CN102782290A

CN102782290A - 具备带有气门停止机构的内燃机的车辆

Info

Publication number: CN102782290A
Application number: CN2010800650940A
Authority: CN
Inventors: 宫坂克一; 木户冈昭夫
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: EP2543855A4; US20120318232A1; CN102782290B; EP2543855B1; JP5321729B2; WO2011108076A1; US8646431B2; JPWO2011108076A1; EP2543855A1

Abstract

本发明提供一种当进行气门停止控制时能够可靠地切断新气体流入催化剂、且在制动助力器内确保负压的具备带有气门停止机构的内燃机的车辆。具备能够使进气门（24）的动作状态在气门工作状态和闭阀停止状态之间进行变更的气门停止机构的内燃机（10）。具备能够辅助车辆的制动踏板（38）的操作的制动助力器（40）。作为在进气门（24）处于闭阀停止状态且排气门（28）正在进行开闭动作的情况下与处于正在产生负压的期间中的排气歧管（22b）的各支管（22b1）内连通的连通路，具备排气侧负压通路（46、54）。第二排气侧负压通路（54）的另一端连接于制动助力器（40）。

Description

具备带有气门停止机构的内燃机的车辆

技术领域

本发明涉及具备带有气门停止机构的内燃机的车辆。

背景技术

以往，在例如专利文献1中公开有具备能够使进排气门在闭阀状态停止的气门停止机构的内燃机的控制装置。在该以往的控制装置中，为了抑制催化剂的劣化，在停止供油时进行在多个气缸中使进排气门以闭阀状态停止的气门停止控制。在此基础上，当在气门停止控制中制动助力器内的负压达到规定值以下的情况下，在上述多个气缸中的至少一个气缸中，解除气门停止控制。由此，能够消除浪涌调整槽（进气歧管）的负压不足，能够在制动助力器内确保负压。

并且，在例如专利文献2中公开了车辆的运转控制装置。该以往的运转控制装置具备如下结构：通过在进气负压降低的运转条件（急加速时、发动机高速旋转时）下对真空增压器（制动助力器）的变压室供给排气压来确保车辆的制动力。

另外，申请人提供包含上述文献的下述文献作为与本发明相关的技术。

专利文献1：日本特开2004-143990号公报

专利文献2：日本特开2002-274354号公报

专利文献3：日本特开平5-33684号公报

专利文献4：日本特开平11-336570号公报

专利文献5：日本特开2007-107433号公报

专利文献6：日本特开平10-236301号公报

专利文献7：日本特开2004-100560号公报

在上述专利文献1所记载的技术中，当在催化剂的温度高的状况下解除气门停止控制的情况下，能够在制动助力器内确保负压，但无法完全防止新气体流入催化剂，因此无法充分获得催化剂的劣化抑制效果。并且，在上述专利文献2所记载的方法中，在如急加速时、发动机高速旋转时那样排气压充分高于大气压的运转条件下，利用排气压（正压）来确保车辆的制动力。然而，在对进气门执行气门停止控制时，筒体内压力不会充分高于大气压。因此，在利用成为正压的情况下的排气压的上述专利文献2的方法中，当对进气门执行气门停止控制时，无法得到有效的排气压以辅助车辆的制动。

发明内容

本该发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种具备带有气门停止机构的内燃机的车辆，当进行气门停止控制时，能够可靠地使新气体朝催化剂的流入断开，并在制动助力器内确保负压。

第1发明涉及一种具备带有气门停止机构的内燃机的车辆，

上述具备带有气门停止机构的内燃机的车辆具备：

内燃机，该内燃机具备能够将进气门以及排气门中的至少进气门的动作状态在气门工作状态与闭阀停止状态之间进行变更的气门停止机构；

制动助力器，该制动助力器能够辅助车辆的制动踏板的操作；以及

连通路，该连通路构成为：在上述进气门处于上述闭阀停止状态且上述排气门正在进行开闭动作的情况下，上述连通路与处于正在产生负压的期间中的内燃机的排气通路内或筒体内连通，

上述连通路的另一端与上述制动助力器连接。

并且，第2发明的特征在于，在第1发明的基础上，

上述连通路是排气侧负压通路，该排气侧负压通路连接处于正在产生负压的期间中的上述排气通路内与上述制动助力器，

上述车辆还具备：

储压箱，该储压箱设置在上述排气侧负压通路的中途，储存在上述排气通路内产生的负压；以及

开闭单元，以下述方式对该开闭单元进行设定或控制：当上述排气通路内为负压时，使上述排气通路与上述储压箱经由上述排气侧负压通路连通，当上述排气通路内的压力在大气压以上时，使上述排气通路与上述储压箱断开。

另外，第3发明的特征在于，在第1发明的基础上，

上述车辆还具备：

开闭单元，以下述方式对该开闭单元进行设定或控制：当上述排气通路内为高于规定值的负压时，使上述排气通路与上述储压箱经由上述排气侧负压通路连通，当上述排气通路内为上述规定值以下的负压时，使上述排气通路与上述储压箱断开。

并且，第4发明的特征在于，在第1发明的基础上，

上述车辆还具备：

开闭单元，以下述方式对该开闭单元进行设定或控制：当上述排气门打开时，使上述排气通路与上述储压箱经由上述排气侧负压通路连通，当上述内燃机的活塞到达膨胀下止点附近时，使上述排气通路与上述储压箱断开。

并且，第5发明的特征在于，在第2～第4发明中的任一发明的基础上，

上述车辆还具备进气侧负压通路，该进气侧负压通路连接上述内燃机的进气通路与上述制动助力器，

上述排气侧负压通路的上述另一端连接于上述进气侧负压通路的中途的部位，

上述车辆还具备通路切换单元，该通路切换单元设置在上述进气侧负压通路的与上述排气侧负压通路连接的连接部，

上述通路切换单元对下述状态进行切换，即：上述进气通路与上述制动助力器经由上述进气侧负压通路连通的状态；以及上述储压箱与上述制动助力器经由上述排气侧负压通路以及比上述通路切换单元靠上述制动助力器侧的上述进气通路连通的状态。

根据第1发明，当进气门处于闭阀停止状态且排气门正在进行开闭动作的情况下，利用在筒体内产生的负压，能够确保制动负压。因此，通过使进气门形成为闭阀停止状态，能够在可靠地使新气体朝催化剂的流入断开的状态下确保制动负压。

根据第2～第4发明，当进气门处于闭阀停止状态且排气门正在进行开闭动作的情况下，能够有效地将在筒体内产生的负压经由排气通路蓄积在储压箱内。

根据第5发明，即便产生进气歧管负压不足的状况的情况下，通过以使储压箱与制动助力器连通的方式控制通路切换单元，能够立即确保制动助力器内为负压。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的实施方式1的具备带有气门停止机构的内燃机的车辆的结构的图。

图2是示意性地示出图1所示的内燃机的排气侧的结构的图。

图3是表示内燃机的进排气门的各气门正时的图。

标号说明：

10…内燃机；14…筒体；16…活塞；20…进气通路；20a…进气口；20b…进气歧管；20c…浪涌调整槽；22…排气通路；22a…排气口；22b…排气歧管；22b1…支管部；24…进气门；26…进气可变气门装置；28…排气门30…排气可变气门装置；32…节气门；34…进气压力传感器；36…制动装置；38…制动踏板；40…制动助力器；44…进气侧负压通路；46…第1排气侧负压通路；48…负压储压箱；50…单向阀；52…弹簧；54…第2排气侧负压通路；56…负压切换阀；58…催化剂；60…ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）；62…曲轴转角传感器。

具体实施方式

实施方式1.

如图1所示，本实施方式的车辆具备内燃机10。在此，作为内燃机10的一例，形成为直列4缸型发动机。在内燃机10的缸体12的内部形成4个筒体14。在各个筒体14内设置有活塞16。在缸体12的上部安装有缸盖18。在缸盖18，以与各个筒体14内的燃烧室14a连通的方式形成有进气通路20的进气口20a以及排气通路22的排气口22a。

开闭进气口20a的进气门24由进气可变气门装置26驱动，开闭排气口22a的排气门28由排气可变气门装置30驱动。这些可变气门装置26、30具有能够将进气门24或排气门28的动作状态在气门工作状态与闭阀停止状态之间变更的气门停止机构。以下，在本说明书中，将把进气门24或排气门28的动作状态从气门工作状态切换到闭阀停止状态的控制称作“气门停止控制”。用于实现上述气门停止机构的具体结构不受特别限定，例如，能够借助使用切换销来使向气门传递凸轮的作用力的摇臂的摇动动作休止的结构来实现。

进气通路20具备连接于进气口20a的进气歧管20b。在进气歧管20b的汇合部设置有浪涌调整槽20c。在比浪涌调整槽20c靠上游侧的进气通路20设置节气门32。并且，在浪涌调整槽20c安装有用于检测进气压力（更具体地说是进气歧管内负压）的进气压力传感器34。

并且，本实施方式的车辆具备用于使车辆制动的制动装置36。制动装置36作为主要的构成要件具备制动踏板38、制动助力器40、主缸42之类的构件。驾驶员为对车轮的旋转进行制动而进行操作的制动踏板38与制动助力器40的输入杆（图示省略）连结。制动助力器40是用于以相对于踏板踏力的规定的增力比产生辅助力来辅助制动踏板38的操作的装置。制动助力器40的输出杆（图示省略）与主缸42的输入轴（图示省略）连结。主缸42根据踏板踏力和来自得到辅助力的制动助力器40的作用力产生液压。另外，主缸42所产生的液压经由液压回路（图示省略）被供给至设置在各车轮的制动机构（图示省略）的轮缸。

本实施方式的制动助力器40是利用内燃机10所产生的负压的气压式的制动助力器。进气侧负压通路（进气侧负压管）44的一端连接于制动助力器40。进气侧负压通路44的另一端经由负压口44a连接于进气通路20的浪涌调整槽20c。

图2是示意性地示出图1所示的内燃机10的排气侧的结构的图。

如图1、2所示，内燃机10的排气通路22具备连接于排气口22a的排气歧管22b。第1排气侧负压通路46的一端连接于排气歧管22b。更具体地说，如图2所示，第1排气侧负压通路46相对于排气歧管22b的每个气缸的支管部22b1分别设置。

各第1排气侧负压通路46的另一端连接于蓄积在排气歧管22b的各支管部22b1内产生的负压的负压储压箱48。单向阀50与弹簧52分别设置于第1排气侧负压通路46与负压储压箱48的各连接部。单向阀50的尺寸以及弹簧52的弹力被设定为：当排气歧管22b的支管部22b1的内压为负压的情况下，弹簧52收缩单向阀50打开，当支管部22b1的内压为正压（大气压以上）时，利用作用于该单向阀50的正压与弹簧52的弹力使单向阀50关闭。

第2排气侧负压通路（更具体地说，第2排气侧负压管）54的一端经由负压口54a连接于负压储压箱48。第2排气侧负压通路54的另一端连接于进气侧负压通路44的中途的部位。在进气侧负压通路44与第2排气侧负压通路54的连接部设置有负压切换阀56。负压切换阀56能够切换进气歧管20b与制动助力器40经由进气侧负压通路44连通的状态、以及负压储压箱48与制动助力器40经由第2排气侧负压通路54及比负压切换阀56靠制动助力器40侧的进气侧负压通路44连通的状态。并且，如图2所示，在比排气歧管22b靠下游侧的排气通路22设置有用于净化废气的催化剂58。

图1所示的系统具备ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）60。除了上述的进气压力传感器34外，用于检测发动机转速的曲轴转角传感器62等车辆的各种传感器也连接于ECU 60的输入端口。并且，ECU 60的输出端口连接于上述的可变气门装置26、30、以及负压切换阀56等车辆的各种致动器。ECU 60基于上述传感器输出来控制内燃机10以及具有该内燃机的车辆的运转状态。

图3是表示内燃机10的进排气门24、28的各气门正时的图。更具体地说，如图3中虚线所示，进气门24被设定为：在比排气上止点靠提前角侧的规定正时打开后，在比进气下止点靠滞后角侧的规定正时关闭。并且，如图3中实线所示，排气门28被设定为：在比膨胀下止点靠提前角侧的规定正时打开后，在比排气上止点靠滞后角侧的规定正时关闭。

当对进气门24执行气门停止控制，并且如平时一样驱动排气门28开闭的情况下，在排气行程中气体被从筒体14内排出后，当筒体14与进气通路20以及排气通路22断开后，经过进气行程以及压缩行程来到膨胀行程。结果，在膨胀行程中，伴随于活塞16的下降，筒体14内形成较大的负压。进而，在筒体14内形成负压的膨胀行程的中途排气门28打开。因此，在排气门28打开的瞬间，与该排气门28所属的气缸对应的排气歧管22b的支管部22b1内成为负压。由于在活塞16移动至膨胀下止点之前筒体14内维持负压状态，因此上述支管部22b1内也被维持在负压状态。这样，如图3中标记“负压产生期间”所示，在从排气门28的打开正时到膨胀下止点的期间，会在与排气门28打开的气缸对应的排气歧管22b的支管部22b1产生负压。

在催化剂58的温度高的情况下，当氧浓度高的新气体流入该催化剂58时，存在催化剂58劣化的问题。在具有以上说明的结构的本实施方式的系统中，当在减速时等出现内燃机10的停止供油的执行请求的情况下，仅仅针对进气门24、或针对进气门24以及排气门28双方执行气门停止控制。由此，能够防止在停止供油的执行时新气体流入催化剂58，实现催化剂58的劣化抑制。然而，当通过这样的气门停止控制使进气门24在内燃机10的运转中成为闭阀停止状态时，进气歧管内负压消失。因此，在制动助力器40内的负压对应于制动踏板38的操作而消耗时，担心制动负压不足。

因此，在本实施方式中，在对进排气门24、28执行气门停止控制过程中，当基于由进气压力传感器34检测到的进气歧管内负压值判断为处于不能满足制动必要负压的状态的情况下，将排气门28的动作状态切换为气门工作状态。这样，当对进气门24执行气门停止控制、且驱动排气门28如平时一样开闭的情况下，会在上述图3中所示的“负压产生期间”在排气歧管22b的各支管部22b1内产生负压。

根据具有前文提到的设定的单向阀50以及弹簧52，当排气歧管22b的支管部22b1成为负压时，弹簧52收缩且单向阀50打开。结果，处于负压状态的支管部22b1与负压储压箱48成为连通的状态。由此，负压储压箱48内成为负压。

在经过上述负压产生期间后，当活塞16开始上升时，筒体14内成为正压，伴随于此，之前一直处于负压状态的支管部22b1也成为正压（近似大气压）。当支管部22b1成为正压时，单向阀50借助正压与弹簧52的弹力而迅速关闭。由此，负压储压箱48内被维持在负压状态。

通过对进气门24执行气门停止控制，并驱动排气门28如平时一样开闭，在内燃机10的各气缸中，在排气门28的每次开阀循环内反复执行上述动作。由此，能够将负压储压箱48维持在负压状态。进而，当执行使进气门24成为闭阀停止状态、使排气门28成为气门工作状态的控制时，或者在进排气门24、28的气门停止控制中将排气门28切换成气门工作状态时，通过切换负压切换阀56，使得制动助力器40与负压储压箱48成为连通的状态，即便在进气门24的闭阀停止中也能够良好地确保制动负压。

并且，在进气门24返回至气门工作状态后的内燃机10的通常运转时进行燃烧，因此排气歧管22b的各支管部22b1成为正压。因此，单向阀50关闭，因此内燃机10的通常运转中的负压储压箱48内被维持在负压状态。

如上所述，根据具备排气侧负压通路46、54、负压储压箱48、单向阀50、弹簧52以及负压切换阀56的本实施方式的结构，在对进气门24执行气门停止控制、且驱动排气门28如平时一样开闭的情况下，能够利用在筒体14内（排气通路22内）产生的负压确保制动负压。因此，通过将进气门24形成为闭阀停止状态，能够在可靠地切断新气体流入催化剂58的状态下确保制动负压。

并且，根据上述的本实施方式的构成结构，能够将在各气缸的支管部22b1中按顺序周期性地生成的负压有效地经由各单向阀50蓄积于负压储压箱48内。

并且，上述的本实施方式的结构在以下的状况下有用。即，当踩踏加速器踏板以使车辆起步后，立即踩踏制动踏板的状况下，节气门尚处于打开的状态，因此成为进气歧管内的负压较低的状态。根据上述的本实施方式的结构，即便是在这样的情况下，通过切换负压切换阀56以使负压储压箱48与制动助力器40连通，仍能够利用蓄积于负压储压箱48的负压。由此，能够充分确保车辆刚刚起步之后的制动性能。

然而，在上述的实施方式1中，使用以下述方式设定的单向阀50以及弹簧52：当排气歧管22b的支管部22b1的内压为负压的情况下，弹簧52收缩单向阀50打开，在支管部22b1的内压成为正压（大气压以上）时，单向阀50利用作用于该单向阀50的正压与弹簧52的弹力关闭。然而，本发明的开闭单元并不局限于这样的结构，例如，还可以是基于由曲轴转角传感器62检测到的曲轴转角度进行如下控制的阀门（电磁阀等）：当排气通路22（支管部22b1）内为负压时，使排气通路22与负压储压箱48经由第1排气侧负压通路46连通，当排气通路22（支管部22b1）内的压力在大气压以上时，使排气通路22与负压储压箱48断开。

并且，本发明的开闭单元并不局限于根据排气通路内是负压还是在大气压以上来切换排气通路与储压箱的连通以及断开这样的设定或控制。即，例如，亦可是进行如下设定或控制的阀门（单向阀、电磁阀等）：当排气通路22（支管部22b1）内为高于规定值的负压时，使排气通路22与负压储压箱48经由第1排气侧负压通路46连通，当排气通路22（支管部22b1）内为在上述规定值以下的负压时，使排气通路22与负压储压箱48断开。利用这样的结构，以低于大气压的负压值（上述规定值）作为阈值来切换排气通路22与负压储压箱48之间的连通以及断开，由此能够可靠地防止在排气通路22内的压力上升时负压储压箱48内的负压降低的情况出现。

此外，本发明的开闭单元例如亦可是代替上述结构而以下述方式进行设定或控制的阀门（电磁阀等）：当排气门28的开阀时，经由第1排气侧负压通路46使排气通路22与负压储压箱48连通，当活塞16到达膨胀下止点附近时，使排气通路22与负压储压箱48断开。并且，当发动机转速变化时，利用排气门28开阀时从排气通路22流入筒体14内的气体的惯性，筒体14内从负压切换至正压的正时变化。因此，亦可根据发动机转速改变在膨胀下止点附近使排气通路22与负压储压箱48断开的正时。

并且，在上述的实施方式1中，以第1排气侧负压通路46的一端连接于排气歧管22b的各支管部22b1的结构为例进行了说明。然而，本发明的连通路的连接目标并不局限于排气通路。即，本发明的连通路亦可构成为在产生负压期间内与内燃机10的筒体14连通。

并且，在上述的实施方式1中，以在第1排气侧负压通路46与第2排气侧负压通路54之间具备负压储压箱48，并且第2排气侧负压通路54的另一端经由负压切换阀56连接于进气侧负压通路44的中途的部位的结构为例进行了说明。然而，本发明的结构并不局限于此。即，例如，也可以是在中途设置有储压箱的排气侧负压通路不与进气侧负压通路汇合而直接与制动助力器连接的结构。此外，亦可是在中途未设置储压箱的排气侧负压通路与制动助力器直接连接的结构。

并且，在上述的实施方式1中，以具备能够对进气门24以及排气门28双方执行气门停止控制的气门停止机构的结构为例进行了说明。然而，本发明并不局限于此，亦可是仅进气门具备上述气门停止机构的结构。

此外，在上述的实施方式1中，可变气门装置26、30所具有的气门停止机构（图示省略）相当于上述第1发明的“气门停止机构”，第1排气侧负压通路46以及第2排气侧负压通路54相对于上述第1发明的“连通路”。

并且，第1排气侧负压通路46以及第2排气侧负压通路54相当于上述第2～第4发明的“排气侧负压通路”，负压储压箱48相当于上述第2发明的“储压箱”，单向阀50以及弹簧52相当于上述第2发明的“开闭单元”。

并且，负压切换阀56相当于上述第5发明的“通路切换单元”。

Claims

1.一种具备带有气门停止机构的内燃机的车辆，其特征在于，

上述具备带有气门停止机构的内燃机的车辆具备：

上述连通路的另一端与上述制动助力器连接。

2.根据权利要求1所述的具备带有气门停止机构的内燃机的车辆，其特征在于，

上述车辆还具备：

3.根据权利要求1所述的具备带有气门停止机构的内燃机的车辆，其特征在于，

上述车辆还具备：

4.根据权利要求1所述的具备带有气门停止机构的内燃机的车辆，其特征在于，

上述车辆还具备：

5.根据权利要求2～4中任意一项所述的具备带有气门停止机构的内燃机的车辆，其特征在于，