CN101107427A

CN101107427A - 调节内燃机起动时的阀正时的设备

Info

Publication number: CN101107427A
Application number: CNA2006800031183A
Authority: CN
Inventors: 守谷嘉人
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2026-01-23
Also published as: JP2006207398A; KR20070088814A; CN101107427B; US20090048758A1; EP1841955A2; KR100895593B1; JP4400466B2; US7603223B2; WO2006080470A3; WO2006080470A2

Abstract

内燃机(2)包括多个可变阀正时机构(VVT)(10d至16d)，每个可变正时机构对应于一对列(6、8)中一列。当在对应于其中一列(6、8)的VVT中检测到异常时，将对应于正常VVT的列中发动机起动时的进气阀(10、12)的阀关闭正时调节到这样的阀正时，即与在发动机通常起动过程中所产生的发动机动力相比，所述阀正时增大燃烧所产生的动力。具体地，在对应于正常工作的VVT的列中发动机起动时的进气阀(10、12)的阀关闭正时接近发动机(2)的进气行程的下死点。结果，补偿了由于VVT异常而导致的发动机起动性能的恶化。

Description

调节内燃机起动时的阀正时的设备

技术领域

本发明涉及调节发动机起动时的内燃机的阀正时的设备，所述发动机具有可变阀正时机构，每个可变阀正时机构用于调节进气阀正时或者排气阀正时。

背景技术

已经提出的技术提供了一种在每列上具有可变阀正时机构的V型内燃机，并且根据各列之间的燃烧状况的差异调节阀正时(例如，参照日本公开专利公报No.10-141097)。进一步，日本公开专利公报No.2004-150397公开了使用电致动器调节阀正时的技术。

日本公开专利公报No.10-141097公开了一种阀正时控制设备。该公报没有直接公开发动机正在起动时执行的阀正时控制。然而，在通常的状况下，不管发动机是冷机起动还是暖机起动，发动机以常规的阀正时起动。

例如，通过使用具有电致动器(在日本公开专利公报No.2004-150397中公开)的可变阀正时设备，将进气阀关闭正时设定为通常发动机运转的阀关闭正时范围内发动机起动所用的特定阀正时。通过考虑发动机的旋转阻力和起动器的驱动力之间的平衡来设定这样的特定进气阀关闭正时，使得发动机平滑地旋转，并且燃烧开始引起发动机起动在较早阶段完成。

然而，如在日本公开专利公报No.10-141097中，在气缸分组为两列，并且每个气缸组可调节阀正时的情况下，有其中一列的阀正时调节是异常的情况。在日本公开专利公报No.2004-150397的情况下，电致动器会出现故障。

在此情况下，由于出现故障的进气凸轮轴没有受到例如由电致动器所产生的用于调节阀正时的驱动力，曲轴转动起动发动机过程中进气凸轮轴所产生的旋转阻力将进气阀正时移动到最延迟的状态。由于能够例如由电致动器调节正常工作的气缸列的进气阀正时，进气阀正时设定为上述特定阀关闭正时。

然而，考虑到整个内燃机，出现故障的气缸列的进气阀关闭正时与通常发动机起动时的进气阀关闭正时相比延迟，并且已经吸入到燃烧室的空气中很大一部分从进气阀排出到进气口。即，在发动机起动开始时足够量的空气不能用在燃烧中。因而，尽管其中一个气缸列正常工作，整个内燃机的起动性能恶化。尤其是，与暖机后起动发动机相比，冷机起动发动机需要吸入更大量的空气。当冷机起动发动机时，这样的起动性能会显著恶化。

由于在气缸列中阀正时的调节异常而引起的起动性能的恶化还会在发动机配备有用于调节排气阀正时的设备的情况下发生。即，可变排气阀正时机构包括了使阀正时提前的弹簧。因而，如果可变排气阀正时机构出现故障，并且当起动发动机时不能使用例如电致动器的驱动力，则弹簧的作用力将排气阀正时保持过度提前。发动机因此以过度提前的排气阀开启正时起动。因此，在发动机起动开始时的燃烧过程中，燃烧室的压力未能通过活塞传递到曲轴。因而，尽管其中一个气缸列正常工作，整个内燃机的起动性能恶化。当发动机冷机起动时起动性能会显著恶化。

这样的阀正时调节异常还能够在调节单个气缸列中的进气阀正时和排气阀正时的内燃机中发生。即，即使正常地执行一个阀正时调节，但是由于另一个阀正时调节的异常而引起起动性能的恶化使得整个内燃机的起动性能降低，这样的降低在冷机起动发动机时尤其显著。

发明内容

因此，本发明目的是防止多个可变阀正时机构一部分出现故障时发动机起动性能的恶化。

为了实现前述和其它目的，并且根据本发明目的，提供一种用于调节内燃机起动时阀正时的设备。发动机具有多个可变阀正时机构。每个阀正时机构能够调节进气阀或者排气阀的阀正时。该设备包括异常检测部和补偿部。异常检测部检测阀正时机构中的异常。当异常检测部检测到阀正时机构中至少一个异常时，补偿部将由正常工作的阀正时机构中至少一个所实现的发动机起动时的阀正时调节为这样的阀正时，即与发动机通常起动过程中所产生的动力相比，这样的阀正时增大燃烧所产生的动力。

附图说明

本发明和其目的以及优点通过参照以下对优选实施例的描述和附图可以得到最佳理解，其中：

图1是示出根据第一实施例的发动机和控制系统的简图；

图2是图示根据第一实施例的VVT结构的立体图；

图3是示出由根据第一实施例的ECU执行的发动机起动阀正时控制程序的流程图；

图4A是示出进气阀的阀正时的曲线图；

图4B是示出排气阀的阀正时的曲线图；

图5是示出根据第一实施例的正常状况的控制示例的时间图；

图6是示出了根据第一实施例的异常状况的控制示例的时间图；

图7是示出根据第一实施例的异常状况的另一个控制示例的时间图；

图8是示出根据第二实施例的发动机起动阀正时控制程序的流程图；

图9是示出根据第二实施例的异常状况的控制示例的时间图；

图10是示出根据第二实施例的异常状况的另一个控制示例的时间图；

图11是示出根据第三实施例的发动机起动阀正时控制程序的流程图；

图12是示出根据第三实施例的异常状况的控制示例的时间图；

图13是示出根据第三实施例的异常状况的另一个控制示例的时间图；

图14是示出根据第四实施例的发动机起动阀正时控制程序的流程图；

图15是示出根据第四实施例的异常状况的控制示例的时间图；

图16是示出根据第四实施例的异常状况的另一个控制示例的时间图；

图17是示出根据第四实施例的异常状况的另一个控制示例的时间图；

图18是示出根据第四实施例的异常状况的另一个控制示例的时间图；

图19是示出根据第五实施例的发动机和其控制系统的简图；

图20是示出根据第五实施例的发动机起动阀正时控制的流程图；

图21是示出根据第五实施例的异常状况控制示例的时间图；和

图22是示出根据第五实施例的异常状况的另一个控制示例的时间图。

具体实施方式

图1是示出车辆发动机2和其控制系统的简图，其中本发明应用到该控制系统中。发动机2是V型六缸汽油发动机。

发动机2包括具有两气缸列6、8的气缸体4。气缸盖6a、8a分别安装到气缸列6、8。每个气缸列6、8具有三个气缸。进气口6b、8b和排气口6c、8c形成在气缸列6、8中，以对应于每个气缸。进气口6b、8b由进气阀10、12打开和关闭，排气口6c、8c由排气阀14、16打开和关闭。下面，参照图1仅仅论述气缸列6、8中一对气缸和有关部件，来代表所有的气缸和周围的部件。

进气凸轮轴10a、12a分别设置在气缸盖6a、8a上。进气阀10、12由进气凸轮10b、12b致动，进气凸轮10b、12b与进气凸轮轴10a、12a一起旋转。排气凸轮轴14a、16a分别设置在气缸盖6a、8a上。排气阀14、16由排气凸轮14b、16b致动，排气凸轮14b、16b与排气凸轮轴14a、16a一起旋转。

进气凸轮轴10a、12a和排气凸轮轴14a、16a以曲轴20旋转速度的一半速度或者发动机速度NE的一半速度，且与曲轴链轮20a的旋转同步进行旋转，其中曲轴链轮由曲轴20转动。曲轴链轮20a的旋转力由虚线所示的正时链条20b传递到凸轮链轮10c、12c、14c、16c。凸轮链轮10c、12c、14c、16c不直接连接到凸轮轴10a、12a、14a、16a，而是将旋转力通过可变阀正时机构(以下称为VVT)10d、12d、14d、16d传递到凸轮轴10a至16a。

VVT 10d至16d每个包括电致动器。取决于有关电致动器的旋转方向，VVT 10d至16d的每个使相应的一个阀10至16的阀正时相对于相应的凸轮链轮10c至16c提前或者延迟。电子控制单元(ECU)22根据工作状况控制电致动器。

VVT 10d至16d例如可以是在日本公开专利公报No.2004-150397中公开的装置。图2的分解立体图图示了左列6中的VVT 10d、14d。右列8具有的构造基本与所述的左列6的构造相同，不同之处在于进气阀12的VVT 12d和排气阀16的VVT 16d的布置左右相反。

如图2所示，进气阀10的VVT 10d包括第一接合板62、第二接合板64、控制板66、用作电致动器的电动机68和三个控制销70。第一接合板62固定到凸轮链轮10c，并且与凸轮链轮10c一体旋转。第二接合板64固定到凸轮轴10a，并且与凸轮轴10a一体旋转。电动机68固定到气缸盖6a，并且将旋转扭矩施加到控制板66。

第一接合板62和第二接合板64的每个具有三个螺旋狭长切口62a、64a。第一接合板62的螺旋狭长切口62a从轴线相对于凸轮轴10a的旋转方向逐渐离开，而第二接合板64的螺旋狭长切口64a相对于旋转方向逐渐接近轴线。控制板66具有三个螺旋狭长切口66a，这些狭长切口逐渐从轴线相对于凸轮轴10a的旋转方向离开。螺旋狭长切口66a比第一接合板62的螺旋狭长切口62a倾斜较缓。

控制销70沿着轴向方向延伸穿过螺旋狭长切口62a、64a、66a。电动机68由ECU22控制，并且通过输出轴68a调节施加到控制板66的旋转扭矩。当驱动电流没有供应电动机68时，如果凸轮链轮10c旋转，则凸轮轴10a所产生的旋转阻力使第二接合板64相对于第一接合板62的相位延迟，并且三个控制销70朝着轴线移动。结果，进气阀10的阀正时最大限度地延迟。弹簧可以设置在第一接合板62和第二接合板64之间以当驱动电流没有供应电动机68时在相位延迟方向相对于第一接合板62作用第二接合板64，使得进气阀10的阀正时可靠地移动到最延迟的阀正时。

为了获得恒定的进气阀10的阀正时，电动机68向控制板66施加在相位延迟方向或者在与凸轮轴10a的旋转方向相反的方向上的相位保持旋转扭矩。这防止了三个控制销70朝向轴线移动或者离开轴线移动，并且进气阀10的阀正时得到固定。

当ECU22控制电动机68削弱相位保持旋转扭矩，或者向控制板66施加与凸轮轴10a的旋转方向相同方向(相位提前方向)的旋转扭矩时，控制板66在相位提前方向上旋转。因而，控制销70在由螺旋狭长切口66a引导的同时朝着轴线移动，并且第一接合板64相对于第一接合板62移动，使得第二接合板64的旋转相位相对于第一接合板62的旋转相位延迟。凸轮轴10a的相位因此相对于凸轮链轮10c延迟。结果，由进气凸轮10b确定的进气阀10的阀正时被延迟了。

相反，如果具有一定大小或者更大的旋转扭矩沿相位延迟方向施加到控制板66，则随着控制板66沿相位延迟方向旋转，控制销70在由螺旋狭长切口66a引导的同时径向向外移动。因而，第二接合板64相对于第一接合板62移动，使得第二接合板64的旋转相位相对于第一接合板62的旋转相位提前。凸轮轴10a的相位因此相对于凸轮链轮10c提前。结果，提前了由进气凸轮10b确定的进气阀10的阀正时。

上述构造和功能对于右列的进气阀12的VVT 12d是一样的。ECU22因此能够提前和延迟进气阀10、12的阀正时。

排气阀14的VVT 14d包括第一接合板72、第二接合板74、控制板76、电动机78、三个控制销80和弹簧82。第一接合板72、第二接合板74、控制板76、电动机78和控制销80的构造与进气阀10、12的VVT10d、12d中的相应部件的构造相同。

然而，排气阀14的VVT 14d具有在第一接合板72和第二接合板74之间延伸的弹簧82。弹簧82常常相对于第一接合板72沿相位提前方向作用第二接合板74。因而，当驱动电流没有供应到电动机78时，弹簧82的力使第二接合板74的相位相对于第一接合板72提前，并且结果排气阀14的阀正时最大程度地提前。为了获得恒定的排气阀14的阀正时，电动机78向控制板76沿着相位提前方向施加具有一定大小的相位保持旋转扭矩。上述构造和功能对于右列8中的排气阀16的VVT 16d也是一样的。因此ECU22能够通过控制相应的电动机78提前和延迟排气阀14、16的阀正时。

在进气口6b、8b中，如上所述调节进气阀10、12的阀正时。如图1所示进气口6b、8b聚集在稳压箱24处，并且稳压箱24接收已经通过进气通道26经过空气滤清器(未示出)的空气。用于检测吸入空气温度TIIA的进气温度传感器28和用于检测吸入空气量GA的吸入空气量传感器30设置在进气通道26中。节气门32由电动机36驱动，并且具有检测节气门开度TA的节气门开度传感器34。

在排气口6c、6c中，以如上所述的方式调节排气阀14、16的阀正时。排气口6c、6c由排气歧管连接到排气管，其中排气净化催化剂和消音器设置在排气管中。

ECU22接收来自各种类型传感器和开关以及来自进气温度传感器28、吸入空气量传感器30和节气门开度传感器34的信号。即，ECU22接收来自设置用于曲轴20的旋转速度传感器38、用于检测凸轮轴10a至16a的旋转相位的凸轮角传感器10e、12e、14e、16e、加速器踏板位置传感器40、起动器开关42和用于检测发动机冷却剂温度THW的冷却剂温度传感器43。

基于这些信号和通过各种类型计算获得的控制量，ECU22控制各种类型装置。即，ECU22用节气门32控制吸入空气量、控制燃料喷射阀44、46的燃料喷射量和喷射正时、用火花塞48、50控制点火正时、用VVT10d至16d控制阀正时和用起动电动机52控制发动机2的起动。

在由ECU22执行的程序中，发动机起动阀正时控制程序在图3的流程图中示出。在发动机起动阀正时控制程序中，ECU22在发动机2起动时调节各个阀10至16的阀正时。当起动器开关42接通时开始该程序，并且以较短的时间间隔重复执行该程序，直到VVT 10d至16d的正常调节完成。

当该程序开始时，ECU22判定起动过程中要求完成的VVT 10d至16d的阀正时调节是否没有完成(S102)。由于开始时调节没有完成(S102中的“是”)，判定左列6和右列8中的VVT 10d至16d是否都正常工作(S104)。开始时，没有检测到异常。因而，判定VVT 10d至16d正常工作(S104中的“是”)。

然后，控制VVT 10d至16d以将阀10至16的阀正时调节至通常发动机起动阀正时(S106)。即，基于凸轮角传感器10e、12e和旋转速度传感器38的检测值，如图4A中实线所示设定进气阀10、12的阀正时。进一步，基于凸轮角传感器14e、16e和旋转速度传感器38的检测值，如图4B中实线所示设定排气阀14、16的阀正时(S106)。即，进气阀正时设定成每个进气阀关闭正时相对于在相关气缸的进气行程的下死点(BDC)延迟达相位延迟值θis。相位延迟值θis通过实验并且考虑起动电动机52的功率和燃烧室的压缩压力之间的关系确定，使得通过起动电动机52转动曲轴20而平滑起动发动机2，并且紧接在发动机2起动之后的燃烧使发动机旋转稳定化。

排气阀正时设定成每个排气阀的开启正时相对于相关气缸的膨胀行程的BDC提前达相位提前值θes。相位提前值θes通过实验并且考虑发动机2的旋转力和有利的阀正时之间的平衡而确定，其中，发动机2的旋转力由发动机2起动时燃烧开始获得，有利的阀正时通过考虑发动机2起动之后的阀重叠度而确定。

这些用于通常发动机起动的阀正时预先确定为通用发动机起动阀正时，并且储存在ECU22的ROM中。

致动设置用于VVT 10d至16d的电动机68、78，使得实际阀正时与由图4A和图4B中实线所示的通常发动机起动阀正时相等。然后，该程序暂时结束。

当开始控制四个电动机68、78时，ECU22能够基于施加到电动机68、78的驱动电压和驱动电流的值检测到电动机68、78的异常。

如果在随后的循环中还判定阀正时调节没有完成(在S102中的“是”)，则判定左列和右列6、8中的所有VVT 10d至16d是否正常工作(S104)。如果驱动电压和驱动电流没有与电动机68、78中的任何一个中的通常条件下的驱动电压和驱动电流不同，则判定左右列6、8中的VVT 10d至16d正常工作(S104中的“是”)，并且继续上述通常发动机起动VVT控制(S106)。

当实现图4中的实线的阀正时时，判定该调节完成(S102中的“否”)。在此情况下，执行用于停止周期性执行该程序的程序(S116)。以此方式，发动机起动阀正时控制程序结束，并且开始曲轴转动起动发动机之后的控制。

在周期性执行发动机起动阀正时控制程序期间，如果到任何一个电动机68、78的驱动电压或者驱动电流与正常状况的驱动电压和驱动电流不同，则判定不是所有的左右列6、8中的VVT 10d至16d正常工作(S104中的“否”)。因而，判定左列6中的VVT 10d、14d是否正常工作(S108)。即，判定右列8中的VVT 12d、16d中一个还是两个是否出现故障。

如果左列6中的VVT 10d、14d正常工作(S108中“是”)，则致动左列6中用于进气阀10的VVT 10d的电动机68，以将阀正时变为由图4A中的点划线所示的补偿用正时。即，执行这样的程序，进气阀10的阀关闭正时从相对于进气行程BDC延迟达相位延迟值θis的阀正时起变化，然后接近进气行程BDC(S110)。具体地，执行用于提前进气阀10的阀关闭正时的控制。

例如，当右列8中的进气阀VVT 12d出现故障时，电动机68的旋转扭矩没有传递到图2所示的控制板66。在曲轴转动起动发动机2的过程中，凸轮轴12a的旋转阻力使进气阀12的阀正时成为图4A的虚线(表示出现故障)所示的最延迟阀正时。当进气阀12的阀关闭正时是最延迟的阀正时时，已经通过进气阀12吸入燃烧室的吸入空气的较大一部分回流到进气8b。这显著减小了用于燃烧的吸入空气量，因而防碍了发动机2的起动。

当起动性能由于右列8中的VVT 12d出现故障而恶化时，通过使进气阀10的阀关闭正时更接近进气行程BDC，与使正常工作的左列6的阀正时是通常状况的进气阀正时相比，能够更大地提高起动性能。即，由于如上所述在出现故障的右列8中吸入空气量减小，由于压缩压力而引起的旋转阻力也减小了。因而，即使使正常工作的左列6的进气阀10的阀关闭正时接近进气行程BDC以增大吸入空气量，使得补偿阻力得到增大，补偿阻力的增大在整个发动机2中抵消了。因此，左列6的吸入空气量所增大的量对应于正常工作的进气阀10的阀关闭正时朝着进气行程BDC提前的量。这增大了由燃烧产生的发动机动力，并且防止了起动性能由于右列8中的VVT 12d出现故障而恶化。

例如，当右列8中的排气阀VVT 16d出现故障时，电动机78的旋转扭矩没有传递到图2所示的控制板76。在曲轴转动起动发动机2的过程中，弹簧82的作用力使排气阀16的阀正时变成如图4B虚线(表示出现故障)所示的最提前的阀正时。当排气阀16的阀开启正时是最提前时，紧接在燃烧开始之后，活塞8d不能够充分受到燃烧室内的燃烧压力。这防碍了发动机2的稳定起动。

当起动性能由于右列8中的VVT 16d出现故障而恶化时，通过使进气阀10的阀关闭正时接近进气行程BDC而增大在正常工作的左列6处燃烧所产生的动力。因而，提高了紧接在燃烧开始之后的整个发动机2的旋转稳定性。结果，防止了起动性能的恶化。

当在重复用于使正常工作的进气阀10从延迟达相位延迟值θis的状态接近进气行程BDC的程序(S110)之后，阀正时调节完成(S102中的“否”)时，执行结束程序(S116)以结束发动机起动阀正时控制程序(图3)。

接着，将讨论左列6中VVT 10d、14d中的一个或者两个出现故障(S108中的“否”)和右列8中的VVT 12d、16d出现故障(S112中的“是”)的情况。与以上讨论的情况相反，致动右列8中的用于进气阀12的VVT 12d的电动机68，以将阀正时改变到由图4A中点划线所示的补偿阀正时。即，执行这样的程序，进气阀12的阀关闭正时从相对于进气行程BDC延迟达相位延迟值θis的阀正时起变化，然后接近进气行程BDC(S114)。具体地，执行用于提前进气阀10的阀关闭正时的控制。以上述方式，防止起动性能恶化。

当左右列6、8都出现故障时(S112中的“否”)，在执行结束程序(S116)之后，程序结束。

当左右列6、8中的任何一个VVT 10d至16d出现故障时(S104中的“否”)，ECU 22例如通过使设置在仪表板中的警报灯变亮而输出警报信息。

现在将参照图5至图7描述根据上述程序执行的控制示例。图5示出了正常状况的时间图。图6示出了右列8中的进气阀VVT出现故障的情况的时间图。图7示出了右列8中排气阀VVT出现故障的时间图。在图5中，当在时刻t1起动器开关42接通(起动器开启)时，所有阀正时移动到通常发动机起动阀正时。在图6和图7中，紧接在起动器开关42接通之后(t2、t3)使正常工作的左列6的进气阀关闭正时接近进气行程BDC，以防止起动性能恶化。

在上述构造中，ECU22对应于异常检测部和补偿部。基于施加到电动机68、78的驱动电压和驱动电流执行的用于VVT 10d至16d的异常判定程序对应于由异常检测部执行的程序，并且发动机起动阀正时控制程序(图3)的步骤S108至S114对应于由补偿部执行的程序。

第一实施例具有以下优点。

(1)当在发动机2起动过程中左右列6、8中任何一列中的VVT 10d至16d中任何一个出现故障时，正常工作列的进气阀关闭正时变化到这样的阀正时，即与发动机通常起动过程中所产生的动力相比，该阀正时增大燃烧所产生的动力。即，控制正常工作列的进气阀关闭正时以接近进气行程BDC(S110、S114)。因而，如上所述，由于列6、8中其中出现故障一列所引起的发动机2的起动性能的恶化在某种程度上得到补偿。以此方式，即使属于两列6、8中的一列的VVT 10d至16d中任何一个出现故障，起动性能不会由于出现故障而恶化。

(2)VVT 10d至16d由电致动器(在本实施例中是电动机)68、79驱动。由于当发动机2起动时VVT 10d至16d能够由电动机68、78的最大功率驱动，阀正时的可调节范围较宽。

利用这样宽的可调节范围，如果电动机68、78由于异常而停止工作，则进气阀10、12的阀关闭正时延迟达较大的量，并且排气阀14、16的阀开启正时提前达较大的量。这很可能使起动性能恶化。

然而，由于以上述方式执行发动机起动阀正时控制程序(图3)，由出现故障的VVT而引起的起动性能恶化在某种程度上得到补偿。因而，有效防止了由于这种异常导致的起动性能的恶化。

第二实施例与第一实施例不同之处在于执行图8所示的发动机起动阀正时控制程序，而不是执行图3所示的程序。其它部件与第一实施例中的部件相同，并且参照图1和图2描述。进一步，在图8的发动机起动阀正时控制程序中，步骤S202至S208、S212和S216与图3中的步骤S102至S108、S112和S116相同。

不同之处是以下两个程序(S210、S214)。即，当右列8中至少一个VVT 12d、16d出现故障，并且左列6中的VVT 10d、14d都正常工作时(S208中的“是”)时，致动左列6中的排气阀VVT 14d，使得排气阀14的阀开启正时接近膨胀行程BDC(S210)。当左列6中的至少一个VVT10d、14d出现故障，并且右列8中的VVT 12d、16d都正常工作(S212中的“是”)时，致动右列8中的排气阀VVT，以使排气阀16的阀开启正时接近膨胀行程BDC(S214)。

为了使排气阀14、16中任何一个的阀开启正时接近膨胀行程BDC，致动排气阀14、16中相应一个的电动机78，使得阀正时如图4B所示变化。即，执行这样的程序，即排气阀开启正时从相对于膨胀行程BDC提前达相位提前值θes的阀正时起变化，然后接近膨胀行程BDC(S210、S214)。具体地，执行用于延迟阀开启正时的控制。

如第一实施例所述，当左右列6、8中任何一列中的VVT 10d至16d中任何一个出现故障时，因此发动机2的起动性能恶化。然而，假定正常工作列中的VVT(例如，左列6中的VVT 10d、14d)正常工作，左列6中用于排气阀14的VVT 14d用于执行这样的控制，即，使排气阀14的阀开启正时从相对于膨胀行程BDC提前达相位提前值θes的阀正时起接近膨胀行程BDC。这允许紧接在燃烧开始之后，左列6中的活塞6受到燃烧室中的燃烧压力的时间延长。因此，与通常状况相比，左列6向曲轴20施加更大的旋转力。防止了整个发动机2的起动性能恶化。

如果右列8中的VVT 12d、16d正常工作，则右列8中用于排气阀16的VVT 16d用于执行这样的控制，即，使排气阀16的阀开启正时从相对于膨胀行程提前达相位提前值θes的阀正时起接近膨胀行程BDC。防止了整个发动机2的起动性能在如之前情况下恶化。

现在将参照图9和图10描述根据上述程序执行的控制示例。图90示出了右列8中的进气阀VVT出现故障情况的时间图。图10示出了右列8中的排气阀VVT出现故障情况的时间图。正常状况的时间图与图5所示的第一实施例的时间图相同。在图9和图10中，接近在起动器开关42接通之后(t12、t13)使正常工作的左列6的排气阀开启正时接近膨胀行程BDC，以防止起动性能恶化。

发动机起动阀正时控制程序(图8)的步骤S208至S214对应于右补偿部执行的程序。

第二实施例具有以下优点。

(1)当左右列6、8中任何一列中的VVT 10d至16d中任何一列出现故障时，正常工作列的排气阀开启正时变化到这样的阀正时，即与发动机通常起动过程中所产生的动力相比，该阀正时增大了燃烧所产生的动力。即，控制正常工作列的排气阀开启正时以接近膨胀行程BDC(S210、S214)。因而，如上所述，出现故障一列所引起的发动机2的起动性能的恶化在某种程度上得到抵消。在此方式，即使属于两个列6、8中的一列的VVT 10d至16d中任何一个出现故障，起动性能不会由于出现故障而恶化。

(2)所提供的优点与第一实施例的优点(2)相同。

第三实施例与第一实施例不同之处在于执行图11所示的发动机起动阀正时控制程序，而不是执行图3所示的程序。其它部件与第一实施例中的部件相同，并且参照图1和图2描述。

在图11的发动机起动阀正时控制程序中，步骤S302至S308、S312和S316与图3中的步骤S102至S108、S112和S116相同。

不同之处是以下两个程序(S310、S314)。即，当右列8中VVT12d、16d中一个或者两个出现故障，并且左列6中的VVT 10d、14d都正常工作时(S308中的“是”)时，在步骤S310中致动左列6中的用于进气阀10的VVT 10d，使得通常状况的进气阀关闭正时接近进气行程BDC。进一步，在步骤S310，致动左列6中的用于排气阀14的VVT 14d，以执行使通常状况的排气阀开启正时接近膨胀行程BDC的程序。

当左列6中的VVT 10d、14d中一个或者两个出现故障时，并且右列8中的VVT 12d、16d都正常工作时(S312中的“是”)时，在步骤S314致动右列8中用于进气阀12的VVT 12d，以使通常状况的进气阀关闭正时接近进气行程BDC。进一步，在步骤S314，致动右列8中的针对排气阀16的VVT 16d以执行使通常状况的排气阀开启正时接近膨胀行程BDC的程序。

执行作为防止起动性能恶化的程序的使进气阀关闭正时接近进气行程BDC的程序和使排气阀开启正时接近膨胀行程BDC的程序。

现在将参照图12和图13描述根据上述程序执行的控制示例。图9示出了右列8中的进气阀VVT出现故障情况的时间图，图10示出了右列8中的排气阀VVT出现故障的时间图。正常状况的时间图与根据图5所示的第一实施例的时间图相同。在图12和图13中，紧接在起动器开关42接通之后(t22、t23)使正常工作的左列6的进气阀关闭正时接近进气行程BDC，使得排气阀开启正时接近膨胀行程BDC。这防止了起动性能恶化。

发动机起动阀正时控制程序(图11)的步骤S308至S314对应于由补偿部执行的程序。

第三实施例具有以下优点。

(1)由于第三实施例具有的优点与第一实施例和第二实施例的优点相同，所以更有效地防止了发动机2的起动性能恶化。

第四实施例与第一实施例不同之处在于执行图14所示的发动机起动阀正时控制程序，而不是执行图3所示的程序。其它部件与第一实施例中的部件相同，并且参照图1和图2描述。

ECU22判定起动过程中要求完成的VVT 10d至16d的阀正时调节是否没有完成(S402)。由于开始时调节没有完成(S402中的“是”)，判定左列6和右列8中的VVT 10d至16d是否都正常工作(S404)。开始时，没有检测到异常。因而，判定VVT 10d至16d都正常工作(S404中的“是”)。然后，控制VVT 10d至16d，以将阀正时调节到通常发动机起动正时(S406)。步骤S406的程序与图3中步骤S106的程序相同，并且进气阀正时和排气阀正时如图4A和图4B所示调节。然后暂时结束当前程序。

如果再次开始该程序并且没有完成(S402中的“是”)，判定左列6和右列8中的VVT 10d至16d是否都正常工作(S404)。如果驱动电压和驱动电流没有和电动机68、78中任何一个的正常状况的驱动电压和驱动电流不同，则判定左右列6、8中的VVT 10d至16d为正常(S404中的“是”)。并且继续上述通常发动机起动VVT控制(S406)。

当实线图4所示的阀正时时，判定调节完成(S402中的“否”)。在此情况下，执行用于结束周期性执行该程序的程序，以结束该程序。以此方式，发动机起动阀正时控制程序结束，并且开始曲轴转动起动发动机之后的控制。

如果所有VVT 10d至16d都正常工作，则执行与图3所示的正常状况程序相同的程序。

在周期性执行发动机起动阀正时控制程序过程中，如果四个电动机68、78中任何一个的驱动电压或者驱动电流与正常状况的驱动电压和驱动电流不同，则判定不是所有的VVT 10d至16d都正常工作(S104中“否”)。

然后，判定VVT 10d至16d中至少一个是否正常工作(S408)。如果所有VVT 10d至16d出现故障(S408中的“否”)，则执行步骤S416的程序，然后结束当前程序。

如果VVT 10d至16d中至少一个正常工作(S408中的“是”)，并且VVT 10d至16d中正常工作的一个是用于进气阀时，执行用于使进气阀关闭正时接近进气行程BDC的程序(S410)。如果VVT 10d至16d中正常工作一个是用于排气阀，则执行用于使排气阀开启正时接近膨胀行程BDC的程序(S414)。

例如，图15的时间图示出的情况是左列6中的用于进气阀10的VVT10d和用于排气阀14的VVT 14d，以及右列8中用于排气阀16的VVT16d正常工作，而右列8中用于进气阀12的VVT 12d出现故障。在此情况下，执行用于使左列6的进气阀关闭正时接近进气行程BDC的程序(S410)，然后执行用于使左列6和右列8的排气阀开启正时接近膨胀行程BDC的程序(S414)。

图16示出的情况是左列6中的用于进气阀10的VVT 10d和用于排气阀14的VVT 14d以及右列8中用于进气阀12的VVT 12d正常工作，并且右列8中用于排气阀16的VVT 16d出现故障。在此情况下，执行用于使左右列6、8的进气阀关闭正时接近进气行程BDC的程序(S410)，然后执行用于使左列6的排气阀开启正时接近膨胀行程BDC的程序(S414)。

图17示出的情况是左列6中的用于进气阀10的VVT 10d和右列8中的用于排气阀16的VVT 16d正常工作，并且左列6中的用于排气阀14的VVT 14d和右列8中的用于进气阀12的VVT 12d出现故障。在此情况下，执行用于使左列6的进气阀关闭正时接近进气行程BDC的程序(S410)，然后执行用于使右列8的排气阀打开正时接近膨胀行程BDC的程序(S414)。

图18示出的情况是仅仅右列8中用于进气阀12的VVT 12d正常工作，并且其它VVT 10d、14d、16d出现故障。在此情况下，执行用于使右列8的进气阀关闭正时接近进气行程BDC的程序(S410)，但是不执行步骤S414的程序。

以此方式，当VVT 10d至16d中任何一个出现故障时，在VVT 10d至16d中所有正常工作的VVT中执行用于防止起动性能恶化的程序。所有VVT 10d至16d正常工作的情况的时间图与根据第一实施例的图5相同。

发动机起动阀正时控制程序(图14)的步骤S408至S414对应于由补偿部执行的程序。

上述第四实施例具有以下优点。

(1)第四实施例不仅具有与第三实施例的优点相同的优点，而且还具有以下优点，即当其中一列6、8中的其中一个VVT出现故障时，如果相同列中的其它VVT正常工作，则致动正常工作VVT以防止起动性能恶化。因而，更有利地防止了起动性能的恶化。

第五实施例涉及如图19所示的单列发动机502。在发动机502中，针对所有气缸设置公共的进气凸轮轴510a和公共的排气凸轮轴514a。进气凸轮轴510a具有进气阀VVT 10d，其结构与图2所示的第一实施例的进气阀VVT 10d相同。因而，所有气缸的进气阀510的阀正时由进气阀VVT 510d统一调节。

同样，排气凸轮轴514a具有排气VVT 514d，其结构与图2所示的排气阀VVT 14d相同。因而，所有气缸的排气阀514的阀正时由排气阀VVT 514d统一调节。

在这样构造的发动机502中，ECU 522执行图20流程图所示的发动机起动阀正时控制程序。在此程序中，步骤S502至S506和S516与图14所示的第四实施例中的步骤S402至S406和S416相同。

与图14不同之处是当进气阀VVT 510d和排气阀VVT 514d中一个出现故障时执行的程序。当进气阀VVT 510d正常工作，并且排气阀VVT514d出现故障时(S508中的“是”)，执行进气阀VVT 510d使进气阀关闭正时接近进气行程BDC的程序(S510)。当进气阀VVT 510d出现故障，并且排气阀VVT 514d正常工作(S512中的“是”)时，执行排气阀VVT514d使排气阀开启正时接近膨胀行程BDC的程序(S514)。

图21的时间图示出的情况是在发动机502起动过程中，进气阀VVT510d正常工作，并且排气阀VVT 514d出现故障。图22示出的情况是在发动机502起动过程中，进气阀VVT 510d出现故障，并且排气阀VVT514d正常工作。

在上述构造中，ECU 522对应于异常检测部和补偿部。基于施加到电动机的驱动电压和驱动电流执行的用于VVT 510d至514d的异常判定程序对应于由异常检测部执行的程序，并且发动机起动阀正时控制程序(图20)的步骤S508至S514对应于由补偿部执行的程序。

上述第五实施例具有以下优点。

(1)即使在具有所有气缸共用的进气阀VVT 510d和排气阀VVT514d的发动机502，当VVT 510d、514d中一个出现故障时，VVT 510d、514d中其它一个能够用来防止起动性能恶化。第五实施例因而具有的优点与第一实施例优点相同。

现在将描述除了上述实施例以外的实施例。

(a)在所图示的实施例中，正常工作的VVT使进气阀关闭正时或者排气阀开启正时接近BDC。接近程度可以设定为阀正时精确地与BDC相匹配，或者阀正时在包括BDC在内的一定范围内。

(b)在所图示的实施例中，使进气阀关闭正时或者排气阀开启正时接近的基准是BDC。然而，可以将发动机起动动力补偿范围设定在每个BDC附近，并且可以控制阀正时接近这些范围。为了防止起动性能恶化，可以将进气阀关闭正时或者排气阀开启正时控制在发动机起动动力补偿范围内。

(c)图2所示的VVT结构仅仅是一个示例。本发明可以应用到任何VVT，只要其使用电动机、除了电动机以外的电致动器或者其它驱动源来改变阀正时。

例如，本发明应用到的VVT可以具有布置在凸轮轴周围的相位提前液压压力室和相位延迟的液压压力室，并且使用液压压力调节阀正时。为了将本发明应用到这样的VVT中，在起动发动机之前蓄积液压压力或者产生液压压力。

(d)在图示的第一和第四实施例中，发动机2的V形角是60度。然而，V形角可以是40度或者90度。进一步，本发明可以应用到水平对置的发动机。

(e)在第一到第五实施例中，针对进气阀和排气阀两者提供VVT。然而，可以这样构造：仅仅左右列的进气阀或者排气阀设置有VVT。换言之，可以针对两组或者多组一种类型的阀(即进气阀组或者排气阀组)提供独立受控的两个或者多个VVT。在此情况下，通过以在所图示实施例的任何一个实施例中所述方式控制正常工作的VVT，能够防止由其中一个出现故障的VVT引起的起动性能恶化。

本发明还可以应用到如在第五实施例中的单列发动机，然而，气缸分成两个或者多个气缸组，并且针对两组或者多组一种类型的阀(即进气阀组或者排气阀组)提供两个或者多个VVT。在此情况下，通过以在所图示实施例的任何一个实施例中所述方式控制正常工作的VVT，能够防止由其中一个出现故障的VVT引起的起动性能恶化。

(f)在图示实施例中，进气阀关闭正时和排气阀开启正时通过提前或者延迟阀开启的整个时间段而得到调节。然而，对于进气阀，在不改变阀开启正时的情况下可以仅仅调节阀关闭正时。对于排气阀，在不改变阀关闭正时的情况下可以仅仅调节阀开启正时。通过将用于调节阀升程的机构增加到根据所图示实施例的VVT中，这样的调节是可行的。

Claims

1.一种设备，用于调节内燃机起动时的阀正时，所述发动机具有多个可变阀正时机构，其中，每个阀正时机构能够调节进气阀或者排气阀的阀正时，所述设备的特征在于：

异常检测部，其检测所述阀正时机构中的异常；和

补偿部，其中，当所述异常检测部检测到所述阀正时机构中至少一个异常时，所述补偿部将所述发动机起动期间由至少一个正常工作的所述阀正时机构实现的所述阀正时调节到这样的阀正时，即与在所述发动机正常起动期间所产生的动力相比，所述阀正时增大了燃烧所产生的动力。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，如果当所述异常检测部检测到异常时调节所述进气阀的所述阀正时的所述可变阀正时机构正常工作，则所述补偿部控制正常工作的所述可变阀正时机构，使得与所述发动机通常起动过程中所述进气阀的所述阀关闭正时相比，所述进气阀的所述阀关闭正时变得接近所述发动机的进气行程的下死点，或者在所述下死点附近设定的动力补偿范围。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，如果当所述异常检测部检测到异常时调节所述排气阀的所述阀正时的可变阀正时机构正常工作，则所述补偿部控制所述正常工作的可变阀正时机构，使得与所述发动机通常起动过程中所述排气阀的所述阀开启正时相比，所述排气阀的所述阀开启正时变得接近所述发动机的膨胀行程的下死点，或者在所述下死点附近设定的动力补偿范围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其中，所述发动机包括多组气缸，每个可变阀正时机构均对应于一组所述气缸组，

其中，当所述异常检测部检测到异常时，所述补偿部调节所述发动机起动期间所述气缸组的所述阀正时，所述气缸组对应于所述正常工作的可变阀正时机构。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，发动机包括多列，每列均其有一组所述气缸组，每个可变阀正时机构均对应于所述列中一列。

6.根据权利要求4或者5所述的设备，其中，所述可变阀正时机构包括第一可变阀正时机构和第二可变阀正时机构，所述第一可变阀正时机构能够调节所述进气阀的所述阀关闭正时和所述排气阀的所述阀开启正时中至少一个，并且所述第二可变阀正时机构能够调节所述进气阀的所述阀关闭正时，其中，所述气缸组包括第一气缸组和第二气缸组，所述第一气缸组具有所述第一可变阀正时机构，所述第二气缸组具有所述第二可变阀正时机构，

其中，当所述异常检测部仅在所述第一可变阀正时机构中检测到异常时，所述补偿部使所述第二可变阀正时机构在所述发动机起动期间调节所述进气阀的所述阀关闭正时。

7.根据权利要求4或者5所述的设备，其中，所述可变阀正时机构包括第一可变阀正时机构和第二可变阀正时机构，所述第一可变阀正时机构能够调节所述进气阀的所述阀关闭正时和所述排气阀的所述阀开启正时中至少一个，并且所述第二可变阀正时机构能够调节所述排气阀的所述阀开启正时，其中，所述气缸组包括第一气缸组和第二气缸组，所述第一气缸组具有所述第一可变阀正时机构，所述第二气缸组具有所述第二可变阀正时机构，

其中，当所述异常检测部仅在所述第一可变阀正时机构中检测到异常时，所述补偿部使所述第二可变阀正时机构在所述发动机起动期间调节所述排气阀的所述阀开启正时。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其中，每个可变阀正时机构均由电致动器驱动。