TW201831772A

TW201831772A - 內燃機系統

Info

Publication number: TW201831772A
Application number: TW107103972A
Authority: TW
Inventors: 杉平成広; 足立憲保; 佐佐木介; 河井孝吉; 大郁; 定金伸治; 杉原寛之
Original assignee: 日商豐田自動車股份有限公司
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2018-09-01
Also published as: EP3364001A1; CA2993856A1; CN108442993B; JP6540729B2; EP3364001B1; BR102018003057A2; MX2018001919A; PH12018050016A1; CN108442993A; US10465573B2; RU2018103372A3; US20180230869A1; JP2018132008A; RU2018103372A; AU2018200810A1; KR20180094796A

Abstract

在一種在引擎的啟動時間會選擇大凸輪作為驅動凸輪的系統中，當一引擎停止要求被輸出時，它會判斷是否有小凸輪被選作為該驅動凸輪的小凸輪汽缸。在判定有一小凸輪汽缸情形中，一用來將驅動凸輪從該小凸輪切換至該大凸輪的切換指令被輸出。當一引擎啟動要求被輸出時，上述的判斷再次被實施。在判定有一小凸輪汽缸情形中，該切換指令再次被輸出至所有螺線管致動器。此外，噴油器的驅動被暫停直到所有汽缸的該驅動凸輪的切換操作都被完成為止。

Description

內燃機系統

[0001] 本發明係有關於一種內燃機系統。

[0002] 日本專利第5404427號揭露一種閥操作裝置，其包括一設置在一引擎的凸輪軸上的凸輪推桿(cam carrier)和一將該凸輪推桿滑移於該凸輪軸的軸方向上的伺服機構。該凸輪推桿包括三種凸輪，其具有不同的凸輪輪廓且能夠驅動一進氣閥。一具有預定的形狀的溝槽被形成在該凸輪推桿的外周面上。該具有預定的形狀的溝槽包括一相對於該凸輪軸的軸線傾斜的斜的部分。該伺服機構操作，用以將一能夠與該凸輪推桿上的溝槽嚙合的嚙合元件從一預定的縮回位置推出、或將該嚙合元件返回至該預定的縮回位置。當該嚙合元件沿著上述斜的部分被移動時，該凸輪推桿被滑移於該凸輪軸的該軸方向上。依據此一閥操作裝置，可將一驅動該進氣閥的凸輪(其在下文中被稱為“驅動凸輪”)在所想要的時機切換至一所想要的凸輪。

[0003] 順帶一提地，在使用上述驅動凸輪切換的該引擎是多汽缸引擎的例子中，所有汽缸的驅動凸輪的凸輪輪廓通常都被均一化成一樣的凸輪輪廓。如果是一個被所有汽缸共用的單一凸輪被設置在該凸輪軸上的話，則所有驅動凸輪的凸輪輪廓同時被均一化成一樣的凸輪輪廓。否則，如果每一相應的汽缸或每一相應的汽缸群都被提供該凸輪推桿的話，則驅動凸輪的凸輪輪廓被每一凸輪推桿依序分開地切換。　　[0004] 在多汽缸引擎的啟動時間點，所想要的是，所有驅動凸輪的凸輪輪廓被均一化成一適合該啟動的凸輪輪廓(在下文中，其被稱為“啟動輪廓(start profile)”)。然而，在每一相應的汽缸或每一相應的汽缸群都被提供該凸輪推桿的情形中，當切換至啟動輪廓和該引擎的啟動同步被實施時，有可能一汽缸(該汽缸切換至啟動輪廓尚未完成)的燃燒狀態變得不穩定。此外，亦有可能在一該切換已完成的汽缸和一該切換尚未完成的汽缸之間的燃燒狀態會不一樣。因此，切換至該啟動輪廓在該引擎啟動之前被完成是所想要的，再者，其在該引擎的前一個停止的時間點之前被完成是所想要的。然而，切換至啟動輪廓並不是在前一個停止之前都會成功。　　[0005] 如果該引擎是在某些凸輪推桿未能在前一個停止的時間點切換至啟動輪廓的狀態下被啟動的話，則上述和燃燒狀態有關的問題將會發生。作為一解決此問題的手段，在前一個停止的時間點，該引擎的停止可被延長直到切換至該啟動輪廓被完成為止。然而，當該引擎的停止被延長時，會有一個問題，亦即，燃料的消耗量的增加會和該延長的量一樣多。此外，引擎的停止有許多種模式，且在一些情形中，該引擎停止的延長從一開始就不可能。亦即，在一個不是基於駕駛者的意圖或車上電腦的控制的預期之外的引擎停止的情形中，會有切換至該啟動輪廓在前一個停止時間點無法達成的問題。　　[0006] 有鑑於上述的問題，本發明被研發。亦即，本發明的目的是要在一多汽缸引擎系統(在該多汽缸引擎系統中具有不同的凸輪輪廓的多種凸輪之間的切換是由一用於每一相應的汽缸或用於每一相應的汽缸群的凸輪推桿來實施)中防止在引擎的啟動時間點的燃燒狀態的問題。　　[0007] 本發明的一個態樣係關於一種內燃機系統。該內燃機系統包括一內燃機，其包括多個汽缸、多種具有不同凸輪輪廓的凸輪，該等多種凸輪中的每一種凸輪被建構成可驅動一進氣閥，其被設置來用於該內燃機的該等汽缸的每一汽缸、多個凸輪推桿、多個切換機構、及控制器。該等多個凸輪推桿的每一者被建構來支撐被設置來用於該等汽缸中一相應的汽缸的該等多種凸輪或用來支撐被設置來用於汽缸群中一相應的汽缸群的該等多種凸輪。該等多個凸輪推桿被設置在一凸輪軸上，該凸輪軸和該內燃機的一曲柄軸同步地轉動。該等多個切換機構的每一者分別被設置來用於該等凸輪推桿的一相應的凸輪推桿。該等多個切換機構切換驅動凸輪於該等多種凸輪之間。該等驅動凸輪的每一者是一實際驅動該進氣閥的凸輪。該控制器被建構來在該內燃機的一停止的時間點輸出一切換指令至該切換機構，用來實施將每一汽缸的驅動凸輪切換至一預定的啟動凸輪。該控制器被建構來在該內燃機的下一個啟動的時間點，當發生切換至該預定的啟動凸輪失敗時輸出該切換指令至該切換機構。該控制器被建構來暫時停止在每一汽缸內的空氣－燃料混合物的燃燒的啟動，直到所有汽缸的切換完成為止。　　[0008] 該等多個切換機構可藉由可與該等凸輪推桿嚙合的銷擠出而依序分別將該等凸輪推桿滑移於該曲柄軸的軸方向上。　　[0009] 該等多個切換機構可以是螺線管致動器(solenoid actuator)。當感應式電動力(induced electromotive force)未在該等螺線管致動器的任何一者內被偵測到時，該內燃機系統會判定已發生了切換至該預定的啟動凸輪的失敗。　　[0010] 依據此態樣，即使是在該內燃機的停止時間點切換至該啟動凸輪失敗的情形中，仍可在該內燃機的下一個啟動時間點實施切換至該啟動凸輪，以及暫時停止在每一汽缸內的空氣－燃料混合物的燃燒的啟動，直到所有汽缸的切換完成為止。亦即，在該內燃機的下一個啟動時間點用於所有汽缸的該切換至該啟動凸輪都被完成之後，可開始每一汽缸內的空氣－燃料混合物的燃燒啟動。因此，可防止在該內燃機的下一個啟動時間點的燃燒狀態的問題。　　[0011] 該控制器被建構來在該內燃機的該停止時間點具體指出一被指定的汽缸或一被指定的汽缸群並在該內燃機的下一個啟動時間點只將該切換指令輸出至和該被指定的汽缸或該被指定的汽缸群相對應的切換機構。該被指定的汽缸是一切換至該預定的啟動凸輪已經失敗的汽缸。該被指定的汽缸群是一包括一切換至該預定的啟動凸輪已經失敗的汽缸的汽缸群。　　[0012] 依據此態樣，可在內燃機的下一個啟動時間點只針對已在該內燃機的停止時間點切換至該啟動凸輪已經失敗之相應的汽缸或相應的汽缸群實施切換至該啟動凸輪。因此，相較於對所有汽缸實施切換至該啟動凸輪的情形，這可減少驅動切換機構所消耗的電力。　　[0013] 該內燃機系統可進一步包括一轉動該曲柄軸的電動馬達。該控制器可被建構來在該內燃機的停止時間點具體指出一被指定的汽缸或被指定的汽缸群並在該內燃機被停止時的一個時期的期間內控制該電動馬達，使得一用於該被指定的汽缸或該被指定的汽缸群的順序被提前(advanced)。該順序是在該內燃機的下一個啟動時間點切換至該預定的啟動凸輪的順序。該被指定的汽缸是一切換至該預定的啟動凸輪已經失敗的汽缸。該被指定的汽缸群是一包括一切換至該預定的啟動凸輪已經失敗的汽缸的汽缸群。　　[0014] 依據此態樣，可針對在該內燃機的停止時間點切換至該預定的啟動凸輪已經失敗的相應的汽缸或相應的汽缸群將其在該內燃機的下一個啟動時間點切換至該啟動凸輪的順序提前。因此，可縮短在該內燃機的下一個啟動時間點在每一汽缸內的空氣－燃料混合物燃燒的暫時停止時間，並提早完成啟動操作。

[0016] 下文中，本發明的實施例將根據圖式來描述。在圖式中，相同的標號被指定給相同的元件，且重複性的描述被省略。本發明並不侷限於描述於下文中的實施例。　　[0017] 首先，本發明的第一實施例將參考圖1至5來描述。　　[0018] 圖1是一顯示依據本發明的第一實施例的系統的示範性組態的示意圖。示於圖1中的系統是一被安裝在車輛上的內燃機的系統。該內燃機是四行程往復式引擎，且是一直列四缸引擎(inline-four engine)。該引擎的點火順序是以一號汽缸#1、三號汽缸#3、四號汽缸#4、及二號汽缸#2為順序。該引擎的汽缸數可以是2個、可以是3個、或可以是5個或更多個。此外，該引擎的點火順序並沒有特別限制。　　[0019] 圖1中所示的閥系(valve train)包括一凸輪軸10。該凸輪軸10被連接至該引擎的一曲柄軸(未示出)，且和該曲柄軸同步轉動。四個被形成為中空軸桿的凸輪推桿12被設置在該凸輪軸10上。每一凸輪推桿12在該凸輪軸10的轉動方向上是被固定的，且被設置成可滑動於該凸輪軸10的軸方向上。該凸輪推桿12以相鄰的方式包括兩種進氣凸輪14，16，其具有不同的凸輪輪廓(凸輪輪廓係指抬高量及閥開啟持續時間(valve duration)的至少一者；下文亦適用)。應指出的是，“閥開啟持續時間”係指閥被保持開啟之以角度為單位的時間長度。　　[0020] 在第一實施例中，相較於進氣凸輪16，該進氣凸輪14具有較小的閥開啟持續時間及抬高量。在下文中，為了說明的目的，一具有較小的閥開啟持續時間及抬高量的進氣凸輪被稱為一“小凸輪”，且一具有較大小的閥開啟持續時間及抬高量的進氣凸輪被稱為一“大凸輪”。兩組小凸輪14和大凸輪16被包括在每一汽缸內。原因是每一汽缸設有兩個進氣閥。然而，在本發明中，每一汽缸的進氣閥的數量可以是1個、或可以是3個或更多個。　　[0021] 螺旋溝槽18被形成在該等凸輪推桿12的表面上。每一螺旋溝槽延伸以轉動於該凸輪軸10的該軸方向上。該等溝槽18被形成為在該等汽缸之間有相位差。詳言之，在一號汽缸#1上的溝槽18和在三號缸#3上的溝槽18間有90度的相位差、在三號汽缸#3上的溝槽18和在四號缸#4上的溝槽18間有90度的相位差、在四號汽缸#4上的溝槽18和在二號缸#2上的溝槽18間有90度的相位差、以及在二號汽缸#2上的溝槽18和在一號缸#1上的溝槽18間有90度的相位差。在每一汽缸的溝槽18中，兩條渠道合併成一個溝槽。在下文中，為了要區別溝槽18的位置，一溝槽18在合併之後被稱為溝槽18a、且兩個溝槽18在合併之前被稱為溝槽18b，18c。溝槽18a的深度不是恆定的，且從中間部分到末端部分是在一個範圍內，溝槽18a被形成，使得該深度在接近末端部的位置較小。　　[0022] 圖1中所示的該閥系在每一汽缸中都包括一螺線管致動器24，其包括兩根銷20，22和兩個線圈(未示出)。銷20，22是由磁性物質構成。當該線圈被充能時，銷20(或銷22)從該螺線管致動器24被擠出。當該銷20(或銷22)被擠出時，該銷20(或該銷22)被插入到溝槽18b(或溝槽18c)內，使得銷20(或銷22)和溝槽18嚙合。　　[0023] 當和溝槽18嚙合的該銷20(或銷22)被溝槽18a的該小深度的末端部推移時，該銷20(或銷22)被推回到該螺線管致動器24側。當該銷20(或銷22)被推回至該螺線管致動器24側時，感應式電動力即因為電流流經該線圈而被產生。當該感應式電動力被偵測到時，該線圈的充能即被切斷。當該線圈的充能被切斷時，該銷20(或銷22)即被拉回到該螺線管致動器24內，且該銷20(或銷22)和該溝槽18脫離。下文中，當銷20，22無需加以區別時，銷20，22即被稱為“銷”。　　[0024] 圖2A至2D為用來描述藉由該銷20和該溝槽18的嚙合來實施的該凸輪推桿12的示範性轉動操作。在圖2A至2D中，該凸輪推桿12轉動於從上側到下側的方向上。為了說明的目的，圖2A至2D只顯示該凸輪推桿12、該螺線管致動器24、和搖臂滾輪(rocker arm roller)26，它和小凸輪14或大凸輪16接觸。在圖2A中，銷20，22被拉入到該螺線管致動器24內。銷20面對溝槽18b，且銷22面對一沒有凸輪推桿12的溝槽18的部分。　　[0025] 圖2B例示出在該凸輪推桿12從圖2A所示的狀態被轉90度之後，該凸輪推桿12的姿態。從圖2B和圖2A的比較可看出的是，藉由將該凸輪推桿12轉90度，溝槽18a移動至遠側，且溝槽18b，18c移動至近側。圖2B中所示的溝槽18b，18c和該凸輪推桿12的軸線正交。在下文中，圖2B中所示的溝槽18b，18c的位置被稱為“正交位置”。在圖2B中，銷20從該螺線管致動器24被擠出。銷20的擠出操作是在銷20面對溝槽18b的該正交位置時被實施。藉由線圈的充能而從該螺線管致動器24被擠出的該銷20被插入到該溝槽18b的該正交位置，使得銷20和溝槽18b嚙合。　　[0026] 圖2C例示出在該凸輪推桿12從圖2B所示的狀態被轉90度之後，該凸輪推桿12的姿態。從圖2C和圖2B的比較可看出的是，藉由將該凸輪推桿12轉90度，溝槽18a的整個區域完全移動至遠側，且溝槽18b，18c進一步移動至近側。圖2C中所示的溝槽18b，18c相對於該凸輪推桿12的軸線被傾斜。在下文中，圖2C中所示的溝槽18b，18c的位置被稱為“傾斜位置”。從圖2C和圖2B的比較可看出的是，該凸輪推桿12被滑至左邊的方向。這是因為溝槽18b的正交位置和傾斜位置隨著該凸輪推桿12的轉動而移動，同時維持和銷20相嚙合。　　[0027] 圖2D例示出在該凸輪推桿12從圖2C所示的狀態被轉90度之後，該凸輪推桿12的姿態。從圖2D和圖2C的比較可看出的是，藉由將該凸輪推桿12轉90度，溝槽18b，18c的傾斜位置移動至遠側，且溝槽18a移動至近側。在圖2D中，銷20被拉入到該螺線管致動器24內。銷20的拉入操作是在該銷20面對溝槽18a時被實施。隨著凸輪推桿12的轉動，和溝槽18a嚙合的該銷20到達溝槽18a的小深度末端部。當該銷20移動於漕槽18a的小深度端部上時，銷20被推回到該螺線管致動器24側。當銷20被推回時，感應式電動力被產生。藉由該感應式電動力的偵測，該線圈的充能被切斷，使得銷20被拉入到該螺線管致動器24中。　　[0028] 可從圖2A至2D看到的是，當凸輪推桿12被滑移至左邊方向時，和搖臂滾輪26接觸的凸輪(即，驅動凸輪)即從小凸輪14被切換至大凸輪16。　　[0029] 一從大凸輪16切換至小凸輪14的切換操作係如下所述地被實施。該凸輪推桿12從圖2D所示的狀態被進一步轉動且在銷22面對溝槽18c的正交位置時銷22從螺線管致動器24被擠出。藉此，銷22被插入到溝槽18c的正交位置。然後，溝槽18c的正交位置和傾斜位置在維持和銷22嚙合的同時移動。因此，凸輪推桿12被滑移至右邊方向。當銷22從溝槽18c移動至溝槽18a且到達溝槽18a的該小深度末端部時，銷22被推回到該螺線管致動器24側。當銷22被推回時，感應式電動力被產生。藉由該感應式電動力的偵測，該線圈的充能被切斷，使得銷22被拉入到該螺線管致動器24中。以此方式，和搖臂滾輪26接觸的凸輪即從大凸輪16被切換至小凸輪14。　　[0030] 回到圖1，將再次開始該系統的示範性組態的描述。圖1所示的系統包括一作為控制器的ECU 30。該ECU 30包括RAM(隨機存取記憶體)、ROM(唯讀記憶體)、CPU(微處理器)、及類此者。該ECU 30從安裝在車輛上的各式感測器取得訊號。該等各式感測器包括曲柄角度感測器32，其輸出一對應於該曲柄軸的旋轉角度的訊號。該等各式感測器包括一點火鑰匙34，其輸出一用於啟動引擎的訊號(IG訊號)以及一用於停止引擎的訊號(IG-OFF訊號)。該ECU 30處理這些從該等各式感測器取得的訊號，並依據預設的控制程式來操作各式致動器。該等各式致動器包括上述的螺線管致動器24。該等各式致動器亦包括設置於該引擎的每一汽缸內的噴油器36和點火裝置38。該等各式致動器亦包括一啟動器馬達(啟動器)40。該啟動器馬達40是一習知的啟動裝置，其從一電池(未示出)接受驅動電力並轉動該曲柄軸。　　[0031] 在第一實施例中，在引擎的一般時間(即，引擎的啟動被排除的時間；相同的意義適用於下文中)，該小凸輪主要被用作為驅動凸輪。另一方面，在引擎的啟動時間，該大凸輪永久被用作為驅動凸輪。圖3是一用來描述驅動凸輪的切換操作和引擎的四個行程之間的示範性對應關係的圖式。在圖3中，一號汽缸#1的驅動凸輪的切換操作被描述。基本上，相同的內容適用於二號汽缸#2至四號汽缸#4的驅動凸輪的切換操作。一號汽缸#1的驅動凸輪的切換操作是在凸輪軸的一個轉動期間(凸輪推桿的一個轉動)被實施。更具體地，一號汽缸#1的驅動凸輪的切換操作是在圖3左邊所示的擠出行程的中段時期被開始的。該擠出行程的中段時期對應於該銷面對溝槽18b或溝槽18c的正交位置之前的時期。該銷的擠出操作被開始於此時期。　　[0032] 該銷的擠出操作在圖3左邊所示的進氣行程的早期階段被完成。該銷在該擠出操作之後是在一完整的行程狀態被完成。該銷在該完整的行程狀態中與該溝槽18b(或溝槽18c)的正交位置接觸並嚙合。該溝槽18b(或溝槽18c)的該正交位置從此狀態移動，同時保持和與該溝槽18b(或溝槽18c)接觸的該銷嚙合。然後，在該擠出行程的一早期階段，該銷與該溝槽18a嚙合。在該銷變成該完整行程狀態之後且在該銷與該溝槽18a嚙合之前的一個時期對應於該驅動凸輪的一切換時期。然後，該銷的拉入操作在圖3的右邊所示的擠出行程的後期階段被開始。該擠出行程的後期階段對應於一時期，在此時期中該銷到達圖2D中所示的該溝槽18a的小深度末端部。該銷的拉入操作在圖3右邊所示的進氣行程的後期階段被完成。藉此，該一號汽缸#1的驅動凸輪的切換操作被完成。　　[0033] 在該引擎的一般時間主要使用該小凸輪的該系統中，可被預期的是，當用於引擎的停止要求(這表示用於噴油器和該點火裝置的驅動的停止要求；相同的意義適用於下文中)被輸出時，該小凸輪經常被選用作為該驅動凸輪。因此，在第一實施例中，當用於引擎的停止要求被輸出時，將判斷一小凸輪被選用作為驅動凸輪的汽缸(其在下文中被稱為“小凸輪汽缸”)是否被包括在內。然後，在判定該小凸輪汽缸有被包括在內的情形中，用來將該驅動凸輪從該小凸輪切換至該大凸輪的切換指令被輸出。在下文中，在引擎的停止時間點的此一控制被稱為“停止－時間控制”。在第一實施例的該停止－時間控制中，用來將該驅動凸輪從該小凸輪切換至該大凸輪的切換指令被輸出至所有螺線管致動器。　　[0034] 然而，因為對於引擎的該停止要求被輸出，所以即使是在停止－時間控制期間，該凸輪軸的轉動仍被停止。當該凸輪軸的轉動在該停止－時間控制期間被停止時，根據上述切換指令的驅動凸輪的切換操作有可能在一些汽缸沒有被完成。亦即，根據上述切換指令的驅動凸輪的切換操作有失敗的可能性。相較於延長該引擎的停止的同時給出對於該停止－時間控制的執行的偏好的情形，依據第一實施例(它給出了在該停止－時間控制期間對於引擎的停止的偏好)可降低燃料消耗。另一方面，當該引擎在該切換操作的失敗已發生的狀態被開始時，有可能燃燒狀態在該小凸輪汽缸內惡化。此外，亦有可能燃燒狀態因為汽缸的驅動凸輪的不平衡而變化於汽缸之間。　　[0035] 在此處，在第一實施例中，當用於引擎的啟動要求被輸出時，一具有和上述判斷的內容相同的判斷再次被實施。然後，在判定該小凸輪汽缸被包括在內的情形中，上述的切換指令再次被輸出至所有螺線管致動器。此外，該噴油器的驅動被暫時停止直到所有汽缸的該驅動凸輪的切換操作被完成為止。在下文中，在引擎的啟動的時間點的此一控制被稱為“啟動－時間控制”。　　[0036] 圖4是一用來說明本發明的第一實施例中的一示範性停止－時間控制和示範性啟動－時間控制的圖式。在圖4的例子中，用於該引擎的停止要求在時間t₁ 被輸出，且引擎速度在時間t₂ 變為零。一號汽缸#1、三號汽缸#3及四號汽缸#4的驅動凸輪的切換是在一從時間t₁ 到時間t₂ 的期間被實施。然而，二號汽缸#2的驅動凸輪的切換尚未完成。亦即，二號汽缸#2是小凸輪汽缸。因此，二號汽缸#2的驅動凸輪的切換是在時間t₃ 之後被實施。時間t₃ 是當該啟動器馬達的驅動被啟動以回應用於該引擎的啟動要求的時間。藉由該啟動馬達的該驅動，該凸輪推桿和該曲柄軸的轉動同步被轉動。因此，藉由在時間t₃ 之後輸出上述的切換指令，二號汽缸#2的驅動凸輪的切換在時間t₄ 被完成。　　[0037] 當該二號汽缸#2的驅動凸輪的切換被完成時，所有汽缸的驅動凸輪的切換即被完成。在圖4的例子中一用於每一噴油器的噴油允許在時間t₄ 被輸出，且燃料的注入在時間t₅ 之後被實際上開始。換言之，來自每一噴油器的燃料注入被暫時停止直到時間t₄ 為止。因此，在該啟動－時間控制中，在該啟動器馬達的驅動期間，每一汽缸內的空氣－燃料混合物的燃燒的開始被暫時停止直到所有汽缸的驅動凸輪的切換被完成為止。因此，上述和該燃燒狀態有關的問題在問題發生之前即可被防止。該引擎速度被一由該啟動器馬達所提供的扭矩以及一該空氣－燃料混合物的燃燒所產生的扭矩提高。當引擎速度達到一門檻值Neth時，該啟動器馬達的驅動在時間t₆ 被停止。　　[0038] 在圖4的例子中，上述的切換指令被輸出至所有螺線管致動器。因此，該銷的擠出操作不只在二號汽缸#2中被實施，而且還在驅動凸輪的切換被完成的其它汽缸實施。然而，在除了二號汽缸#2以外的其它汽缸的每一者中，從該螺線管致動器被擠出的該銷面對位在該溝槽18b的正交位置和該溝槽18c的正交位置之間的該凸輪推桿12的一表面，這已被描述在圖2A至2D中。即使是在圖2A至2D所示的該凸輪推桿12被轉動時，該被擠出的銷被插入到溝槽18a中。之後，該銷被溝槽18a的小深度末端部推移，且被推回到該螺線管致動器側。因此，除了二號汽缸#2以外的其它汽缸的凸輪推桿未被滑移，且只有二號汽缸#2的凸輪推桿被滑移。　　[0039] 當該銷被推回到該螺線管致動器側時，上述的感應式電動力被產生，且該線圈的充能被切斷。因此，和該銷的擠出操作類似地，該銷的拉回操作對所有汽缸實施。　　[0040] 圖5是一顯示本發明的第一實施例中被該ECU執行的和該啟動－時間控制有關的示範性處理常式的圖式。該常式(routine)是在用於該引擎的啟動要求被輸出時被執行。該啟動要求是否被輸出是例如根據該ECU是否接收到來自圖1所示的該點火鑰匙34的IG訊號來判定。該IG訊號是一在一預定的操作(例如，將該點火鑰匙轉動至一預定的位置的操作)被該車輛的駕駛實施時被輸出的訊號。　　[0041] 在圖5所示的常式中，首先，一驅動指令被輸出至該啟動器馬達(步驟S2)。接下來，判斷所有汽缸的該驅動凸輪是否被切換至該大凸輪(步驟S4)。步驟S4的判斷是使用該停止－時間控制中的該感應式電動力的產生的偵測結果來實施，其在該常式的執行之前被實施。詳言之，在該感應式電動力的產生已在所有螺線管致動器中被偵測到的情形中，即判定所有汽缸的該驅動凸輪已被切換至大凸輪。相反地，在感應式電動力的產生尚未在任何一螺線管致動器被偵測到的情形中，即判定已發生該停止－時間控制中驅動凸輪切換失敗。　　[0042] 在步驟S4中的判斷是負面的情形中，即判定該小凸輪汽缸被包括在內。因此，上述的切換指令被輸出至所有螺線管致動器(步驟S6)。接下來，將判斷用於所有汽缸的驅動凸輪是否已切換至該大凸輪(步驟S8)。步驟S8的判斷是使用該感應式電動力的偵測結果(它是在步驟S6中根據該切換指令輸出而被產生)來實施。詳言之，在對所有螺線管致動器已偵測到該感應式電動力的產生的情形中，即判定所有汽缸的驅動凸輪已被切換至大凸輪。步驟S8中的處理被重複直到獲得正面的判斷結果為止。　　[0043] 在步驟S4或步驟S8中的判斷是正面的情形中，即判定小凸輪汽缸未被包括。因此，一用於允許來自該噴油器的噴油的指令被輸出(步驟S10)。接下來，將判斷該引擎速度是否超過一門檻值Neth(步驟S12)。在步驟S12中的處理被重複直到獲得正面的判斷結果為止。在步驟S12的判斷是正面的情形中，一驅動停止指令被輸出至該啟動器馬達(步驟S14)。　　[0044] 因此，依據圖5所示的常式，當用於該引擎的啟動要求被輸出時，可在噴油開始之前將所有汽缸的驅動凸輪均一化至該大凸輪。因此，可在問題發生之前即防止上述和燃燒狀態有關的問題。此外，依據圖5所示的常式，不論在該停止－時間控制中的該感應式電動力的偵測結果為何，都可在噴油開始之前在後續的引擎啟動的時間點將所有汽缸的驅動凸輪均一化至該大凸輪。亦即，不論在前一個停止的時間點該引擎停止的模式為何，都可在當下的引擎啟動的時間點的噴油開始之前將所有汽缸的驅動凸輪均一化至該大凸輪。　　[0045] 在第一實施例中，該螺線管致動器相當於是“切換機構”的一個例子。該ECU相當於是該“控制器”的一個例子。該大凸輪相當於是“啟動凸輪”的一個例子。　　[0046] 接下來，本發明的第二實施例將參考圖6來描述。第二實施例的一系統的示範性組態類似於圖1所示的示範性組態。此外，該驅動凸輪的切換操作已被描述於圖2A至2D以及圖3中。因此，關於該系統的示範性組態以及該驅動凸輪的切換操作的描述被省略。　　[0047] 在第一實施例中，該停止－時間控制被執行，且該啟動－時間控制被執行則取決於當用於該引擎的該停止要求被輸出時和該小凸輪汽缸有關的判斷結果。此外，在該啟動－時間控制執行時，該切換指令輸出在該停止－時間控制時間點再次被輸出至所有螺線管致動器。在第二實施例中，具有和第一實施例的停止－時間控制相同的內容的停止－時間控制被執行，且該啟動－時間控制被執行則取決於和上述小凸輪汽缸有關的判斷結果。然而，在該第二實施例中，在執行該啟動－時間控制時，該切換指令輸出在該停止－時間控制的時間點只再次被輸出至和該小凸輪汽缸相對應的螺線管致動器。　　[0048] 如在第一實施例的圖5所示的步驟S4中所描述的，關於驅動凸輪的切換失敗的判斷係使用在該停止－時間控制中該感應式電動力的產生的偵測結果來實施。因為每一螺線管的該偵測結果是分開被獲得，所以可以找出哪一個汽缸在該停止－時間控制的結束時點對應到該小凸輪汽缸。上述該線圈的充能係被分別實施在每一螺線管內。因為上述的切換指令只被輸出至和該小凸輪汽缸相對應的螺線管致動器，所以上述的切換指令並沒有被輸出至其它螺線管致動器。因此，依據在第二實施例中的該啟動－時間控制，可避免一些線圈被充能。因此，相較於第一實施例，這可減少用於該啟動－時間控制執行的電力消耗。　　[0049] 圖6是一顯示在本發明的第二實施例中和該ECU執行的啟動－時間控制有關的示範性處理常式。和圖5所示的常式類似地，該常式是在用於該引擎的啟動要求被輸出時被執行。示於此常式中的處理基本上和圖5所示的常式中的處理相同。詳言之，在圖6的步驟S16、S18、S24、S26和S28中的處理和圖5的步驟S2、S4、S10、S12和S14中的處理相同。在下文中，在圖6的步驟S20和S22中的處理(它們和圖5中的處理部分不同)將被描述。　　[0050] 在圖6的步驟S20中，上述的切換指令被輸出至一和該小凸輪汽缸相對應的螺線管致動器。如上所述地，哪一個汽缸在該停止－時間控制的結束時間點是小凸輪汽缸被找出來。在步驟S20的處理中，該小凸輪汽缸根據該資訊被具體指出，且上述的切換指令被輸出。接下來，將判斷該小凸輪汽缸的驅動凸輪是否已被切換至該大凸輪(步驟S22)。在步驟S22中的該判斷係使用根據步驟S20中的該切換指令輸出而被產生的該感應式電動力的偵測結果來實施。詳言之，在該感應式電動力的產生已在和該小凸輪汽缸相對應的該螺線管致動器中被偵測到的情形中，即判定該小凸輪汽缸的驅動凸輪已被切換至大凸輪。步驟S22的處理被重複直到獲得正面的判斷結果為止。　　[0051] 因此，依據圖6所示的常式，在該小凸輪汽缸被包括在內的情形中，可在噴油開始之前即將該小凸輪汽缸的驅動凸輪切換至該大凸輪。因此，相較於第一實施例，這可減少用於該啟動－時間控制執行的電力消耗。　　[0052] 接下來，本發明的第三實施例將參考圖7及8來描述。第三實施例的系統的示範性組態是一種馬達發電機(未示出)被添加至圖1所示的組態中的示範性組態。例如，該馬達發電機是用永久磁鐵式的交流電同步馬達所建造的。該馬達發電機的轉動軸被連接至該曲柄軸。該馬達發電機將動力驅動(powering drive)所產生的一馬達扭矩提供至該曲柄軸。該馬達發電機亦藉由再生性驅動(regenerative drive)而如一發電機般地操作。除了馬達發電機以外的組成係和圖1中所示的示範性組態的組成相同。此外，該驅動凸輪的切換操作已在圖2A至2D和圖3中被描述。因此，關於該系統的示範性組態以及該驅動凸輪的切換操作的描述將被省略。　　[0053] 在第一實施例中，該停止－時間控制被執行，且該啟動－時間控制被執行則取決於當用於該引擎的該停止要求被輸出時和該小凸輪汽缸有關的判斷結果。在第三實施例中，具有和第一實施例相同內容的停止－時間控制及啟動－時間控制被執行。然而，在該第三實施例中，有一控制根據在該停止－時間控制的結束時間點發現之關於該小凸輪汽缸的該資訊而被執行，用以在該引擎被停止時的一段時間期間內實施該馬達發電機的動力驅動。在下文中，在該引擎被停止時的一段時間期間內的此一控制被稱為“停止期間控制”。　　[0054] 圖7是一用來描述本發明的第三實施例中的一示範性停止期間控制的圖式。在圖7的例子中，用於該引擎的停止要求在時間t₁ 被輸出，且該引擎速度在時間t₂ 變為零。一號汽缸#1、三號汽缸#3及四號汽缸#4的驅動凸輪的切換在一從時間t₁ 到時間t₂ 的期間被實施。然而，二號汽缸#2的驅動凸輪的切換尚未被完成。到目前為止，停止－時間控制的內容和圖4中描述的停止－時間控制的內容相同。　　[0055] 在時間t₂ 被發現的是，二號汽缸#2對應於該小凸輪汽缸。因此，在圖7的例子中，在時間t₂ 之後的時間t₇ ，該馬達發電機的動力驅動被開始，且該曲柄軸被轉動。藉由該曲柄軸的轉動，該凸輪推桿的停止位置被移動。在圖7的例子中，該馬達發電機的驅動參考來自該曲柄角度感測器的位置資訊而被持續直到時間t₈ ，使得在時間t₃ 之後的該二號汽缸#2的該銷的擠出操作是在其它汽缸的切換操作之前被開始。亦即，該馬達發電機的動力驅動從時間t₇ 被實施至時間t₈ ，使得該二號汽缸#2的該銷的擠出操作的順序被提前。　　[0056] 藉由該停止期間控制的執行，可在時間t₉ 完成該二號汽缸#2的驅動凸輪的切換。當每一噴油器的噴油允許在時間t₉ 被輸出時，燃油的注入實際上是在時間t₁₀ 之後才被開始。如果該二號汽缸#2的順序提前沒有被實施的話，則在該啟動－時間控制執行之前的燃油注入的開始有可能被延遲。相反地，當該停止－時間控制被執行時，則可縮短燃油注入開始的時間延遲，並在很短的時間內提升引擎速度。當該引擎速度達到該門檻值Neth時，該啟動器馬達的驅動在時間t₁₁ 被停止。　　[0057] 圖8是一用來描述本發明的第三實施例中的另一示範性停止期間控制的圖式。在圖8的例子中，用於該引擎的停止要求在時間t₁ 被輸出，且該引擎速度在時間t₂ 變為零。到目前為止，停止－時間控制的內容和圖4中描述的停止－時間控制的內容相同。　　[0058] 在圖8的例子中，一號汽缸#1及四號汽缸#4的驅動凸輪的切換在一從時間t₁ 到時間t₂ 的期間被實施。然而，二號汽缸#2及三號汽缸#3的驅動凸輪的切換尚未被完成。在時間t₂ 被發現的是，二號汽缸#2和三號汽缸#3對應於該小凸輪汽缸。因此，在圖8的例子中，在時間t₂ 之後的時間t₁₂ ，該馬達發電機的動力驅動被開始，且該曲柄軸被轉動。藉由該曲柄軸的轉動，該凸輪推桿的停止位置被移動。在圖8的例子中，該馬達發電機的驅動參考來自該曲柄角度感測器的位置資訊而被持續直到時間t₁₃ ，使得該三號汽缸#3的該銷的擠出操作在時間t₃ 之後首先被開始且該二號汽缸#2的該銷的擠出操作是第三個被開始。　　[0059] 藉由該停止期間控制的執行，可在時間t₁₄ 完成該三號汽缸#3的驅動凸輪的切換以及可在時間t₁₅ 完成該二號汽缸#2的驅動凸輪的切換。亦即，可在時間t₁₅ 完成所有汽缸的驅動凸輪的切換。當每一噴油器的噴油允許在時間t₁₅ 被輸出時，燃油的注入實際上是在時間t₁₆ 之後才被開始。如圖7的例子中所描述的，如果二號汽缸#2和三號汽缸#3的順序提前沒有被實施的話，則在該啟動－時間控制執行之前的燃油注入的開始有可能被延遲。相反地，當該停止－時間控制被執行時，則可縮短燃油注入開始的時間延遲，並在很短的時間內提升引擎速度。當該引擎速度達到該門檻值Neth時，該啟動器馬達的驅動在時間t₁₇ 被停止。　　[0060] 在第三實施例中，該馬達發電機相當於是“電動馬達”的一個例子。　　[0061] 順帶一提地，在描述於第一至第三實例的例子中，四個凸輪推桿12如圖1所示地被設置在該凸輪軸10上。亦即，在該等例子中，每一汽缸被設置該凸輪推桿12。然而，該凸輪推桿12可被設置橫跨兩個或更多個汽缸。此設置的一個例子被揭露在日本專利申請案公開第2009-228543號中。亦即，如果使用該凸輪推桿的滑移的凸輪的切換沒有整體地對所有汽缸實施而是被分別地實施於每一相應的汽缸內或每一相應的汽缸群內的話，則不論所使用的凸輪推桿的組態為何，上文所述的停止－時間控制、啟動－時間控制和停止期間控制都可被使用。　　[0062] 此外，在描述於第一至第三實例的例子中，在該引擎的一般時間的驅動凸輪主要是該小凸輪，且在引擎的啟動時間的驅動凸輪是該大凸輪。然而，該引擎的操作狀態和驅動凸輪間的關係只是一個例子。在該引擎的一般時間的驅動凸輪可以主要是該大凸輪，且在引擎的啟動時間的驅動凸輪可以是該小凸輪。亦即，在引擎的啟動時間的驅動凸輪是該小凸輪的情形中，上文所述的停止－時間控制、啟動－時間控制和停止期間控制亦可被使用。此外，該凸輪推桿的驅動凸輪的候選者並不侷限於下面這兩種：該小凸輪和該大凸輪，且可採用三種或更多種驅動凸輪的候選者。即使是在此情形中，當所有汽缸的驅動凸輪在該引擎的啟動的時間點被均一化為一特定的啟動凸輪時，上文所述的停止－時間控制、啟動－時間控制和停止期間控制即可被使用。　　[0063] 在第一至第三實施例中，是否發生驅動凸輪切換失敗係使用當該銷被推回至該螺線管致動器側時的該感應式電動力的偵測結果來判斷。此外，在第二實施例中，該偵測結果被用來明確指出該小凸輪汽缸。然而，亦可以另外設置一偵測面對該搖臂滾輪的進氣凸輪的感測器，且該感測器可被用來判斷上述的失敗以及指出該小凸輪汽缸。　　[0064] 在第三實施例中，具有和第一實施例相同內容的該停止－時間控制和該啟動－時間控制被執行。然而，在第三實施例中，第二實施例的啟動－時間控制可被執行，而不是執行第一實施例的啟動－時間控制。　　[0065] 在第一至第三實施例中，在該啟動－時間控制時，噴油器的驅動被暫時停止直到所有汽缸的該驅動凸輪的切換操作被完成為止。然而，該點火裝置的驅動可被暫時停止而不是該噴油器的驅動，或者是在該噴油器的驅動之外，該點火裝置的驅動亦被暫時停止。藉由暫時停止該點火裝置的驅動，可至少暫時停止在每一汽缸內的該空氣－燃料混合物的燃燒，因此，可在問題發生之前防止上述和該燃燒狀態有關的問題。從減少燃料消耗的觀點來看，較佳的不是暫時停止該點火裝置的驅動，而是暫時停止該噴油器的驅動。

[0066]

#1‧‧‧一號汽缸

#2‧‧‧二號汽缸

#3‧‧‧三號汽缸

#4‧‧‧四號汽缸

10‧‧‧凸輪軸

12‧‧‧凸輪推桿

14‧‧‧進氣凸輪

16‧‧‧進氣凸輪

18‧‧‧溝槽

20‧‧‧銷

22‧‧‧銷

18a‧‧‧溝槽

18b‧‧‧溝槽

18c‧‧‧溝槽

24‧‧‧螺線管致動器

26‧‧‧搖臂滾輪

30‧‧‧ECU

32‧‧‧曲柄角度感測器

34‧‧‧點火鑰匙

[0015] 本發明的示範性實施例的特徵、好處、及技術和產業上的重要性將參照附圖於下文中描述，圖中相同的標號標示相同的元件，其中：　　圖1是一顯示依據本發明的第一實施例的系統的示範性組態的示意圖；　　圖2A至2D是用來描述圖1中所示的凸輪推桿12藉由銷20和溝槽18之間的嚙合而實施的示範性轉動操作；　　圖3是一描述一驅動凸輪和一引擎的四個行程的切換操作之間的示範性對應關係的圖式；　　圖4是一用來描述在本發明的第一實施例中一示範性停止－時間控制和一示範性啟動時間控制的圖式；　　圖5是一顯示在本發明的第一實施例中一和該啟動時間控制有關之由ECU執行的示範性處理常式(processing routine)的圖式；　　圖6是一顯示在本發明的第二實施例中一和該啟動時間控制有關之由ECU執行的示範性處理常式(processing routine)的圖式；　　圖7是一用來描述本發明的第三實施例中的一示範性的停止期間控制(during-stop control)的圖式；及　　圖8是一用來描述本發明的第三實施例中的另一示範性的停止期間控制的圖式。

Claims

一種內燃機系統，包含：　　一內燃機，其包括多個汽缸；　　多種具有不同凸輪輪廓的凸輪，該等多種凸輪中的每一種凸輪被建構成可驅動一進氣閥，其被設置來用於該內燃機的每一汽缸；　　多個凸輪推桿，該等多個凸輪推桿的每一者被建構來支撐被設置來用於該等汽缸中一相應的汽缸的該等多種凸輪或用來支撐被設置來用於汽缸群中一相應的汽缸群的該等多種凸輪，該等多個凸輪推桿被設置在一凸輪軸上，該凸輪軸和該內燃機的一曲柄軸同步地轉動；　　多個切換機構，該等多個切換機構的每一者分別被設置來用於該等凸輪推桿的一相應的凸輪推桿，該等多個切換機構將驅動凸輪切換於該等多種凸輪之間，該等驅動凸輪的每一者是一實際驅動該進氣閥的凸輪；及　　一控制器，該控制器被建構來: 　　i)在該內燃機的一停止的時間點輸出一切換指令至該切換機構，用來實施將每一汽缸的驅動凸輪切換至一預定的啟動輪廓；　　ii)在該內燃機的下一個啟動的時間點，當發生切換至該預定的啟動輪廓失敗時輸出該切換指令至該切換機構；及　　iii)暫時停止在每一汽缸內的空氣－燃料混合物的燃燒的啟動，直到所有汽缸的切換被完成為止。
如申請專利範圍第1項之內燃機系統，其中該等多個切換機構藉由將能夠和該等凸輪推桿嚙合的銷擠出而將該等凸輪推桿依序地分別滑移於該凸輪軸的軸方向上。
如申請專利範圍第1或2項之內燃機系統，其中: 　　該等多個切換機構可以是螺線管致動器；及　　當感應式電動力未在該等螺線管的任何一者內被偵測到時，該內燃機系統判定已發生了該切換至該預定的啟動輪廓失敗。
如申請專利範圍第1至3項中任一項之內燃機系統，其中該控制器被建構來在該內燃機的該停止時間點具體指出一被指定的汽缸或一被指定的汽缸群並在該內燃機的下一個啟動時間點只將該切換指令輸出至和該被指定的汽缸或該被指定的汽缸群相對應的切換機構，該被指定的汽缸是一切換至該預定的啟動輪廓已經失敗的汽缸，該被指定的汽缸群是一包括一切換至該預定的啟動輪廓已經失敗的汽缸的汽缸群。
如申請專利範圍第1至4項中任一項之內燃機系統，其更包含一轉動該曲柄軸的電動馬達，其中該控制器被建構來在該內燃機的停止時間點具體指出一被指定的汽缸或被指定的汽缸群並在該內燃機被停止時的一個時期的期間內控制該電動馬達，使得一用於該被指定的汽缸或該被指定的汽缸群的順序被提前(advanced)，該順序是在該內燃機的下一個啟動時間點切換至該預定的啟動輪廓的順序，該被指定的汽缸是一切換至該預定的啟動輪廓已經失敗的汽缸，該被指定的汽缸群是一包括一切換至該預定的啟動輪廓已經失敗的汽缸的汽缸群。