CN110402327B - 发动机的控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

控制器(60)在使实际油压上升到过渡油压之后,将被调节到过渡油压的油供往气门停止机构(45d、46d),由此使气门停止机构(45d、46d)工作。并且,如果在使气门停止机构(45d、46d)工作时,实际油压上升到设在过渡油压以下的规定的判断值,控制器(60)便使进气填充量开始增加。

Description

发动机的控制装置及控制方法
技术领域
此处所公开的技术涉及一种发动机的控制装置及控制方法。
背景技术
例如,专利文献1公开了一种发动机,该发动机构成为在使所有气缸工作的全气缸运转与使部分气缸停止工作的减气缸运转之间切换。该发动机包括接受油压而工作的气门停止机构,通过向该气门停止机构供给压力提高了的油,而从全气缸运转向减气缸运转切换。
在所述专利文献1公开的发动机中,在使气门停止机构工作时,事先使向各气缸供给的进气量(进气填充量)比进行正常的全气缸运转时多。这样一来,当开始进行减气缸运转时,能够使空燃比保持一定,且能够使每个气缸的燃料量增加。其结果是,能够使从全气缸运转向减气缸运转转变之前和转变之后的输出扭矩保持一定。
然而,在像这样构成的情况下,在进气填充量的增加结束之前,会继续进行全气缸运转,而非减气缸运转。进气填充量逐渐增加,另一方面,使所有气缸都工作,因此输出扭矩可能会暂时升高。这从抑制扭矩冲击(torque shock)产生的角度来看,并非优选。
于是,在所述专利文献1公开的发动机中,在从进气填充量开始增加到其结束为止的期间,使点火时刻暂时延迟。这样一来,即使边使进气填充量增加边进行全气缸运转,也能够使发动机整体的输出扭矩大致保持一定。
专利文献1:日本公开专利公报特开2016-50510号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
如上所述,通过气门停止机构的工作来实现向减气缸运转的切换,众所周知,为了使气门停止机构工作,需要使油压(也称作过渡油压、工作油压)例如比维持减气缸运转所需要的油压(维持油压)高。
于是可以想到:在向气门停止机构供油之前,事先使该油的油压上升到过渡油压。现有技术中,从全气缸运转向减气缸运转转变时,通常做法是进行下述控制:开始提高油压的同时,如所述专利文献1所记载那样使进气填充量开始增加,二者都结束后,向气门停止机构供油。
然而,一般而言,与进气等气体增加所需的时间相比,油压上升所需的时间存在偏差。本申请的发明人等发现:在如前述进行控制的情况下,该偏差可能导致发动机的耗油性能变差。
例如,如果油压上升出现延迟,则可能在达到所述过渡油压之前,进气填充量的增加就已经结束。在此情况下无法使气门停止机构工作,无法使气门停止机构工作的话,就会在进气填充量已增加的状态下继续进行全气缸运转,直到达到过渡油压为止。
此处,如上述专利文献1所述,为了抑制扭矩冲击发生,可以想到在使进气填充量增加的同时,使点火时刻延迟。通常情况下,如果使点火时刻延迟,发动机的燃烧效率就会下降。因此,为了保证耗油性能,需要尽可能地缩短延迟期间。
然而,如上所述,如果在达到过渡油压之前,进气填充量的增加结束,就会继续进行全气缸运转。如果在继续进行全气缸运转,那么为抑制扭矩冲击发生,就不得不使点火时刻也继续延迟。这样一来,达到过渡油压的过程中出现延迟,延迟期间就相应地变长。这会导致耗油性能变差,从这一点看并非优选。
此处所公开的技术正是为解决上述技术问题而完成的,其目的在于:就包括油压式气门停止机构的发动机的控制装置而言,从全气缸运转向减气缸运转转变时,抑制耗油性能变差。
-用以解决技术问题的技术方案-
此处所公开的技术是一种发动机的控制装置,所述发动机具有多个气缸,且构成为在使多个该气缸全部工作的全气缸运转与使多个所述气缸中的一部分所述气缸停止工作的减气缸运转之间切换,所述发动机的控制装置包括气门停止机构、供油装置、控制阀、填充量调节装置、控制器以及油压传感器,在已达到规定的工作油压的油供来时,所述气门停止机构工作而使所述发动机从所述全气缸运转向所述减气缸运转切换,所述供油装置构成为向与所述气门停止机构相连的油压路径喷油并对该油的油压进行调节,所述控制阀从所述油压路径向所述气门停止机构供油,所述填充量调节装置对进气填充量进行调节,该进气填充量表示供往多个所述气缸中的各个所述气缸内的气体的量。所述控制器与所述供油装置、所述控制阀以及所述填充量调节装置分别相连,且构成为通过向所述供油装置、所述控制阀以及所述填充量调节装置分别输出控制信号来使所述发动机运转,所述油压传感器与所述控制器相连,对在所述油压路径中流动的油的油压进行检测,向所述控制器输出表示该检测结果的信号。
为了使所述油压传感器检测出的油压上升到所述工作油压,所述控制器向所述供油装置输出控制信号,然后,为了将被调节到该工作油压的油供往所述气门停止机构,所述控制器向所述控制阀输出控制信号,由此让所述气门停止机构工作。
并且,在让所述气门停止机构工作时,如果在所述控制器向所述供油装置输出控制信号以后,所述油压传感器检测出的油压上升到设在所述工作油压以下的规定的判断值时,所述控制器对所述填充量调节装置输出控制信号,以便使所述进气填充量比该油压开始上升时的所述进气填充量多。
即,该控制装置包括接受油压而工作的气门停止机构,有时通过使该气门停止机构工作,来使发动机从全气缸运转向减气缸运转转变。在此情况下,需要向气门停止机构供给已达到规定的工作油压的油,因此需要事先通过供油装置提高油压。
为了使向减气缸运转转变之前和转变之后的输出扭矩保持一定,向气门停止机构供油之前,还需要通过填充量调节装置提高进气填充量。
像这样,在使气门停止机构工作时,需要提高油的压力并使进气填充量增加。然而,与进气等气体增加所需的时间相比,油压上升所需的时间存在偏差。该偏差可能导致发动机的耗油性能变差。
例如,如果采用普通的油泵作为供油装置,则在低转速区间,油泵每单位时间的喷出量下降,因此转速越低油压上升得越慢。另一方面,减气缸运转基本在低转速侧的运转区间进行,因此从全气缸运转向减气缸运转转变时,相对于进气填充量增加所需的时间,达到工作油压所需的时间往往较长。其结果是,像现有技术那样,在开始提高油的压力的同时,使进气填充量开始增加的情况下,可能在达到所述工作油压之前,进气填充量的增加就已经结束了。在此情况下,由于无法使气门停止机构工作,而会在进气填充量已增加的状态下继续进行全气缸运转,直到达到工作油压为止。
此处,如所述专利文献1所述,边使进气填充量增加边继续进行全气缸运转时,为了避免扭矩冲击发生,可以想到在使进气填充量增加的同时,使点火时刻延迟。通常情况下,如果使点火时刻延迟,发动机的燃烧效率就会下降。为了保证耗油性能,需要尽可能地缩短延迟期间。
然而,如上所述,如果在达到工作油压之前,进气填充量的增加结束,就会继续进行全气缸运转,因此要抑制扭矩冲击发生,就不得不使点火时刻也继续延迟。这样一来,达到工作油压的过程中出现延迟,延迟期间就相应地变长。这会导致耗油性能变差,从这一点看并非优选。为了缩短延迟时间,需要在进气填充量的增加结束之后,立即尽快地开始进行减气缸运转。
另一方面,当油压上升到规定的判断值之后,该控制装置使进气填充量开始增加。能够对应于判断值的设定,来使进气填充量开始增加的时刻延迟。这样一来,相对于进气填充量的增加结束的时刻,能够使达到工作油压的时刻提前。因此,即使油压的上升出现偏差,也能够在进气填充量的增加结束之后,立即尽快地开始进行减气缸运转。其结果是,能够在从全气缸运转向减气缸运转转变时,抑制耗油性能变差。
还可以是:如果在让所述气门停止机构工作时,所述油压传感器检测出的油压上升到所述工作油压,所述控制器对所述填充量调节装置输出控制信号。
根据该构成方式,能够在进气填充量的增加结束之前,可靠地使油压达到工作油压,因此在进气填充量的增加结束之后,能够立即开始进行减气缸运转,而非继续进行全气缸运转。因此,从全气缸运转向减气缸运转转变时,有利于抑制耗油性能变差。
并且,在此情况下,因为是逐个可靠地完成使油压达到工作油压的操作和使进气填充量的增加的操作,因此与使二者同时开始的情况相比,能够稳定地从全气缸运转向减气缸运转转变。
还可以是:所述供油装置具有变排量式油泵和油控制阀,所述油控制阀与所述控制器相连,且构成为通过接收该控制器的控制信号来调节所述油泵的喷油量,而对该油的油压进行控制。
根据该构成方式,通过油控制阀调节喷油量,能够在要使油压达到工作油压时,实现适当的控制。
还可以是:该发动机的控制装置包括火花塞,所述火花塞与所述控制器相连,且构成为接收该控制器的控制信号而在规定的点火时刻对所述气缸内的混合气点火,在让所述气门停止机构工作时,为了使所述点火时刻比由所述供油装置使油压开始上升的时刻延迟来减小每个气缸的输出扭矩,所述控制器就对所述火花塞输出控制信号。
此处,油压开始上升时的点火时刻包括例如包括发动机产生最大扭矩的时刻(最佳扭矩最小点火时间角:Minimum spark advance for Best Torque:MBT)。控制器例如通过使点火时刻比MBT延迟,来减小每个气缸的输出。
当使进气填充量开始增加后,能够使混合气的空燃比保持一定,且能够使每个气缸的燃料量增加。其结果是,能够使从全气缸运转向减气缸运转转变之前和转变之后的输出扭矩保持一定。然而,在进气填充量的增加结束之前,会继续进行全气缸运转,而非减气缸运转。混合气逐渐增加,另一方面,使所有气缸都工作,因此输出扭矩可能会暂时升高。这从抑制扭矩冲击产生的角度来看,并非优选。
对此,向减气缸运转转变时,该控制装置使混合气的点火时刻暂时延迟。使点火时刻延迟,就能够使每个气缸的输出扭矩相应地下降。这样一来,能够同时做到使进气填充量增加和抑制扭矩冲击。
还可以是:所述填充量调节装置具有可变气门正时机构和节气门,所述可变气门正时机构设在多个所述气缸的各气缸上,且对各气缸的进气门和排气门的开关时刻进行变更,所述节气门设在与多个所述气缸相连的进气通路上,且对通过该进气通路的气体的流量进行调节。
根据该构成方式,通过采用使用可变气门正时机构和节气门的构成,就能够在使进气填充量增加时,实现与发动机的运转状态相对应的适当的控制。
此处所公开的另一技术是一种发动机的控制方法,所述发动机具有多个气缸,且构成为在使多个该气缸全部工作的全气缸运转与使多个所述气缸中的一部分所述气缸停止工作的减气缸运转之间切换,所述发动机的控制装置包括气门停止机构、供油装置、控制阀、填充量调节装置、控制器以及油压传感器,在已达到规定的工作油压的油供来时,所述气门停止机构工作而使所述发动机从所述全气缸运转向所述减气缸运转切换,所述供油装置构成为向与所述气门停止机构相连的油压路径喷油并对该油的油压进行调节,所述控制阀从所述油压路径向所述气门停止机构供油,所述填充量调节装置对表示供往多个所述气缸中的各个所述气缸内的气体的量的进气填充量进行调节,所述控制器与所述供油装置、所述控制阀以及所述填充量调节装置分别相连,且构成为通过向所述供油装置、所述控制阀以及所述填充量调节装置分别输出控制信号来使所述发动机运转,所述油压传感器与所述控制器相连,对在所述油压路径中流动的油的油压进行检测,向所述控制器输出表示该检测结果的信号。
并且,在让所述气门停止机构工作时,执行第一步骤、第二步骤以及第三步骤,在所述第一步骤中,提高在所述油压路径中流动的油的压力以使其油压达到所述工作油压;在所述第二步骤中,如果在开始所述第一步骤之后,所述油压传感器检测出的油压上升到设在所述工作油压以下的规定的判断值,便使所述进气填充量比该油压开始上升时的所述进气填充量多;在第三步骤中,在所述第一步骤和所述第二步骤都结束后,将被调节到所述工作油压的油供往所述气门停止机构。
在该控制方法中,油压上升到规定的判断值之后,使进气填充量开始增加。能够对应于判断值的设定,来使进气填充量开始增加的时刻延迟。这样一来,相对于进气填充量的增加结束的时刻,能够使达到工作油压的时刻提前。因此,即使油压的上升出现偏差,也能够在进气填充量的增加结束之后,立即尽快地开始进行减气缸运转。其结果是,能够在从全气缸运转向减气缸运转转变时,抑制耗油性能变差。
-发明的效果-
正如以上说明的那样,根据所述发动机的控制装置及控制方法,能够在从全气缸运转向减气缸运转转变时,抑制耗油性能变差。
附图说明
图1是发动机的简略构成的示例图。
图2是发动机机体的构成的示例性剖视图。
图3是说明气门停止机构的构成和工作情况的图,图3(A)示出锁止状态,图3(B)示出非锁止状态,图3(C)示出气门停止工作的状态。
图4是可变气门正时机构的构成的示例性剖视图。
图5是油压控制系统的构成的示例图。
图6是发动机的控制装置的构成的示例性方框图。
图7示出减气缸运转区间。
图8是控制器的控制方式的示例性简图。
图9是流程图,示出全气缸运转与减气缸运转之间的切换的相关处理。
图10是从全气缸运转向减气缸运转转变时的时序图。
具体实施方式
下面,参照附图详细地说明示例性的实施方式。
<发动机>
图1示出发动机的简略构成。该发动机E是安装在汽车上的直列四缸发动机。即,该发动机E包括发动机机体100、进气通路200以及排气通路300,该发动机机体100具有直线排列的四个气缸,进气通路200用于将气体引入发动机机体100,排气通路300用于从发动机机体100中排出废气。下面有时将四个气缸从气缸排列方向的一端起依次称作“第一气缸(#1)”、“第二气缸(#2)”、“第三气缸(#3)”以及“第四气缸(#4)”。为了减少燃料消耗,发动机E构成为:对应于发动机E的运转状态,在使所有气缸工作的运转(全气缸运转)与使一半气缸等部分气缸停止工作的运转(减气缸运转)之间切换。
图2示出发动机机体100的剖视简图。发动机机体100包括气缸盖1、气缸体2以及油底壳3,该气缸体2安装在气缸盖1的下侧,该油底壳3安装在气缸体2的下侧。气缸体2具有上缸体21和下缸体22。下缸体22安装在上缸体21的下表面上,油底壳3安装在下缸体22的下表面上。
在上缸体21上,形成有构成各气缸且沿上下方向延伸的四个圆筒状缸膛23(图2中仅示出一个缸膛23)。在上缸体21上装配有气缸盖1,以封住所述缸膛23的上部的开口。在缸膛23的内部,设有活塞24且活塞24沿上下方向自由滑动。活塞24通过连杆25与位于下方的曲轴26相连结。在发动机机体100的内部,由缸膛23的内周壁、活塞24的上表面以及面向缸膛23的气缸盖1的下壁,划分出燃烧室27。
回到图1,在气缸盖1上,设有喷油器4和火花塞5,该喷油器4向各气缸的燃烧室27内喷射燃料(例如以汽油为主要成分的燃料),该火花塞5构成为在规定的点火时刻对喷油器4喷出的燃料与空气的混合气点火。
在气缸盖1上,设有在燃烧室27的上部具有开口的进气道11和排气道12。进气道11使各气缸的燃烧室27与进气通路200连通,排气道12使各气缸的燃烧室27与排气通路300连通。
进气通路200具有与各气缸的进气道11连通的四条独立进气通路201、与各独立进气通路201的上游端部(进气的流动方向上游侧的端部)均相连的缓冲罐202以及从缓冲罐202向上游侧延伸的一条进气管203。在进气管203的中途部,设有节气门204,该节气门204构成为所谓的电子节气门。通过变更节气门204的开度,能够对通过进气管203的气体的流量进行调节。
排气通路300具有与各气缸的排气道12连通的四条独立排气通路301、各独立排气通路301的下游端部(废气的流动方向下游侧的端部)汇合而成的汇合部302以及从汇合部302向下游侧延伸的一条排气管303。
如图2所示,在进气道11上设有进气门13,该进气门13用于打开和关闭进气道11的开口,在排气道12上设有排气门14,该排气门14用于打开和关闭排气道12的开口。进气门13由设在进气凸轮轴41上的进气凸轮部41a驱动,排气门14由设在排气凸轮轴42上的排气凸轮部42a驱动。
具体而言,气门弹簧15、16朝向关闭开口的方向(图2中向上)对进气门13和排气门14施力。在进气门13与进气凸轮部41a之间设有进气摇臂43,该进气摇臂43在大致中央部具有凸轮从动件43a;在排气门14与排气凸轮部42a之间设有排气摇臂44,排气摇臂44在大致中央部具有凸轮从动件44a。
所述进气摇臂43的一端部由油压间隙调节器(Hydraulic Lash Adjuster:HLA)45,排气摇臂44的一端部由油压间隙调节器(Hydraulic Lash Adjuster:HLA)46支承。进气凸轮部41a挤压凸轮从动件43a而使进气摇臂43以其被HLA45支承的一端部为支点摆动;排气凸轮部42a挤压凸轮从动件44a而使排气摇臂44以其被HLA46支承的一端部为支点摆动。像这样摆动的进气摇臂43或排气摇臂44的另一端部分别克服气门弹簧15、16施加的力而按下进气门13或排气门14,进气门13或排气门14向打开开口的方向(图2中为向下)移动。HLA45、46利用油压自动将气门间隙调节为零。
设在第一气缸和第四气缸上的HLA45、46包括分别使进气门13和排气门14停止工作的气门停止机构45d、46d(详情后述)。另一方面,设在第二气缸和第三气缸上的HLA45、46不包括气门停止机构45d、46d。下面有时将前者称为高性能HLA45a、46a,将后者称为标准HLA45b、46b。
通过高性能HLA45a、46a的工作在全气缸运转与减气缸运转之间切换(详情后述)。即,通过与高性能HLA45a、46a连通的供油路径(形成在气缸盖1上)向高性能HLA45a、46a供给已达到规定的过渡油压(工作油压)的油,高性能HLA45a、46a就被油压控制,从而从全气缸运转向减气缸运转切换。
<气门停止机构>
在图3(A)~图3(C)中,示出高性能HLA45a。需要说明的是,除了有无气门停止机构45d这一点,高性能HLA45a的构造实质上与标准HLA45b、46b相同,因此下面以高性能HLA45a为例进行说明。
高性能HLA45a具有枢轴机构45c和气门停止机构45d。枢轴机构45c是公知的HLA的枢轴机构,构成为利用油压将气门间隙自动调节为零。气门停止机构45d是使对应的进气门13或排气门14在工作与停止工作之间切换的机构。
如图3(A)所示,气门停止机构45d具有带底圆筒状的外筒45e、一对锁止销45g、锁止弹簧45h以及空载弹簧45i。其中,枢轴机构45c以沿轴向滑动而突出的状态被收纳在该外筒45e中;该一对锁止销45g既能够插在形成在外筒45e的侧周面上的相向的两个通孔45f中,又能够从两个通孔45f中出来;该锁止弹簧45h朝向外筒45e的半径方向外侧向各锁止销45g施力;该空载弹簧45i被收纳在外筒45e的底部且朝向让枢轴机构45c突出的方向对枢轴机构45c施力。
锁止销45g布置在枢轴机构45c的下端。锁止销45g利用油压工作,且使气门停止机构45d在枢轴机构45c固定而无法位移的锁止状态与枢轴机构45c可沿轴向滑动而位移的非锁止状态之间切换。
图3(A)示出该锁止状态。在锁止状态下,枢轴机构45c以较大的突出量从外筒45e突出,锁止销45g与通孔45f嵌合,由此限制枢轴机构45c朝向外筒45e的轴向移动。在该锁止状态下,枢轴机构45c的顶部与进气摇臂43或排气摇臂44的一端部接触,且作为进气摇臂43或排气摇臂44摆动的支点发挥作用。
也就是说,当气门停止机构45d处于锁止状态时,高性能HLA45a实质上与标准HLA45b、46b相同,对应的进气门13或排气门14正常工作。
另一方面,通过向高性能HLA45a供给压力提高了的油,则如图3(B)的实心箭头所示,规定的油压作用于锁止销45g,锁止销45g就会克服锁止弹簧45h施加的力而向半径方向内侧移动,从而解除锁止销45g与通孔45f的嵌合。其结果是,锁止销45g缩回外筒45e的内部而位于与通孔45f不嵌合的位置,即切换到非锁止状态。
因为空载弹簧45i对枢轴机构45c施力,所以枢轴机构45c处于以较大的突出量从外筒45e突出的状态,但空载弹簧45i施加的力设定得比气门弹簧15、16朝向进气门13和排气门14的关闭方向对进气门13和排气门14施加的力小。因此,在非锁止状态下,凸轮从动件43a、44a分别被进气凸轮部41a或排气凸轮部42a按压后,进气摇臂43或排气摇臂44以进气门13或排气门14的顶部为支点摆动,如图3(C)的空心箭头所示,使枢轴机构45c克服空载弹簧45i施加的力而向外筒45e的外侧位移。
也就是说,当气门停止机构45d处于非锁止状态时,高性能HLA45a不作为HLA发挥作用,对应的进气门13或排气门14停止工作。其结果是,包括所述进气门13和排气门14的气缸无法继续工作而变为气缸停止状态,从而进入所述减气缸运转。在进行减气缸运转的过程中,气门停止机构45d维持非锁止状态。
在气缸盖1的上部安装有凸轮盖47。所述进气凸轮轴41和排气凸轮轴42均由所述气缸盖1和凸轮盖47支承且可旋转。
在进气凸轮轴41的上方,设有进气侧油喷淋器(oil shower)48,另一方面,在排气凸轮轴42的上方,设有排气侧油喷淋器49。所述进气侧油喷淋器48和排气侧油喷淋器49向进气凸轮部41a和排气凸轮部42a与进气摇臂43和排气摇臂44的各凸轮从动件43a、44a接触的部位滴油。
<可变气门正时机构(VVT)>
在发动机机体100上,设有对进气门13和排气门14各自的气门特性(具体而言是开关时刻)进行变更的可变气门正时机构(以下称为“VVT”)。就该发动机E而言,进气侧VVT17是电动驱动式VVT,排气侧VVT18是油压驱动式VVT。
图4示出排气侧VVT18。排气侧VVT18具有近似圆环状的壳体18a和收纳在壳体18a的内部的转子18b。壳体18a与凸轮带轮18c一体化,该凸轮带轮18c与曲轴26联动旋转。转子18b与打开和关闭排气门14的排气凸轮轴42一体化。
在转子18b的外周上,形成有放射状伸出的多个叶片体18d。在壳体18a的内部,形成有收纳各叶片体18d的多个空间,这些空间由叶片体18d划分开来,由此在壳体18a的内部形成多个延迟角工作室18e和提前角工作室18f。
为了变更排气门14的开关时刻,所述延迟角工作室18e和提前角工作室18f中分别供来了压力已提高的油。这样一来,如果延迟角工作室18e的油压高于提前角工作室18f的油压,则转子18b相对于壳体18a的旋转方向反向旋转。即,排气凸轮轴42相对于凸轮带轮18c反向旋转,排气凸轮轴42相对于曲轴的相位角向延迟角方向变化.其结果是,排气门14的开启时刻延迟。
另一方面,如果提前角工作室18f的油压高于延迟角工作室18e的油压,则转子18b朝着与壳体18a的旋转方向相同的方向旋转。即,排气凸轮轴42相对于凸轮带轮18c向同一方向旋转,排气凸轮轴42相对于曲轴的相位角向提前方向变化,其结果是,排气门14的开启时刻提前。
像这样,通过利用排气侧VVT18和进气侧VVT17变更排气门14和进气门13的开启时刻,能够使进气门13的开启期间和排气门14的开启期间的重合量增多或减小,从而通过内部EGR量的增加、抽吸动力损失(pumping lost)的减小等而能够提高耗油性能。需要说明的是,由所述排气侧VVT18和进气侧VVT17变更开启时刻的控制在全气缸运转和减气缸运转两种运转下执行。
在该发动机E中,进气侧VVT17和排气侧VVT18与所述节气门204一起构成用于调节供往各气缸的进气量(进气填充量)的“填充量调节装置”。通过填充量调节装置,能够对各气缸的填充效率进行控制。在下面的记载中,对填充效率进行控制等于对进气填充量进行控制。
<油压控制系统>
图5示出发动机E的油压控制系统。油压控制系统是向HLA45、46以及排气侧VVT18等设置在发动机E上的油压工作装置(利用油压工作的装置)、轴承部等发动机E的润滑部位以规定的油压供油的系统。油压控制系统由所述油压工作装置、油泵81以及油压路径等构成。
(油泵)
油泵81是所谓的变排量式油泵,通过变更其排量能够对油泵81每单位时间喷出的油的流量(喷油量)进行调节。油泵81安装在下缸体22的下表面上,且由曲轴26驱动。油泵81被驱动后开始通过油压路径向各油压工作装置供油。
具体而言,油泵81具有驱动轴81a、转子81b、多个叶片81c、凸轮环81d、弹簧81e、环状部件81f以及壳体81g,该转子81b与驱动轴81a相连结,该多个叶片81c设为从转子81b向半径方向自由进退,该凸轮环81d构成为收纳转子81b和叶片81c,且相对于转子81b的旋转中心的偏心量会被调节,该弹簧81e朝向相对于转子81b的旋转中心的偏心量增大的方向对凸轮环81d施力,该环状部件81f布置在转子81b的内侧,该壳体81g收纳转子81b、叶片81c、凸轮环81d、弹簧81e以及环状部件81f。
驱动轴81a的一端部向壳体81g的外侧突出,省略图示。在该一端部上连结有从动链轮,在该从动链轮上卷绕有正时链条,该正时链条卷绕在曲轴26的驱动链轮上。这样一来,曲轴26驱动转子81b旋转。
当转子81b旋转时,各叶片81c在凸轮环81d的内周面上滑动。这样一来,由转子81b、相邻的两个叶片81c、凸轮环81d以及壳体81g划分出的多个(图5所示的例中为7个)泵室81i分别向叶片81c的滑动方向移动。
在壳体81g上,形成有将油吸入泵室81i的吸入口81j和从泵室81i喷出油的喷出口81k。吸入口81j与机油集滤器81l(浸渍于贮存在油底壳3的油中)相连,当转子81b被驱动而旋转时,贮存在油底壳3的油经机油集滤器81l从吸入口81j被吸入泵室81i(具体而言是多个泵室81i中离吸入口81j较近一侧的一个泵室81i)内。另一方面,喷出口81k与油压路径相连,就从吸入口81j吸入的油而言,当吸入该油的泵室81i移动到离喷出口81k较近一侧时,从喷出口81k向油压路径喷出该油。
凸轮环81d由壳体81g支承且绕规定的支点摆动。弹簧81e朝向摆动方向的一个方向对凸轮环81d施力。在凸轮环81d与壳体81g之间,划分出有油供来的压力室81m,压力室81m内的油的油压作用于凸轮环81d。该油压朝向摆动方向的另一方向对凸轮环81d施力。因此,凸轮环81d对应于弹簧81e施加的力和压力室81m的油压之间的平衡关系而摆动,从而决定凸轮环81d相对于转子81b的旋转中心的偏心量。对应于凸轮环81d的偏心量,油泵81的排量发生变化,喷油量发生变化。例如,当从压力室81m排出油而使凸轮环81d偏心到摆动方向的一端时,相对于离吸入口81j较近一侧的泵室81i的排量,离喷出口81k较近一侧的泵室81i的排量最小,省略图示。在此情况下,油的喷出压力最小,其结果是,喷油量也最小。另一方面,当向压力室81m供给足够量的油而使凸轮环81d偏心到摆动方向的另一端时,相对于离吸入口81j较近一侧的泵室81i的排量,离喷出口81k较近一侧的泵室81i的排量最大。在此情况下,油的喷出压力最大,因此喷油量也最大。
(油压路径)
油压路径由油压管道、穿设在气缸体2等中的流路形成。具体而言,油压路径由在气缸体2中沿气缸排列方向延伸的主油道50(也参照图2)、从主油道50分支出来的控制压力路径54、连接油泵81与主油道50的第一连通路径51、从主油道50延伸到气缸盖1的第二连通路径52、在气缸盖1中且进气侧与排气侧之间大致沿水平方向延伸的第三连通路径53以及从第三连通路径53分支出来的第一到第五供油路径55~59等构成。
第一连通路径51与油泵81的喷出口81k和主油道50的中间部位相连。在第一连通路径51上,从油泵81一侧起依次设有机油滤清器82和机油冷却器83。这样一来,从油泵81喷到第一连通路径51中的油就会在机油滤清器82中被过滤。过滤后的油在机油冷却器83中被调节油温之后,流入主油道50的中间部位。
在主油道50上且四个活塞24的背面侧连接有喷油的喷油器71,该喷油器71沿气缸排列方向彼此留有间距(也参照图2)。喷油器71具有止回阀和喷嘴,当受到规定值以上的油压作用时,止回阀开启,而从喷嘴喷油。利用从喷油器71喷出的油,能够促进各活塞24冷却。
而且,在主油道50上连接有分支路径,该分支路径也沿气缸排列方向彼此留有间距,且向支承曲轴26的五个轴承部29和四个连杆25的轴承部72供油。主油道50的一端侧是与一条分支路径相连的终端,主油道50的另一端侧与控制压力路径54、第二连通路径52、具有供油部73和喷油器74的分支路径相连,该供油部73向油压式链条张紧器(未图示)供油,该喷油器74向正时链条喷油。
主油道50中不断地有油供给进来。在主油道50的另一端侧,设有检测主油道50中的油的油压的油压传感器50a。根据该油压传感器50a的检测值,控制油压路径的油压(详情后述)。
控制压力路径54与油泵81的压力室81m相连。在控制压力路径54上,设有供油部73、机油滤清器54a以及油控制阀(喷出量调节装置)84。通过控制压力路径54并在机油滤清器54a中被过滤的油由油控制阀84调节油压之后,流入油泵81的压力室81m。由油控制阀84调节压力室81m的压力乃至凸轮环81d的偏心量。如上所述,如果调节凸轮环81d的偏心量,油泵81的喷油量就会增加或减少。也就是说,等于油控制阀84在调节油泵81的喷油量。
油控制阀84是线性电磁阀。对应于输入的控制信号的占空比(={通电时间/(通电时间+非通电时间)}×100%),油控制阀84对供往压力室81m的油的流量进行调节。占空比越小,供往压力室81m的油量越少。因此,喷油量(泵流量)随着占空比减小而增大。占空比为零时,喷油量为最大量。通过油控制阀84,能够调节从油泵81向油压路径喷出的油的油压。
在该发动机E中,油控制阀84与所述油泵81一起构成“供油装置”。该供油装置向与气门停止机构45d、46d相连的油压路径喷油并对该油的油压进行调节。
第二连通路径52与第三连通路径53连通,主油道50的油通过第二连通路径52流入第三连通路径53。流入第三连通路径53的油经第三连通路径53,分配到位于气缸盖1的进气侧的第一供油路径55、位于排气侧的第二供油路径56和第三供油路径57、位于特定气缸附近的第四供油路径58和第五供油路径59。
在第一供油路径55上,连接有进气侧的凸轮轴41的供油部91、92、高性能HLA45a的枢轴机构45c、标准HLA45b、进气侧的油喷淋器48以及进气侧VVT17的滑动部的供油部93。
在第二供油路径56上,连接有排气侧的凸轮轴42的供油部94、95、高性能HLA46a的枢轴机构46c、标准HLA46b以及排气侧的油喷淋器49。
在第三供油路径57上,利用第一换向阀96的开关能够调节通过机油滤清器57a和第一换向阀96供往延迟角工作室18e和提前工作室18f的油的量。其中,该第一换向阀96与排气侧VVT18(具体而言是延迟角工作室18e和提前角工作室18f)和排气侧的凸轮轴42的供油部94相连。即,利用第一换向阀96控制排气侧VVT18工作。
第四供油路径58通过机油滤清器58a和第二换向阀97与第一气缸的高性能HLA45a、46a的气门停止机构45d、46d相连。利用第二换向阀97调节供往第一气缸的气门停止机构45d、46d的油的量。即,利用第二换向阀97控制第一气缸的气门停止机构45d、46d工作。第二换向阀97是用于从油压路径向气门停止机构45d、46d供油的“控制阀”的示例。
第五供油路径59通过机油滤清器59a和第三换向阀98与第四气缸的高性能HLA45a、46a的气门停止机构45d、46d相连。利用第三换向阀98调节供往第四气缸的气门停止机构45d、46d的油的量。即,利用第三换向阀98控制第四气缸的气门停止机构45d、46d工作。与第二换向阀97同样,第三换向阀98也是“控制阀”的示例。
供给到发动机E各处的油在完成冷却和润滑之后,通过未图示的泄油路径滴到油底壳3内,并被油泵81再次吸入。像这样,油压控制系统边使油循环,边向油压工作装置和发动机E的循环部位以规定的油压供油。
需要说明的是,在油压路径中流动的油会产生由摩擦阻力等引起的压力损失,因此下游侧的油压往往低于上游侧的油压。并且,路径越长,该降低量越容易变大。路径越长,油压的响应性也越差,因此即使使油泵81的喷出量发生变化,也未必能够立即使所有油压工作装置中都达到所需油压。
(控制器)
图6是发动机E的控制装置的构成的示例。该控制装置包括用于使发动机E运转的控制器60。控制器60是基于公知的微型计算机的PCM(动力总成控制模块:PowertrainControl Module)。
控制器60具有处理器、存储器等硬件和控制程序、控制数据等软件,其不仅对油压控制系统进行控制,还对发动机整体进行综合控制。如图5和图6所示,控制器60与各种传感器50a、61~67相连。传感器50a、61~67向控制器60输出表示各自的检测结果的信号。
例如,除了所述油压传感器50a以外,检测曲轴26的旋转角度的曲轴转角传感器61、检测发动机E吸入的空气的流量的空气流量传感器62、检测油压路径中流动的油的温度的油温传感器63、检测进气凸轮轴41和排气凸轮轴42各自的旋转相位的凸轮转角传感器64、检测发动机E的冷却液的温度的液温传感器65、检测缓冲罐202内的压力的进气压力传感器66以及检测未图示的加速踏板的踩踏操作量(油门开度)的油门开度传感器67等也向控制器60输入信号。
控制器60根据来自曲轴转角传感器61的信号获取发动机转速,根据来自空气流量传感器62的信号获取发动机负荷,根据来自凸轮转角传感器64的信号获取进气侧VVT17和排气侧VVT18的工作角。
控制器60根据这些信号判断发动机E的运转状态,并根据判断出的运转状态,计算各致动器的控制量。控制器60生成与计算出的控制量对应的控制信号,并向致动器输出该控制信号,该致动器包括喷油器4、火花塞5、节气门204、进气侧VVT17、构成油压控制系统的油控制阀84、第一换向阀96、第二换向阀97以及第三换向阀98等。控制器60通过这些致动器控制发动机E运转。
<基本控制>
例如控制器60为了实现与油门开度传感器67的检测结果即油门开度对应而设的要求扭矩(Requested Torque)而变更节气门204的开度。
具体而言,控制器60根据各传感器的检测结果,把握发动机E的运转状态,并设定与该运转状态对应的要求扭矩。并且,控制器60求出为实现该要求扭矩而需要的填充效率即要求填充效率,并求出实现该要求填充效率所需要的进气通路200内的空气量(要求空气量)。要求空气量是根据要求填充效率和发动机E的运转状态计算出来的。
然后,控制器60根据要求空气量、当前进气通路200内的空气量以及从进气通路200内吸入气缸的空气流量,求出通过节气门204的空气流量的目标值,为了实现该目标值而对节气门204的开度进行调节。
另一方面,控制器60根据所述要求填充效率等,决定供往各气缸的燃料量。控制器60控制火花塞5在规定的点火时刻对供给到各气缸中的燃料与空气的混合气点火。具体而言,在控制器60中,事先存储有与发动机转速和发动机负荷对应的映射,控制器60根据该映射决定与发动机转速和发动机负荷对应的点火时刻,并根据进气压力传感器66的检测结果等对该点火时刻进行校正。
点火时刻设为使各气缸间分别错开180°CA相位的时刻。在该发动机E中,进行全气缸运转时,按照第一气缸→第三气缸→第四气缸→第二气缸的顺序点火。
<油压控制>
控制器60通过对油控制阀84输出控制信号,来调节油泵81的喷出量(喷油量)。控制器60通过该控制信号调节喷油量,由此对供往气门停止机构45d、46d等各油压工作装置的油压进行控制。
具体而言,控制器60生成并输出控制信号,该控制信号使油压传感器50a检测出的油压达到与发动机E的运转状态对应而设的油压(目标油压),控制器60通过调节油控制阀84的开度来调节油泵81的喷油量。下面将这样的油压控制称为“反馈控制”。
在反馈控制中,例如,通过将气门停止机构45d、46d工作(按入锁止销45g)所需要的油压(过渡油压)设为目标油压,能够使油压达到该过渡油压。
下面说明油压的反馈控制的具体例,即如何使油压达到过渡油压。
控制器60对照对应的映射获取气门停止机构45d、46d工作所需要的过渡油压。该映射事先存储到存储器中。控制器60将该过渡油压设为目标油压。
然后,控制器60根据油从油泵81流到油压传感器50a的位置时的油压降低量来使目标油压增大,由此计算修正目标油压。油压降低量事先存储到存储器中。控制器60将修正目标油压转换为油泵81的流量(喷油量),并获取目标流量(目标喷出量)。
接着,控制器60根据各油压工作装置的消耗流量对目标流量进行校正。具体而言,控制器60将使气门停止机构45d、46d工作的情况下的气门停止机构45d、46d的预测工作量转换为流量,并获得气门停止机构45d、46d工作时消耗的流量(消耗流量)。
而且,控制器60根据油压反馈量对目标流量进行校正。喷油量增加或减少时,因油泵81的响应延迟,油压传感器50a检测出的油压(实际油压)对目标油压的变化的跟随就会出现延迟。这样的油压的响应延迟所引起的实际油压的变化能够事先通过实验等预测出来,像这样预测出来的油压(预测油压)存储在存储器中。控制器60求出对应于该预测油压与实际油压的偏差的值(油压反馈量),并用该油压反馈量对目标流量进行校正。这样一来,能够顺利地使实际油压与目标油压一致。
控制器60通过将像这样经过校正的目标流量(校正目标流量)和发动机E的转速与占空比映射进行对照,来设定目标占空比,并向油控制阀84发送该控制信号。这样一来,油泵81按照规定量喷油,将油压路径(尤其是主油道50)的油压调节到目标油压。
<气缸数量的控制>
该发动机E构成为:对应于其运转状态,在使所有气缸(第一到第四气缸)工作而进行燃烧的全气缸运转与使部分气缸(第一气缸和第四气缸)停止工作且在剩余气缸(第二气缸和第三气缸)中进行燃烧的减气缸运转之间切换。
具体而言,如图7所示,当发动机E的运转状态在转速相对较低的特定运转区间A1(减气缸运转区间)内时,执行所述减气缸运转。当发动机E的运转状态在除去该减气缸运转区间A1以外的残余运转区间A2内时,执行通常的全气缸运转。如果执行减气缸运转,则在第一气缸和第四气缸中禁止火花塞5工作,其结果是,像第一气缸(停止工作)→第三气缸(工作)→第四气缸(停止工作)→第二气缸(工作)这样,按照相隔一个气缸的顺序发生燃烧。
此外,还对应于水温在全气缸运转与减气缸运转之间切换,省略图示。例如,发动机E以规定的转速且规定的负荷行驶,在发动机E暖机而使水温上升的情况下,当该水温低于规定的温度时执行全气缸运转,当水温在规定的温度以上时执行减气缸运转。
具体而言,在进行全气缸运转的过程中,例如,当控制器60判断发动机E的运转状态进入减气缸运转区间A1后,使减气缸标志成立,从全气缸运转向减气缸运转转变(详情后述)。
此处,进行减气缸运转时,工作的气缸的数量减少,因此为了输出与全气缸运转时一样大的扭矩,需要使每个气缸的输出扭矩都比全气缸运转时大。其结果是,进行减气缸运转时,需要使每个气缸的燃料量增加,因此考虑到混合气的空燃比,与燃料量一样,也需要使供往各气缸内的气体的量(进气填充量)增加。就该发动机E而言,进行减气缸运转时停止工作的是所有全气缸中的一半气缸,因此需要使燃料量和进气填充量都增加到两倍。
然而,因为进气填充量的变化存在延迟,所以如果减气缸标志一成立就停止第一气缸和第四气缸的燃烧,则会导致第二气缸和第三气缸输出不足,可能引起扭矩冲击。
并且,一开始是通过气门停止机构45d、46d的工作来实现向减气缸运转的切换,为了使气门停止机构45d、46d工作,例如需要达到过渡油压且该过渡油压设定得比维持减气缸运转所需要的油压(维持油压)高。与进气填充量同样,油压的变化存在延迟,因此很难做到减气缸标志一成立就立即让气门停止机构45d、46d工作。
于是,在该发动机E中,即使减气缸标志成立,也不会立即开始进行减气缸运转,而是边继续进行全气缸运转,边进行向减气缸运转切换的准备。具体而言,控制器60所做的向减气缸运转切换的准备是:使进气填充量增加和使油压上升。
具体而言,控制器60使每个气缸的进气填充量比全气缸运转进入稳定时的多,并利用所述反馈控制,使在油压路径中流动的油的油压上升到过渡油压。
控制器60在完成准备控制后,通过开启第二换向阀97和第三换向阀98这两个阀,将被调节到过渡油压的油供往气门停止机构45d、46d,由此使气门停止机构45d、46d工作。
像这样,向气门停止机构45d、46d供油之前,需要事先使该油的油压上升到过渡油压。迄今,进行准备控制时,通常做法是:使进气填充量开始增加的同时,使油压开始上升,二者都结束后,向气门停止机构45d、46d供油。
然而,一般而言,进气等气体增加所需的时间与油压上升所需的时间之间存在偏差。因此,本申请的发明人等发现:在如前述进行控制的情况下,该偏差可能导致发动机E的耗油性能变差。
尤其是在低转速区间,油泵81每单位时间的喷出量下降,因此转速越低油压上升得越慢。另一方面,如图7所示,减气缸运转基本在低转速侧的运转区间进行,因此从全气缸运转向减气缸运转转变时,相对于进气填充量增加所需的时间,达到工作油压所需的时间往往较长。
其结果是,如上所述,如果在使油压开始上升的同时,使进气填充量开始增加,则可能在达到过渡油压之前,进气填充量的增加就已经结束。在此情况下,控制器60会在进气填充量已增加的状态下继续进行全气缸运转,直到达到过渡油压为止。
另一方面,在该发动机E中,边使进气填充量增加边继续进行全气缸运转时,为了避免扭矩冲击发生,在使进气填充量增加的同时,使点火时刻暂时延迟(详情后述)。通常情况下,如果使点火时刻延迟,发动机的燃烧效率就会下降。为了保证耗油性能,需要尽可能地缩短延迟期间。
然而,如上所述,如果在达到过渡油压之前,进气填充量的增加结束,就会继续进行全气缸运转,因此要抑制扭矩冲击发生,就不得不使点火时刻也继续延迟。这样一来,达到过渡油压的过程中出现延迟,延迟期间就相应地变长。这会导致耗油性能变差,从这一点看并非优选。为了缩短延迟期间,需要在进气填充量的增加结束之后,立即尽快地开始进行减气缸运转。
于是,在该发动机E的准备控制中,在使进气填充量增加之前,先使油压开始上升,当油压上升到规定的判断值时,再使进气填充量开始增加。
具体而言,使气门停止机构45d、46d工作时,控制器通过对油控制阀84输出控制信号,来开始进行以过渡油压为目标油压的反馈控制。然后,当油压传感器50a检测出的实际油压上升到设在过渡油压以下的规定的判断值时,控制器60通过对进气侧VVT17、排气侧VVT18以及节气门204等输出控制信号,来使进气填充量开始增加。这样一来,与全气缸运转进入稳态时的进气填充量相比,尤其是开始使油压上升时的进气填充量相比,进气填充量增加。
在该准备控制中,相对于油压的上升,使进气填充量开始增加的时刻延迟。这样一来,相对于进气填充量的增加结束的时刻,能够使达到工作油压的时刻提前。因此,即使油压的上升出现偏差,也能够在进气填充量的增加结束之后,立即尽快地开始进行减气缸运转。
需要说明的是,能够通过变更判断值的设定来适当地变更进气填充量开始增加的时刻。在该发动机E中,判断值的大小与过渡油压相等。也就是说,在本实施方式中,在已达到过渡油压的条件下,使进气填充量开始增加。
<气缸数控制的具体流程>
图8是控制器60的控制方式的示例。如图8所示,控制器60在四气缸模式、四气缸→二气缸转变模式、二气缸模式、二气缸→四气缸转变模式之间互相切换。
具体而言,在四气缸模式下,进行全气缸运转(尤其是稳态运转)。在四气缸→二气缸转变模式下,执行从全气缸运转向减气缸运转转变的相关处理。在二气缸模式下,进行减气缸运转(尤其是稳态运转)。在二气缸→四气缸转变模式下,执行从减气缸运转恢复到全气缸运转的相关处理。
更具体而言,在四气缸→二气缸转变模式下,依次进行预备阶段和切换阶段的处理。其中,在预备阶段,边继续进行全气缸运转,边执行所述准备控制;在切换阶段,通过使气门停止机构45d、46d等工作,完成从全气缸运转向减气缸运转的转变。预备阶段由用于使油压上升的油压预备阶段和用于使进气填充量增加的空气预备阶段构成。此处,油压预备阶段是“第一步骤”的示例,空气预备阶段是“第二步骤”的示例,切换阶段是“第三步骤”的示例。
图9是流程图的示例,表示全气缸运转与减气缸运转之间的切换的相关处理,图10是从全气缸运转向减气缸运转转变时的时序图的示例。下面,参照图8~图10,对气缸停止工作的相关控制的具体流程进行说明。需要说明的是,在图10所示的时序图中,发动机E的要求扭矩保持一定,省略图示。
控制器60随发动机E起动而开始图9所示的控制。发动机E起动后,控制器60利用四气缸模式开始进行全气缸运转(步骤S1)。
在进行全气缸运转的过程中,控制器60对发动机E的运转状态进行监控。具体而言,控制器60根据各传感器的检测结果,把握当前的运转状态,并将该运转状态与图7所示的映射等进行对照,由此判断所述减气缸标志是(标志ON)否(标志OFF)成立(步骤S2)。如果减气缸标志不成立(步骤S2:否),则控制器60返回步骤S1。也就是说,只要减气缸标志不成立,控制器60就继续维持四气缸模式。
另一方面,如果在步骤S2中减气缸标志成立,则如图10的时间t1所示,控制器60为了从全气缸运转向减气缸运转转变而从四气缸模式向四气缸→二气缸转变模式切换。具体而言,控制器60在切换到四气缸→二气缸转变模式后,开始进入油压预备阶段(步骤S3)。
在步骤S3中,控制器60将目标油压设为过渡油压,并向油控制阀84输出控制信号。这样一来,开始进行油压的反馈控制,提高在油压路径中流动的油的压力。需要说明的是,在油压预备阶段当中,如图10的燃料喷射(#1、#4)所示,继续进行全气缸运转。
在油压预备阶段当中,控制器60根据发动机E的运转状态,判断减气缸标志是否依然成立(步骤S4)。如果减气缸标志不成立(步骤S4:否),则例如在转变到油压预备阶段之后,发动机E的运转状态脱离图7的减气缸运转区间A1时,控制器60返回步骤S1。在此情况下,终止向减气缸运转的转变,返回四气缸模式下的稳态运转。另一方面,如果减气缸标志成立(步骤S4:是),则进入步骤S5,对实际油压与判断值进行比较。判断值是预设值,且存储在控制器60中。如上所述,在该发动机E中,判断值与过渡油压相等。
具体而言,在步骤S5中,控制器60判断实际油压(参照图10最下层的实线)是否在判断值(参照图10最下层的虚线)以上。如果该判断为否(步骤S5:否),控制器60则返回步骤S3,对发动机E的运转状态进行监控,并继续使油压上升。另一方面,如果实际油压在判断值以上,也就是说,如图10的时间t2所示,油压上升结束后,控制器60从油压预备阶段向空气预备阶段转变(步骤S6)。
为了在从全气缸运转转变到减气缸运转之后,避免扭矩冲击发生,需要使全气缸运转中和减气缸运转中输出扭矩保持一定。因此,控制器60从四气缸模式向二气缸模式转变时,使在各气缸中生成的混合气的量增加。为了使混合气的量增加,需要对应于发动机E的要求扭矩和空燃比,使进气填充量和燃料量增加。使进气填充量增加时利用的是填充效率。
于是,在步骤S6中,控制器60将要求填充效率(参照图10的上侧起第二层到第三层的虚线)设为全气缸运转进入稳态时的两倍,并决定与该设定对应的进气门13和排气门14的开关时刻的目标值。为了实现该目标值,控制器60对进气侧VVT17和排气侧VVT18输出控制信号。这样一来,如图10的上侧起第二层到第三层所示的图表的实线所示,填充效率开始增加。此处,通过进气侧VVT17和排气侧VVT18的控制实现的实际的填充效率(实际填充效率)与要求填充效率之间的偏差通过节气门204消除。
即,构成为电子节气门的节气门204的响应性比进气侧VVT17和排气侧VVT18优异。于是,对于进气侧VVT17和排气侧VVT18,首先赋予其基础目标值,根据空气流量传感器62的检测结果来调节节气门204的开度,由此消除输入该目标值后所实现的要求效率与要求填充效率之间的偏差。这样一来,能够以良好的精度实现要求填充效率。需要说明的是,与油压预备阶段同样,在空气预备阶段当中,继续进行全气缸运转。
随进气填充量的增加,控制器60使供往各气缸的燃料量也增加。燃料量的目标值根据发动机E的要求扭矩决定,每个气缸的目标值设在全气缸运转进入稳态时的两倍。
然而,如上所述,在空气预备阶段当中,继续进行全气缸运转,因此如果使进气填充量和燃料量增加,气缸内生成的混合气就会增加,发动机E整体的输出扭矩会相应地暂时增大,可能引起扭矩冲击。
于是,在该发动机E中,在空气预备阶段,为了使每个气缸的输出扭矩减小,控制器60使点火时刻与全气缸运转进入稳态时(具体而言是油控制阀84使油压开始上升的时刻)相比延迟。具体而言,控制器60决定一点火时刻(例如MBT以后的时刻),该点火时刻保证即使边使进气填充量增加边继续进行全气缸运转,发动机E整体的输出扭矩也大致保持一定,控制器60向火花塞5输出与该点火时刻对应的控制信号。这样一来,能够同时做到使进气填充量增加和抑制扭矩冲击。
在空气预备阶段当中,控制器60根据发动机E的运转状态,判断减气缸标志是否依然成立(步骤S7)。如果减气缸标志不成立(步骤S7:否),则例如在转变到空气预备阶段之后,发动机E的运转状态脱离图7的减气缸运转区间A1时,控制器60返回步骤S1。在此情况下,终止向减气缸运转转变,返回四气缸模式下的稳态运转。另一方面,如果减气缸标志成立(步骤S7:是),则进入步骤S8,对根据发动机E的运转状态推测出的实际的填充效率(实际填充效率)与要求填充效率进行比较。
具体而言,在步骤S8中,控制器60判断实际填充效率是否在要求填充效率以上。此处,实际填充效率根据空气流量传感器62的检测结果和事先规定的映射等求出。如果该判断为否(步骤S8:否),则控制器60返回步骤S6,对发动机E的运转状态进行监控,并继续使进气填充量增加。另一方面,如图10的时间t3所示,当实际填充效率在要求填充效率以上时,也就是说,当进气填充量的增加结束时,控制器60从四气缸→二气缸转变模式的空气预备阶段向该模式的切换阶段转变(步骤S9)。
在步骤S9中,控制器60通过开启第二换向阀97和第三换向阀98,将已达到过渡油压的油供往气门停止机构45d、46d。这样一来,气门停止机构45d、46d接受油压而工作,由此气门停止机构45d、46d从锁止状态变为非锁止状态,使第一气缸和第四气缸停止工作。
控制器60在开启第二换向阀97和第三换向阀98的同时,使第一气缸和第四气缸的喷油器4和火花塞5停止工作。另一方面,控制器60使第二气缸和第三气缸的喷油器4和火花塞5继续工作。在第二气缸和第三气缸中,火花塞5解除点火时刻的延迟(具体而言是使点火时刻与全气缸运转进入稳态时的时刻相同)。
像这样,控制器60使发动机E从全气缸运转向减气缸运转转变。如图10的时间t4所示,当向减气缸运转的转变结束后,控制器60从四气缸→二气缸转变模式向二气缸模式切换,开始进行二气缸模式下的减气缸运转(步骤S10)。
在进行减气缸运转的过程中,控制器60对发动机E的运转状态进行监控。具体而言,控制器60根据各传感器的检测结果,把握当前的运转状态,并将该运转状态与图7所示的映射等进行对照,由此判断所述减气缸标志是否依然成立(步骤S11)。如果减气缸标志成立(步骤S11:是),则控制器60返回步骤S10。也就是说,只要减气缸标志成立,控制器60就继续维持二气缸模式。
需要说明的是,在进行减气缸运转的过程中,气门停止机构45、46d的要求油压(也称为维持油压)设为比全气缸运转进入稳态时的油压大且比过渡油压小的值。如图10所示,在油压路径中流动的油的油压被调节为该维持油压。
另一方面,如图10的时间t5所示,当在步骤S11中减气缸标志不成立时,控制器60为了从减气缸运转恢复到全气缸运转而从二气缸模式向二气缸→四气缸转变模式切换(步骤S12)。
在二气缸→四气缸转变模式下,控制器60通过使第一气缸和第四气缸的喷油器4和火花塞5重新开始工作或使VVT17、18工作,来进行用于恢复到全气缸运转的准备,并通过使气门停止机构45d、46d从非锁止状态回到锁止状态,而如图10的时间t6所示,使第一气缸和第四气缸重新开始工作。
像这样,控制器60使发动机E从减气缸运转恢复到全气缸运转。当发动机E恢复到全气缸运转后,控制器60从二气缸→四气缸转变模式回到四气缸模式(步骤S1),重新开始进行四气缸模式下的全气缸运转。
<总结>
正如以上说明的那样,当油压上升到规定的判断值之后,该控制装置使进气填充量开始增加。能够对应于判断值的设定,来使进气填充量开始增加的时刻延迟。这样一来,由图10可以看出,能够使达到过渡油压的时刻比进气填充量的增加结束的时刻提前。因此,即使油压的上升出现偏差,也能够在进气填充量的增加结束之后,立即尽快地开始进行减气缸运转。其结果是,能够在从全气缸运转向减气缸运转转变时,抑制耗油性能变差。
尤其是在该控制装置中,将规定的进气填充量开始增加的时刻的判断值设为与过渡油压相等的值。这样一来,如图8~图10所示,在四气缸→二气缸转变模式下,能够依次逐个进行用于使油压达到过渡油压的油压预备阶段的处理和用于使进气填充量增加的空气预备阶段的处理。能够在进气填充量的增加结束之前,可靠地使油压达到过渡油压,因此在进气填充量的增加结束后,能够立即开始进行减气缸运转,而非继续进行全气缸运转。因此,有利于使从全气缸运转向减气缸运转的转变稳定,抑制耗油性能变差。
(其他实施方式)
在所述实施方式中,将规定进气填充量开始增加的时刻的判断值设为与过渡油压相等的值,但并不限于该结构。判断值只要是过渡油压以下的值即可。例如,判断值还可以采用用过渡油压乘以规定的比率(例如0.8~0.9左右)而得到的值。
-符号说明-
100 发动机机体
200 进气通路
204 节气门(填充量调节装置)
4 喷油器
5 火花塞
13 进气门
14 排气门
17 进气侧VVT(填充量调节装置)
18 排气侧VVT(填充量调节装置)
45d 气门停止机构
46d 气门停止机构
50a 油压传感器
60 控制器
81 油泵(供油装置)
84 油控制阀(供油装置)
97 第二换向阀(控制阀)
98 第三换向阀(控制阀)
E 发动机

Claims (6)

1.一种发动机的控制装置,所述发动机具有多个气缸,且构成为在使多个该气缸全部工作的全气缸运转与使多个所述气缸中的一部分所述气缸停止工作的减气缸运转之间切换,该发动机的控制装置的特征在于:
该发动机的控制装置包括气门停止机构、供油装置、控制阀、填充量调节装置、控制器以及油压传感器,在已达到规定的过渡油压的油供来时,所述气门停止机构工作而使所述发动机从所述全气缸运转向所述减气缸运转切换,
所述供油装置构成为向与所述气门停止机构相连的油压路径喷油并对该油的油压进行调节,
所述控制阀从所述油压路径向所述气门停止机构供油,
所述填充量调节装置对进气填充量进行调节,该进气填充量表示供往多个所述气缸中的各个所述气缸的气体的量,
所述控制器与所述供油装置、所述控制阀以及所述填充量调节装置分别相连,且构成为通过分别向所述供油装置、所述控制阀以及所述填充量调节装置输出控制信号来使所述发动机运转,
所述油压传感器与所述控制器相连,且对在所述油压路径中流动的油的油压进行检测,并向所述控制器输出表示该检测结果的信号;
为了使由所述油压传感器检测出的油压上升到所述过渡油压,所述控制器向所述供油装置输出控制信号,然后,所述控制器向所述控制阀输出控制信号,将已被调节到该过渡油压的油供往所述气门停止机构而让所述气门停止机构工作;
在所述控制器向所述供油装置输出控制信号以后,在由所述油压传感器检测出的油压上升到被设定得比维持所述减气缸运转所需要的维持油压高的油压、即所述过渡油压时,所述控制器对所述填充量调节装置输出控制信号,以便使所述进气填充量比该油压开始上升时的所述进气填充量多,在所述进气填充量的增加完成的情况下,将已达到所述过渡油压的油供往所述气门停止机构。
2.根据权利要求1所述的发动机的控制装置,其特征在于:
如果在让所述气门停止机构工作时,所述油压传感器检测出的油压上升到所述过渡油压,所述控制器就对所述填充量调节装置输出控制信号。
3.根据权利要求1所述的发动机的控制装置,其特征在于:
所述供油装置具有变排量式油泵和油控制阀,
所述油控制阀与所述控制器相连,且构成为通过接收该控制器的控制信号来调节所述油泵的喷油量,而对该油的油压进行控制。
4.根据权利要求1所述的发动机的控制装置,其特征在于:
该发动机的控制装置包括火花塞,所述火花塞与所述控制器相连,且构成为接收该控制器的控制信号,而在规定的点火时刻对所述气缸内的混合气点火,
在让所述气门停止机构工作时,为了通过使所述点火时刻比所述供油装置使油压开始上升的时刻延迟来减小每个气缸的输出扭矩,所述控制器对所述火花塞输出控制信号。
5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的发动机的控制装置,其特征在于:
所述填充量调节装置具有可变气门正时机构和节气门,
所述可变气门正时机构设在多个所述气缸的各所述气缸上,且对各气缸的进气门和排气门的开关时刻进行变更,
所述节气门设在连接在多个所述气缸上的进气通路上,且对通过该进气通路的气体的流量进行调节。
6.一种发动机的控制方法,所述发动机具有多个气缸,且构成为在使多个该气缸全部工作的全气缸运转与使多个所述气缸中的一部分所述气缸停止工作的减气缸运转之间切换,
所述发动机的控制装置包括气门停止机构、供油装置、控制阀、填充量调节装置、控制器以及油压传感器,在已达到规定的过渡油压的油供来时,所述气门停止机构工作而使所述发动机从所述全气缸运转向所述减气缸运转切换,
所述供油装置构成为向与所述气门停止机构相连的油压路径喷油并对该油的油压进行调节,
所述控制阀从所述油压路径向所述气门停止机构供油,
所述填充量调节装置对表示供往多个所述气缸中的各个所述气缸内的气体的量的进气填充量进行调节,
所述控制器与所述供油装置、所述控制阀以及所述填充量调节装置分别相连,且构成为通过向所述供油装置、所述控制阀以及所述填充量调节装置分别输出控制信号来使所述发动机运转,
所述油压传感器与所述控制器相连,且对在所述油压路径中流动的油的油压进行检测,并向所述控制器输出表示该检测结果的信号,该发动机的控制方法的特征在于:
在让所述气门停止机构工作时,执行第一步骤、第二步骤以及第三步骤,
在所述第一步骤中,使在所述油压路径中流动的油的油压达到所述过渡油压,
在所述第二步骤中,在开始所述第一步骤之后,在由所述油压传感器检测出的油压上升到被设定得比维持所述减气缸运转所需要的维持油压高的油压、即所述过渡油压时,便使所述进气填充量与该油压开始上升时的所述进气填充量多,
在第三步骤中,在所述第一步骤和所述第二步骤都结束后,将被调节到所述工作油压的油供往所述气门停止机构。
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