 因為多增加一個氣缸，用于調(diào)節(jié)排氣流量的分級數(shù)目可變?yōu)槲鍌€。此外，例如，當(dāng)可變排氣 門機構(gòu)54被構(gòu)造為將第二排氣門44升程量的調(diào)節(jié)改變?yōu)樵诎闵淘趦?nèi)的三個分級中 進(jìn)行調(diào)節(jié)的機構(gòu)時，用于調(diào)節(jié)排氣流量的分級數(shù)目可進(jìn)一步增加。 圖8是為了實現(xiàn)上述功能而在第二實施方式中由ECU 100實施的程序的流程圖。 在圖8中，以相同的參考數(shù)字標(biāo)示與圖5所示的步驟相同的步驟并省略和簡化其說明。當(dāng) ECU 100在步驟102中判定上述增壓壓力的偏差大于閾值(在步驟102中為"是")時，ECU IOO控制可變排氣門機構(gòu)54以增加選擇小凸輪64的氣缸的數(shù)目(換言之，以增加將第二排 氣門44控制為小升程量的氣缸的數(shù)目)(步驟200)。 更具體地，在圖7A至圖7D所示的示例中，在當(dāng)前步驟200中，沿著從圖7D所示的 控制狀態(tài)到圖7A所示的控制狀態(tài)的方向，ECU 100增加出現(xiàn)第二排氣門44被控制到小升
10程量的氣缸的數(shù)目。第二排氣門44被控制到小升程量的氣缸的數(shù)目可基于增壓壓力的偏 差量來確定。 使用圖8所示的上述程序，當(dāng)判定實際增壓壓力尚未完全達(dá)到目標(biāo)增壓壓力時， 適當(dāng)增加選擇小凸輪64作為驅(qū)動第二排氣門44的凸輪的氣缸的數(shù)目，從而增加被引入到 渦輪20b中的排氣的流量。使用這樣的過程，在可變排氣門機構(gòu)54的構(gòu)造中，能夠增加用 于調(diào)節(jié)排氣流量的分級數(shù)目，并且減少凸輪輪廓的切換分級的數(shù)目以簡化結(jié)構(gòu)。因此，即使 當(dāng)使用具有少量切換分級的可變排氣門機構(gòu)54時，也可執(zhí)行對供應(yīng)到渦輪的排氣能 一 例 如排氣壓力和排氣流量一 的量的精細(xì)調(diào)節(jié)，以及對渦輪轉(zhuǎn)速的精細(xì)調(diào)節(jié)和對增壓壓力的 精細(xì)調(diào)節(jié)。因而，能夠提高增壓操作期間內(nèi)燃發(fā)動機10的性能以及可操作性。
在本實施方式中，多個凸輪輪廓即升程量在所有氣缸中是相同的，且排氣流量是 通過改變凸輪輪廓變化了的氣缸的數(shù)目來調(diào)節(jié)的。但是，也可在至少兩個或更多氣缸中改 變多個凸輪輪廓即升程量。在這種情況下，排氣流量不僅能夠通過選擇凸輪輪廓變化了的 氣缸的數(shù)目來調(diào)節(jié)，而且能夠通過選擇凸輪輪廓變化了的氣缸或者選擇氣缸的組合來調(diào) 節(jié)。 以下將參考圖9和圖10來說明本發(fā)明的第三實施方式。本實施方式的系統(tǒng)使用 圖1至圖3A和圖3B所示的硬件構(gòu)造并通過在ECU 100中執(zhí)行圖5或圖8所示的程序以及 圖9所示的下述程序來操作。 使用上述第一實施方式的控制，可通過切換凸輪輪廓來執(zhí)行供應(yīng)到渦輪20b的排 氣的流量的調(diào)節(jié)，但是排氣流量的調(diào)節(jié)量受可變排氣門機構(gòu)54中的凸輪輪廓的切換分級 的數(shù)目限制。此外，使用上述第二實施方式的控制，排氣流量的調(diào)節(jié)余度相比第一實施方式 的控制的調(diào)節(jié)余度被擴(kuò)大，但是問題是，仍然存在不可能進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的區(qū)域。
為了確保內(nèi)燃發(fā)動機10的可操作性，可確保內(nèi)燃發(fā)動機10的輸出值的連續(xù)性，即 使當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速或增壓壓力的連續(xù)性未被維持時也如此，而且可為此目的確保進(jìn)氣量等的連 續(xù)性。相應(yīng)地，在本實施方式中，當(dāng)切換第二排氣門44的凸輪輪廓以調(diào)節(jié)增壓壓力等時，與 凸輪輪廓的切換同時地，由可變進(jìn)氣門機構(gòu)36控制進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時的提前角 圖9示出了在第三實施方式中由ECU 100實施以實現(xiàn)上述功能的程序的流程圖。 假設(shè)與圖5或圖8所述的上述程序并行地實施本程序。 在圖9所示的程序中，ECU 100首先基于目標(biāo)增壓壓力相對于實際增壓壓力的偏 差來判定是否需要對驅(qū)動每個氣缸的第二排氣門44的凸輪64、66的凸輪輪廓進(jìn)行切換 (步驟300)。 當(dāng)判定需要對驅(qū)動第二排氣門44的凸輪64、66的凸輪輪廓進(jìn)行切換(在步驟300 中為"是")時，ECU 100實施對驅(qū)動第二排氣門44的凸輪輪廓的切換，同時，使用可變進(jìn)氣 門機構(gòu)36調(diào)節(jié)進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時(步驟302)。 圖10A至圖10E示出了表示在圖9所示程序的步驟302中的過程示例的時間圖。 圖IOA至圖IOE所示的示例是加速期間的控制的示例。在這種情況下，如圖IOD和圖10E
所示，排氣流量隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增大而增大，因此，渦輪轉(zhuǎn)速升高，從而增大增壓壓力。
在圖10A至圖10E所示的示例中，將驅(qū)動第二排氣門44的凸輪從小凸輪64切換 至中凸輪62以在增壓壓力達(dá)到其目標(biāo)值的點處減小渦輪轉(zhuǎn)速，如圖IOC所示。當(dāng)執(zhí)行凸輪
11輪廓的這種切換時，增壓壓力暫時減小，如圖IOD所示。 圖IOB所示的波形表示進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時(氣門開啟相位)的提前角 量(進(jìn)氣VVT提前角)的變化。如圖10B所示，當(dāng)增壓壓力增大以增加進(jìn)氣量(充填氣缸 的空氣量)時，進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時基本延遲。但是，盡管凸輪輪廓的這種切換減 小了增壓壓力，并且進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時保持為相同，但是進(jìn)氣量由于進(jìn)入進(jìn)氣口 32中的進(jìn)氣的快速吹過而減少。 在步驟300的處理中，與凸輪輪廓的切換同時地，將進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時 提前，如圖IOB所示，以避免進(jìn)氣量的這種減少。如圖IOA所示，使用這樣的控制，可限制增 壓壓力的變化，從而防止在切換凸輪輪廓時出現(xiàn)進(jìn)氣充填效率的差異。
更具體地，考慮到提前角量與凸輪輪廓的變化模式之間的關(guān)系，可使用與內(nèi)燃發(fā) 動機10的工作狀態(tài)相對應(yīng)的值作為進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時的提前角量。但是，如在圖 IOA至圖IOE所示的示例那樣，在內(nèi)燃發(fā)動機10的某些工作模式下，進(jìn)氣門34的開啟_關(guān) 閉正時并不局限于具有恒定提前角的正時。與圖IOA至圖IOE所示的示例形成對比，在增 壓壓力由于第二排氣門44的凸輪輪廓的切換而升高的情況下，如在從中凸輪62切換到小 凸輪64的情況下，在步驟300中，與凸輪輪廓的切換同時地，調(diào)節(jié)進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉 正時的提前角量以減少進(jìn)氣量。 使用圖9所示的上述程序，通過在對驅(qū)動第二排氣門44的凸輪64、66的凸輪輪廓 進(jìn)行切換的同時由可變進(jìn)氣門機構(gòu)36調(diào)節(jié)進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時，即使當(dāng)切換凸輪 輪廓時也可進(jìn)行連續(xù)的進(jìn)氣量控制。當(dāng)在沒有在本實施方式中實施進(jìn)氣門34的控制的情 況下執(zhí)行凸輪輪廓的這種切換時，導(dǎo)致增壓壓力減小、由背壓壓力變化所引起的泵送損失 變化、以及伴隨殘留氣體量的變化的燃燒狀態(tài)的變化。這種背壓壓力變化以及燃燒狀態(tài)的 變化的影響最終反映在內(nèi)燃發(fā)動機的輸出值中。 與上述程序形成對比，因為通過本實施方式的程序維持了進(jìn)氣量的連續(xù)性，所以 能夠調(diào)節(jié)進(jìn)氣量以抵消與凸輪輪廓的這種切換相伴的各種影響。因而，能夠相對于上述第 二實施方式進(jìn)一步提高在瞬態(tài)操作期間的內(nèi)燃發(fā)動機10的性能和可操作性。
在上述第三實施方式中，在切換第二排氣門44的凸輪輪廓的同時，由可變進(jìn)氣門 機構(gòu)36調(diào)節(jié)進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時的提前角量。但是，與凸輪輪廓的切換同時實施 的進(jìn)氣門的氣門開啟特性的控制并不局限于這樣的調(diào)節(jié)。由此，例如，可與凸輪輪廓的切換 同時地調(diào)節(jié)進(jìn)氣門的升程量或工作角。 以下將參考圖ll和圖12A至圖12E來說明本發(fā)明的第四實施方式。本實施方式 的系統(tǒng)可通過使用圖1至圖3A和圖3B所示的硬件構(gòu)造并通過在ECU 100中執(zhí)行圖5或圖 8所示的程序以及圖11所示的下述程序來實現(xiàn)。 在配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機中，如在本實施方式的內(nèi)燃發(fā)動機10中那樣， 在增壓壓力變?yōu)楦哂谂艢鈮毫Φ那闆r下，新空氣快速吹過并進(jìn)入排氣通道中。當(dāng)出現(xiàn)新空 氣的這種快速吹過時，氣缸內(nèi)的殘留氣體由新空氣掃氣。因此，當(dāng)出現(xiàn)增壓壓力變化時，殘 留氣體量出現(xiàn)變化，如上所述，并且新空氣的快速吹過量(掃氣量)也改變。殘留氣體量或 掃氣量的這種變化引起燃燒狀態(tài)的變化。 在上述第三實施方式中，對如下程序進(jìn)行了說明其中，通過與驅(qū)動第二排氣門 44的凸輪62、64的凸輪輪廓的切換同時地執(zhí)行進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時的調(diào)節(jié)，將進(jìn)氣量調(diào)節(jié)至幾乎固定的值，并相對于由凸輪輪廓的切換所引起的增壓壓力的變化或殘留氣體 量的變化確保了內(nèi)燃發(fā)動機10的可操作性。 但是，考慮到由殘留氣體量的變化或掃氣量的變化所產(chǎn)生的影響，如果可阻止殘 留氣體量的這種變化的出現(xiàn)，則從消除單獨部件之間的傳播或工作條件的傳播的影響的立 場看，通過進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)相比抵消其而言將更為理想。在此，氣門重疊時長用作為確定殘留 氣體量或掃氣量的因素。 相應(yīng)地，在本實施方式中，當(dāng)與第二排氣門44的凸輪輪廓的切換同時地通過可變 進(jìn)氣門機構(gòu)36執(zhí)行用于調(diào)節(jié)增壓壓力等的進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時的調(diào)節(jié)時，由可變 排氣門機構(gòu)54執(zhí)行排氣門42、44的開啟-關(guān)閉正時的提前角量的調(diào)節(jié)。更具體地，執(zhí)行排 氣門42等的開啟-關(guān)閉正時的提前角量的調(diào)節(jié)，使得氣門重疊時長基本不因為通過可變進(jìn) 氣門機構(gòu)36調(diào)節(jié)了進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時而改變。此外，在某些情況下，響應(yīng)于進(jìn)氣 門34的開啟-關(guān)閉正時的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)排氣門42等的開啟-關(guān)閉正時，使得氣門重疊量響 應(yīng)于增壓壓力的變化而增大或減小。 圖ll是為了實現(xiàn)上述功能而在第四實施方式中由ECU 100執(zhí)行的程序的流程圖。 假設(shè)與圖5或圖8所示的上述程序并行地執(zhí)行本程序。此外，在圖11中，以相同的參考標(biāo) 記標(biāo)示與圖9所示的步驟相同的步驟，并省略或簡化其說明。 在圖11所示的程序中，當(dāng)ECU 100在步驟300中確定存在對驅(qū)動第二排氣門44的 凸輪62、64的凸輪輪廓進(jìn)行切換的需要時，ECU 100在步驟302中在切換第二排氣門44的 凸輪輪廓的同時通過可變進(jìn)氣門機構(gòu)36實施進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時的調(diào)節(jié)。此外， 在本程序中，ECU 100通過使用可變排氣門機構(gòu)54來調(diào)節(jié)第二排氣門42等的開啟-關(guān)閉 正時以獲得氣門重疊量，使得殘留氣體量或掃氣量不因為與凸輪輪廓的切換相伴的增壓壓 力變化而改變(步驟400)。 圖12A至圖12E示出了表示在圖11所示程序的步驟400中的過程示例的時間圖。 類似于上述第三實施方式中的圖IOA至圖IOE所示的示例，圖12A至圖12E所示的示例涉 及加速期間的控制。在圖12A至圖12E所示的示例中，將圖12F所示的表示氣門重疊時長 的控制量的波形以及圖12G所示的表示排氣門42等的開啟-關(guān)閉正時的提前角量(排氣 VVT提前角)的波形添加至圖10A至圖10E所示的示例。 更具體地，在圖12A至圖12E所示的示例中，如圖12B所示，隨著從小凸輪64切換 至中凸輪62，進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時被提前。同時，通過將排氣門42等的開啟-關(guān) 閉正時提前一提前角量，該提前角量小于進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時的提前角量(參見圖 12G)，執(zhí)行控制使得氣門重疊時長延伸過切換凸輪輪廓之前的時長以維持恒定的殘留氣體 量和掃氣量，無關(guān)于增壓壓力的減小(參見圖12F)。 在圖12A至圖12E所示的示例中，執(zhí)行控制使得與凸輪輪廓的切換同時地延長氣 門重疊時長。但是，對于內(nèi)燃發(fā)動機10的工作條件或凸輪輪廓的某些切換模式，有時理想 的是，執(zhí)行控制使得氣門重疊時長維持恒定。 使用圖11所示的上述程序，當(dāng)與驅(qū)動第二排氣門44的凸輪62、64的凸輪輪廓的 切換同時地通過可變進(jìn)氣門機構(gòu)36執(zhí)行進(jìn)氣門34的開啟-關(guān)閉正時的調(diào)節(jié)時，能夠同樣 通過控制排氣門42等的開啟-關(guān)閉正時將殘留氣體量或掃氣量控制為固定值。因而，與通 過進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)來抵消殘留氣體量或掃氣量的變化的程序形成對比，消除了單獨部件之間
13的傳播或工作條件的傳播的影響，因此，能夠有效阻止在切換凸輪輪廓期間燃燒狀態(tài)的變 化。 在上述第四實施方式中，由可變排氣門機構(gòu)54同時地改變排氣門42的開啟正時 和關(guān)閉正時。但是，根據(jù)本發(fā)明，可使用至少改變排氣門的關(guān)閉正時的機構(gòu)作為用于控制氣 門重疊時長的機構(gòu)。 以下將參考圖13和圖14來說明本發(fā)明的第五實施方式。圖13圖示了本發(fā)明第 五實施方式中的系統(tǒng)構(gòu)造。如圖13所示，除了本實施方式的系統(tǒng)包括排氣旁通通道120和 廢氣旁通閥122之外，本實施方式的系統(tǒng)具有與在上述圖1中示出的構(gòu)造相同的構(gòu)造。更 具體地，作為旁通渦輪20b并連接渦輪20b的入口側(cè)和出口側(cè)的通道，排氣旁通通道120連 接至第一排氣通道38。此外，廢氣旁通閥122設(shè)置在排氣旁通通道120的中間區(qū)段。
為了執(zhí)行上述第一實施方式至第四實施方式中的通過切換凸輪輪廓來調(diào)節(jié)增壓 壓力的程序，有必要檢測增壓壓力、使用ECU 100執(zhí)行計算、并操作氣門系統(tǒng)致動器(液壓 凸輪切換機構(gòu)56)。為此，就控制響應(yīng)性和穩(wěn)定性而言，用于通過切換凸輪輪廓來調(diào)節(jié)增壓 壓力的方法有時次于使用廢氣旁通閥122的方法，廢氣旁通閥122具有基于增壓壓力直接 控制的閥開度。 相應(yīng)地，可以考慮通過使用廢氣旁通閥122來執(zhí)行排氣流量的精細(xì)調(diào)節(jié)，并通過 調(diào)節(jié)凸輪輪廓來執(zhí)行排氣流量的粗略調(diào)節(jié)。但是，當(dāng)一起執(zhí)行這兩種調(diào)節(jié)時(換言之，當(dāng)未 連接至渦輪20b的第二排氣通道40中的排氣流量減小得超過必要時)，產(chǎn)生了以下問題。 連接至渦輪20b的第一排氣通道38中的排氣溫度或排氣壓力(背壓)升高。因此，當(dāng)廢氣 旁通閥122的開度變得太大時，在為了有效驅(qū)動渦輪增壓器20所必需的泄氣期間的排氣脈 動的峰值降低，因此渦輪20b處的能量回收效率降低。因而，難以有效增大增壓壓力以在寬 的工作區(qū)域中確保充足的掃氣量。 相應(yīng)地，在本實施方式中，對應(yīng)于所檢測到的廢氣旁通閥122的開度來執(zhí)行對驅(qū) 動第二排氣門44的凸輪62、64的凸輪輪廓的切換，以獲得增壓壓力的良好可控性，而不過 度增大第一排氣通道38側(cè)的排氣流量。 圖14是在第五實施方式中由ECU IOO執(zhí)行以實現(xiàn)上述功能的程序的流程圖。在 圖14所示的程序中，ECU IOO首先檢測廢氣旁通閥(圖中為WG)122的開度(步驟500)。 例如，可基于內(nèi)燃發(fā)動機10的發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負(fù)荷比之間的關(guān)系，通過比較增壓壓力的估計 值和增壓壓力的實際值的處理來執(zhí)行廢氣旁通閥122的開度檢測。 隨后，ECU 100判定檢測到的廢氣旁通閥122的開度是否大于預(yù)定的目標(biāo)值(步
驟502)。步驟502中的廢氣旁通閥開度的目標(biāo)值設(shè)定成使得排氣流量如果可能的話在不依
靠廢氣旁通閥122的情況下能夠被調(diào)節(jié)的值。更具體地，該目標(biāo)值設(shè)定成使得由廢氣旁通
閥122執(zhí)行的排氣流量的調(diào)節(jié)與總的流量調(diào)節(jié)余度的比率為大約10%，總的流量調(diào)節(jié)余度
包括了由廢氣旁通閥122執(zhí)行的流量調(diào)節(jié)和通過切換凸輪輪廓所執(zhí)行的流量調(diào)節(jié)。 當(dāng)在步驟502中判定廢氣旁通閥122的開度等于或小于目標(biāo)值(在步驟502中為
"否")時，ECU 100判定存在調(diào)節(jié)廢氣旁通閥122的開度的余度。因此，在這種情況下，選
擇小凸輪64作為用于驅(qū)動第二排氣門44的凸輪以增大連接至渦輪20b的第一排氣通道38
側(cè)的排氣流量(換言之，減小第二排氣通道40側(cè)的排氣流量)(步驟504)。 另一方面，當(dāng)在步驟502中判定廢氣旁通閥122的開度大于目標(biāo)值(在步驟502中為"是")時，ECU 100判定處于如下狀態(tài)即，供應(yīng)到廢氣旁通閥122的排氣超過了預(yù)期 值。因此，在這種情況下，選擇中凸輪62作為用于驅(qū)動第二排氣門44的凸輪以增大未連接 至渦輪20b的第二排氣通道40側(cè)的排氣流量(步驟506)。 使用圖14所示的上述程序，通過執(zhí)行經(jīng)由凸輪輪廓切換的增壓壓力調(diào)節(jié)以及經(jīng) 由廢氣旁通閥122的開度調(diào)節(jié)的增壓壓力調(diào)節(jié)，可反饋控制廢氣旁通閥122的開度以使該 開度維持于小目標(biāo)值。因此，能夠防止因?qū)U氣旁通閥開度控制成過大值所引起的渦輪的 能量回收效率的降低，并能夠在內(nèi)燃發(fā)動機10工作區(qū)域的寬范圍內(nèi)執(zhí)行掃氣。
在上述第五實施方式中，可變排氣門機構(gòu)54被解釋為分級(兩級)切換第二排氣 門44的升程量和工作角的機構(gòu)。但是，將上述第一實施方式至第四實施方式與第五實施方 式進(jìn)行對比，可變排氣門機構(gòu)的構(gòu)造并不局限于這樣的機構(gòu)。例如，也可以無級的方式切換 第二排氣門44的升程量和工作角。 在上述第一實施方式至第五實施方式中，對驅(qū)動第二排氣門的凸輪62、64的凸輪 輪廓進(jìn)行切換，其中第二排氣門打開和關(guān)閉未連接至渦輪20b的第二排氣通道。但是，依據(jù) 本發(fā)明，具有控制供應(yīng)到渦輪的排氣能的量、以及渦輪轉(zhuǎn)速和增壓壓力的氣門開啟特性的 排氣門并不局限于第二排氣門。該排氣門可以是另一排氣門42， S卩，連接至渦輪20b的第一 排氣門42。 盡管已參考本發(fā)明的示例實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不 局限于所述實施方式或構(gòu)造。相反，本發(fā)明傾向于覆蓋各種改型和等同方案。另外，盡管所 公開的發(fā)明的各種元件以各種示例組合及構(gòu)造示出，但是包括更多、更少或者僅包括單個 元件的其它組合及構(gòu)造也落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機包括渦輪增壓器，所述渦輪增壓器對進(jìn)氣進(jìn)行增壓；第一排氣通道，所述第一排氣通道連接至所述渦輪增壓器的渦輪；第一排氣門，所述第一排氣門打開和關(guān)閉所述第一排氣通道；第二排氣通道，所述第二排氣通道不連接至所述渦輪；以及第二排氣門，所述第二排氣門打開和關(guān)閉所述第二排氣通道，用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的所述控制設(shè)備的特征在于包括可變排氣門機構(gòu)，所述可變排氣門機構(gòu)能夠改變所述第一排氣門和所述第二排氣門中的作為被切換排氣門的一個排氣門的氣門開啟特性；以及控制裝置，所述控制裝置用于調(diào)節(jié)供應(yīng)至所述渦輪的排氣能的量，其中，所述可變排氣門機構(gòu)具有凸輪并驅(qū)動所述被切換排氣門，所述凸輪具有多個凸輪輪廓，其中，所述可變排氣門機構(gòu)能夠分級地切換所述多個凸輪輪廓，并且其中，所述控制裝置通過切換所述多個凸輪輪廓來調(diào)節(jié)供應(yīng)至所述渦輪的排氣能的量。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機進(jìn)一步包括排氣旁通通道，所述排氣旁通通道旁通所述渦輪并連接所述渦輪的入口側(cè)和所述渦輪的出口側(cè)；以及廢氣旁通閥，所述廢氣旁通閥設(shè)置在所述排氣旁通通道的中間區(qū)段，其中，所述控制裝置切換所述多個凸輪輪廓，使得當(dāng)所述廢氣旁通閥的開度比目標(biāo)開度大預(yù)定值或更多時，第二排氣通道側(cè)的排氣流量增加。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述控制裝置通過切換所述多個凸輪輪廓來調(diào)節(jié)增壓壓力和渦輪轉(zhuǎn)速中的至少一個。
4. 如權(quán)利要求1或3中任一項所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述多個凸輪輪廓的分級切換是分多級執(zhí)行的或者是以無級的方式執(zhí)行的。
5. 如權(quán)利要求1或4中任一項所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機具有多個氣缸；所述可變排氣門機構(gòu)對于每個氣缸中的每個被切換排氣門具有所述多個凸輪輪廓；所述可變排氣門機構(gòu)構(gòu)造成能夠為每個氣缸分級地切換所述多個凸輪輪廓；并且所述控制裝置通過改變執(zhí)行所述多個凸輪輪廓切換的氣缸的數(shù)目來調(diào)節(jié)第一排氣通道側(cè)的排氣流量。
6. 如權(quán)利要求5所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述多個凸輪輪廓的分級切換是分兩級執(zhí)行的。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述多個氣缸具有相同的多個凸輪輪廓。
8. 如權(quán)利要求5或6所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中所述多個氣缸中的至少兩個氣缸具有不同的多個凸輪輪廓，并且所述控制裝置通過選擇執(zhí)行所述多個凸輪輪廓切換的氣缸或者通過改變氣缸的數(shù)目來調(diào)節(jié)所述第一排氣通道側(cè)的排氣流量。
9. 如權(quán)利要求1或8中任一項所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動機進(jìn)一步包括可變進(jìn)氣門機構(gòu)，所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)能夠改變進(jìn)氣門的氣門開啟特性，其中，所述控制裝置在所述多個凸輪輪廓切換的同時通過使用所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)來執(zhí)行所述內(nèi)燃發(fā)動機的進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)。
10. 如權(quán)利要求9所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中，所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)控制所述進(jìn)氣門的開啟_關(guān)閉正時、升程量以及工作角中的任意一個或更多。
11. 如權(quán)利要求9或10所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中所述可變排氣門機構(gòu)進(jìn)一步構(gòu)造成能夠改變所述第一排氣門和所述第二排氣門中的至少一個的關(guān)閉正時；并且所述控制裝置通過使用所述可變排氣門機構(gòu)來執(zhí)行氣門重疊時長的調(diào)節(jié)，使得當(dāng)使用所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)實施所述進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)時，氣缸內(nèi)部的殘留氣體量和掃氣量中的至少一個維持于固定值。
12. 如權(quán)利要求9或10所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中所述可變排氣門機構(gòu)進(jìn)一步構(gòu)造成能夠改變所述第一排氣門和所述第二排氣門中的至少一個的開啟-關(guān)閉正時；并且所述控制裝置通過使用所述可變排氣門機構(gòu)來執(zhí)行氣門重疊時長的調(diào)節(jié)，使得當(dāng)使用所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)實施所述進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)時，氣缸內(nèi)部的殘留氣體量和掃氣量中的至少一個維持于固定值。
13. 如權(quán)利要求9或10所述的用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備，其中所述可變排氣門機構(gòu)進(jìn)一步構(gòu)造成能夠改變所述第一排氣門和所述第二排氣門中的至少一個的開啟-關(guān)閉正時；所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)進(jìn)一步構(gòu)造成能夠改變所述進(jìn)氣門的開啟-關(guān)閉正時；并且所述控制裝置執(zhí)行氣門重疊時長的調(diào)節(jié)，使得當(dāng)使用所述可變進(jìn)氣門機構(gòu)和所述可變排氣門機構(gòu)實施所述氣門重疊時長的調(diào)節(jié)時，氣缸內(nèi)部的殘留氣體量和掃氣量中的至少一個維持于固定值。
全文摘要
一種用于配裝有渦輪增壓器的內(nèi)燃發(fā)動機的控制設(shè)備具有通向渦輪增壓器(20)的渦輪(20b)的第一排氣通道(38)；不通向渦輪(20b)的第二排氣通道(40)；打開和關(guān)閉第一排氣通道(38)的第一排氣門(42)；打開和關(guān)閉第二排氣通道(40)的第二排氣門(44)；以及可變排氣門機構(gòu)(54)，該可變排氣門機構(gòu)(54)具有作為驅(qū)動第二排氣門(44)的凸輪的中凸輪(62)和小凸輪(64)，并能夠通過切換凸輪輪廓來改變第二排氣門(44)的升程量和工作角。供應(yīng)到渦輪(20b)的排氣能的量的調(diào)節(jié)以及渦輪轉(zhuǎn)速和增壓壓力的調(diào)節(jié)是通過切換第二排氣門(44)的凸輪輪廓來執(zhí)行的。
文檔編號F02D13/02GK101779023SQ200880102787
公開日2010年7月14日 申請日期2008年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月13日
發(fā)明者宮下茂樹 申請人:豐田自動車株式會社