專利名稱：氣門驅(qū)動系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供內(nèi)燃機使用的氣門驅(qū)動系統(tǒng)以及運作該系統(tǒng)的相應(yīng)方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機中一種常見的電磁式氣門機構(gòu)包括多個電磁氣門，每個氣門的主要部件至少包括一個磁鐵和一對彈簧(見JP-A 59-213913)。典型地，彈簧的布置方式使得每個氣門處于默認狀態(tài)，即處于氣門完全打開的行程末端(在下文中將以“全開位置”表示)與氣門完全關(guān)閉的行程末端(在下文中將以“全閉位置”表示)之間的中心位置上。將默認氣門位置設(shè)置為這樣的一個中間位置上有利于用較小的功率來打開、關(guān)閉和保持氣門。在這樣的布置方式下，如果向維持氣門在全開位置或全閉位置的磁鐵停止作用電流，氣門將會因受到每個彈簧的約束力而開始振蕩。在下文中，每個氣門的這種振蕩被稱作為“自由振蕩”。
當氣門振蕩的時候，會引起噪聲(將稱作為“停止工作的氣門噪聲”)。這樣，上文所述的這種機構(gòu)存在這樣的問題當這種停止工作的氣門噪聲同時從具有多個氣缸的內(nèi)燃機的多個氣門中產(chǎn)生時就會變得十分嘈雜。
另外有一種電磁式氣門系統(tǒng)，其氣門的默認狀態(tài)是位于全閉的位置上(見JP-A 2000-161032)。但是，這種系統(tǒng)特別需要一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來使氣門維持在這樣的開度位置上。因此，理想的情況是在普通電磁式氣門系統(tǒng)中達到減少停止工作的氣門噪聲的目的。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述的情況，本發(fā)明提供了一種能夠減小在停止氣門工作時所產(chǎn)生的上述停止工作的氣門噪聲的電子氣門驅(qū)動系統(tǒng)，以及運作該系統(tǒng)的方法。
為了達到上述的目的，本發(fā)明的第一方面涉及了一種內(nèi)燃機氣門驅(qū)動系統(tǒng)，該氣門驅(qū)動系統(tǒng)包括以下部件多個氣門；多個彈簧，每個彈簧迫使每個氣門處于全開位置和全閉位置之間的中間位置；多個磁鐵，每個磁鐵作用電流后能產(chǎn)生電磁力，以克服每個彈簧的作用力來保持氣門處于全開或全閉位置；以及一個控制器，在內(nèi)燃機將要停止時，適用于在第一個時刻停止向用于氣門中的第一個氣門或第一組氣門的至少一個磁鐵作用電流，在不同于第一個時刻的第二個時刻停止向用于氣門中的第二個氣門或第二組氣門的至少一個磁鐵作用電流。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，當內(nèi)燃機將要停止時，停止向第一個氣門或第一組氣門的磁鐵作用電流與停止向第二個氣門或第二組氣門的磁鐵作用電流將不在同一時刻，以致由于每個氣門或每組氣門的自由振蕩而產(chǎn)生的噪聲不同時發(fā)生，這就可以在停止它們工作時減小停止工作的氣門噪聲。
在上述的系統(tǒng)中，優(yōu)選地，氣門是內(nèi)燃機的進氣門和/或排氣門。
同樣在上述的系統(tǒng)中，優(yōu)選地，第二個時刻是在第一個氣門或第一組氣門的自由振蕩衰減到一定程度之后。在這種情況下，停止向一個氣門的磁鐵作用電流是在另一個氣門的振蕩衰減到某一程度之后，這樣就可以更可靠地減小停止工作的氣門噪聲。
同樣，可以另外提供一個氣門位移檢測裝置，用于檢測一個氣門由于其自由振蕩所產(chǎn)生的位移量，控制器就可以進一步根據(jù)該氣門位移檢測裝置所檢測到的氣門位移量來判斷第一個氣門或第一組氣門的自由振蕩衰減到特定程度。在這種情況下，就可以在確認另一個氣門或另一組氣門的自由振蕩已經(jīng)衰減到足夠的程度之后來決定停止向一個氣門或一組氣門的磁鐵作用電流的時刻。這樣，在上述方式中，可以在減小停止工作的氣門噪聲的同時立即停止氣門的工作。
本發(fā)明的第二方面涉及了一種內(nèi)燃機氣門驅(qū)動系統(tǒng)，該氣門驅(qū)動系統(tǒng)包括以下部件一個氣門；迫使該氣門處于全開位置和全閉位置之間的中間位置的彈簧；一個磁鐵，作用電流后能產(chǎn)生電磁力，以克服彈簧的作用力來保持氣門處于全開或全閉位置；以及一個控制器，在內(nèi)燃機將要停止時適于控制磁鐵的作用電流，使得磁鐵產(chǎn)生電磁力，以便在抑制該氣門的自由振蕩的同時使氣門回到中間位置上。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過控制磁鐵的作用電流，在抑制氣門的自由振蕩的同時使氣門回到中間位置上，這樣就可以減小由于氣門自由振蕩而引起噪聲的程度或可能性。
在根據(jù)本發(fā)明第二方面的氣門驅(qū)動系統(tǒng)中，優(yōu)選地，氣門是內(nèi)燃機的進氣門和/或排氣門。
同樣，優(yōu)選地提供一種氣門升程檢測裝置，可以檢測氣門的升程，從而使控制器進一步以此進行反饋控制，使氣門的升程量收斂到隨時間而變化的規(guī)定的目標量。這種反饋控制更可靠地降低氣門位移時產(chǎn)生的停止工作的氣門噪聲。
同樣，優(yōu)選地，控制器進一步可以在預(yù)定時刻停止向磁鐵的作用電流，此時氣門應(yīng)已經(jīng)從全開位置或全閉位置上運動到接近中間位置的規(guī)定位置上。
在這種情況下，氣門在到達指定位置前并不振蕩。也就是說，氣門在同一位置上開始振蕩，但是這種自由振蕩的強度小于氣門從全開位置或全閉位置上就開始振蕩的強度。除了降低停止工作的氣門噪聲之外，這種布置有另外一個優(yōu)點，就是即使在使用一個相對低功耗的小磁鐵時也可以實現(xiàn)噪聲的降低。
同樣，氣門可以設(shè)置為多個，上述的時刻也可以為每個氣門或每組氣門而不同設(shè)置。在這種情況下，可以進一步實現(xiàn)降低停止工作的氣門噪聲。
本發(fā)明的第三方面涉及了一種驅(qū)動安裝在內(nèi)燃機的多個氣門的方法。該內(nèi)燃機包括多個彈簧，該彈簧迫使每個氣門處于位于全開位置和全閉位置之間的中間位置上；多個磁鐵，作用電流后產(chǎn)生電磁力以克服彈簧力來維持氣門處于全開位置或全閉位置上。這種方法包括以下步驟在內(nèi)燃機將要停止時，在第一個時刻停止向第一個氣門或第一組氣門的至少一個磁鐵作用電流，在不同于第一個時刻的第二個時刻停止向第二個氣門或第二組氣門的至少一個磁鐵作用電流。
本發(fā)明的第四方面涉及了一種驅(qū)動安裝在內(nèi)燃機的一個氣門的方法。該內(nèi)燃機包括多個彈簧，該彈簧迫使該氣門處于位于全開位置和全閉位置之間的中間位置上；以及一個磁鐵，作用電流后產(chǎn)生電磁力以克服每個彈簧的作用力來維持氣門處于全開位置或全閉位置上。這種方法包括以下步驟在內(nèi)燃機將要停止時，控制磁鐵的作用電流，使得該磁鐵產(chǎn)生電磁力，以便在抑制該氣門的自由振蕩的同時使氣門回到中間位置上。
根據(jù)上述的方法，由于每個氣門的自由振蕩而產(chǎn)生的停止工作的氣門噪聲可以如本發(fā)明的電子氣門驅(qū)動系統(tǒng)所述的情形得到降低。


本發(fā)明的上述和/或進一步的目的、特點和優(yōu)點將在以下的優(yōu)選實施例結(jié)合附圖的說明中更加清楚，圖中，相同的數(shù)字用來表示相同的部件。
圖1是一種裝有根據(jù)本發(fā)明第一個典型實施例的氣門驅(qū)動系統(tǒng)的四缸內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是示意地表示了安裝在第一個典型實施例的氣門驅(qū)動系統(tǒng)中的一種電磁驅(qū)動氣門機構(gòu)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖3是描述氣門升程與施加在每個線圈上的電流之間的一種典型關(guān)系的曲線圖。
圖4是說明第一個典型實施例中停止氣門動作的控制過程程序的流程圖。
圖5是表示在圖4所示程序執(zhí)行過程中每個氣門振蕩情況的曲線圖。
圖6是說明第二個典型實施例中停止氣門動作的控制過程程序的流程圖。
圖7圖解地表示了在第二個典型實施例中所采用的目標升程量的變化。
圖8圖解地表示了在第二個典型實施例的一個修改例中目標升程量的變化。
具體實施例方式
本發(fā)明的典型實施例將在下文參照附圖進行說明。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個典型實施例的一種裝有氣門驅(qū)動系統(tǒng)的四缸內(nèi)燃機10的結(jié)構(gòu)原理圖。該發(fā)動機10安裝在一輛汽車上。該發(fā)動機10包括一個氣缸體20和一個氣缸蓋40，它們共同形成了同一個發(fā)動機10上的四個氣缸(第一到第四氣缸)。每個氣缸中有一個活塞30，被燃料燃燒所產(chǎn)生的動力驅(qū)動作往復(fù)運動。氣缸蓋40上有進氣門60和排氣門70，在每個氣缸的氣缸蓋40和活塞30之間形成了燃燒室80。氣缸蓋40上有一個用于點燃燃燒室里的空氣燃料混合物的火花塞85。注意，為描述方便起見，在下文中該實施例的電磁式氣門驅(qū)動系統(tǒng)將針對四個氣缸中的其中一個進行說明。
在氣缸蓋40上設(shè)有電磁式氣門驅(qū)動機構(gòu)100，110，該氣門驅(qū)動機構(gòu)構(gòu)造為使用電磁力來分別打開/關(guān)閉進氣門60和排氣門70。圖2為示意地表示了安裝在該氣門驅(qū)動系統(tǒng)中進氣側(cè)電磁氣門驅(qū)動機構(gòu)100的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在這里，應(yīng)當注意到，用于驅(qū)動排氣門70的排氣側(cè)電磁氣門驅(qū)動機構(gòu)110基本上與進氣側(cè)電磁氣門驅(qū)動機構(gòu)100具有相同的結(jié)構(gòu)，因此在圖中沒有示意出來。
參照圖2，進氣側(cè)電磁氣門驅(qū)動機構(gòu)100包括一個上彈簧160，在一個方向上迫壓進氣門60；一個下彈簧150，在另一個與上彈簧160迫壓進氣門60的方向相反的方向上迫壓進氣門60；一個與進氣門60一端相連的電樞軸170，驅(qū)動氣門沿著它的軸線方向前后運動；一個裝在電樞軸170上的電樞180；以及上和下磁鐵210，200，每個磁鐵通電后被吸引并緊靠電樞180，從而使進氣門60處于全開或全閉位置。
進氣門60包括一個氣門閥體60a和一個氣門桿60b。進氣門60打開時，使燃燒室80與形成于氣缸蓋40上的進氣口65相通，關(guān)閉時則切斷該連通。在進氣口65的出口周邊處形成一個氣門座130，氣門關(guān)閉時氣門閥體60a便位于該氣門座上。另外，在氣缸蓋40上，沿著氣門桿60b的軸線方向形成一個內(nèi)壁嵌有柱形氣門導(dǎo)管140的軸環(huán)，這樣，當氣門桿60b和氣門導(dǎo)管140緊緊密封時，氣門桿60b就被驅(qū)動。
在氣門桿60b的上部有一個圓盤形的下保持架155。氣門桿60b的上端與電樞軸170的下端相連，從而使它們倆一起上下運動。在電樞軸頂端有一個上保持架165，電樞180位于電樞軸170的中部。
受上彈簧160和下彈簧150的作用力時，電樞軸170保持原來的位置不動。上彈簧160壓縮地布置在上保持架165的上表面和固定于法蘭盤上的頂蓋190的內(nèi)表面之間，該法蘭盤在圖中沒有畫出。同時，下彈簧150壓縮地布置在下保持架155的下表面和氣缸蓋40的一個表面之間。這樣，上彈簧160產(chǎn)生一個使進氣門60打開的力，而下彈簧150則產(chǎn)生一個使進氣門60關(guān)閉的力。受這些彈簧的作用力，電樞軸170基本上保持在默認的狀態(tài)，即全開位置和全閉位置之間的中心位置。
上磁鐵210位于電樞180的上面并固定在一個法蘭盤上，該法蘭盤在圖中沒有畫出，而下磁鐵200則位于電樞180的下面并固定在另一個法蘭盤上，該法蘭盤在圖中也沒有畫出。上磁鐵210包括一個上銜鐵217和一個上線圈215。將電流通到上線圈215就會產(chǎn)生一個電磁場，提供一個將電樞180吸引到氣門座130上的電磁力，從而使進氣門60關(guān)閉。同樣，下磁鐵200包括一個下銜鐵207和一個下線圈205。將電流通到下線圈205上就會產(chǎn)生一個電磁場，提供一個吸引電樞180的電磁力，從而使進氣門60打開。在下文中，氣門160處于完全打開的位置被稱作為“全開位置”，氣門160處于完全關(guān)閉的位置被稱作為“全閉位置”。上銜鐵217和下銜鐵207在各自的軸心上都形成一個軸環(huán)，電樞軸170插入在這些軸環(huán)里，使電樞軸170在受到上磁鐵210和下磁鐵200的電磁力驅(qū)動時作上下運動。
一個升程傳感器250，用于檢測進氣門60提升量(在下文中將在合適的地方稱作“升程量”)，布置在頂蓋190的上方。更加明確地，升程傳感器250輸出的電壓V隨著安裝在電樞軸170軸線方向上的指針240的位置而變化。升程傳感器250與一個ECU(電子控制單元)120相連，該ECU控制打開—關(guān)閉進氣門60的操作，因此，在控制過程中升程傳感器250的讀數(shù)(如電壓V)輸入到ECU120中并被使用，以停止進氣門60的動作(在下文將稱作“氣門停止控制”)。ECU120分別在預(yù)定的時刻向上磁鐵210和下磁鐵200作用驅(qū)動電流。同樣，ECU120與EFI ECU90相連，這樣，一旦ECU120接收到來自EFI ECU90的相應(yīng)命令時就會開始進行氣門停止控制。
在車輛正常運行的過程中，EFI ECU 90接收各種指示信號，如曲軸轉(zhuǎn)角CA，進氣量Q，加速踏板下壓α等，并利用這些參數(shù)來判斷車輛的運行狀態(tài)。根據(jù)該確定的運行狀態(tài)，EFI ECU 90計算出打開或關(guān)閉氣門的合適時刻，并將這些時刻信息輸出給ECU 120。獲得這些時刻信息后，ECU 120就相應(yīng)地向每個下磁鐵200和上磁鐵210作用電流，以打開和關(guān)閉氣門160。
圖3是描述氣門升程與施加在每個線圈上的電流之間的一種典型關(guān)系的曲線圖。參照圖3，首先切斷使進氣門60保持在全閉位置上的作用于上線圈215的電流，由此進氣門60開始向全開位置運動。這種保持氣門在全開位置或全閉位置上的作用電流，在下文中將稱作為“保持電流”。經(jīng)過規(guī)定的一段時間后，便開始向下線圈205作用電流，以吸引氣門60。當氣門60在彈簧作用力下運動的時候，該吸引力也作用于該氣門上，以保證氣門驅(qū)動的快速響應(yīng)。這種吸引氣門(也就是電樞)的作用電流將在下文中稱作為“吸引電流”。典型地，保持電流可以是克服每個彈簧作用力而保持電樞180在每個磁鐵上所需的最小電流。同時，吸引電流要求足夠大，在電樞180與每個磁鐵之間的空間外運動時足以吸引住該電樞180，因此，該吸引電流一般要比保持電流大。
如上所述，在圖3所述的情形下，作用在上線圈215上的保持電流被切斷，以消除對上磁鐵210的吸引力。在這個時候，電樞180(即氣門60)便開始在上彈簧160的作用力下向中間位置運動。經(jīng)過規(guī)定的一段時間后，電流開始作用在下線圈205上，使下磁鐵200吸引電樞180接近。當下磁鐵200和電樞180接近后，保持電流便開始作用在下磁鐵200上，使進氣門60保持在全開位置上。之后，輪到作用在下磁鐵200上的保持電流被切斷，如上所述的方式，經(jīng)過規(guī)定的一段時間后，吸引電流開始作用在上磁鐵210上。這樣，通過反復(fù)分別接通和切斷作用在上磁鐵210和下磁鐵200上的電流(即保持電流，吸引電流)來控制每個氣門的打開和關(guān)閉。
下面，一個典型的停止氣門動作的控制程序?qū)⒔Y(jié)合圖4進行說明。圖4顯示了由ECU 120執(zhí)行的同一個過程的程序。參照圖4，ECU120接收來自EFI ECU 90的停止氣門動作的命令，然后執(zhí)行“氣門靜止過程”，一個將氣門置于它們的靜止位置(步驟S400)上的過程。在這個過程中，通過作用電流在下磁鐵200上來使排氣門70位于全開位置，通過作用電流在上磁鐵210上來使進氣門60位于全閉位置。這樣，氣門分別位于它們的全開位置和全閉位置上。這種過程分別在每個氣缸上執(zhí)行。如果該車輛是在運行操作的某種特定階段停止發(fā)動機10的一種類型(如混合動力車，具有怠速停止模式的車輛)，氣門將會保持在這樣的靜止位置上，并在發(fā)動機重新起動后重新工作。在這種情況下，當車輛停止運行時ECU 120就執(zhí)行如圖4所示的程序。
然后，ECU 120切斷第一個氣缸的進氣門60的保持電流Ai1和同一個氣缸上的排氣門70的保持電流Ae1(步驟S410)。這時，進氣門60和排氣門70由于彈簧的作用力而開始相對于它們的中間位置振蕩起來。每個氣門的這種振蕩會因摩擦力而衰減，最終會停下來。然后ECU 120通過每個升程傳感器250對進氣門60自由振蕩的振幅Fi1、排氣門70自由振蕩的振幅Fe1進行讀數(shù)(步驟S420)。這些振幅的數(shù)值是根據(jù)每個升程傳感器250在規(guī)定時間內(nèi)所檢測到的電壓V的變化而確定的。然后ECU 120判斷振幅Fi1和Fe1是否已經(jīng)充分減小(步驟S425)。在這一步如果確定這些振幅值已經(jīng)減小到低于預(yù)定值α，ECU 120就開始進入對第二個氣缸的控制階段，ECU 120首先切斷對應(yīng)于第一個氣缸的保持電流Ai1，Ae1的保持電流Ai2和Ae2(步驟S430)。
然后，如第一個氣缸的情形，ECU 120讀入振幅Fi2，F(xiàn)e2(步驟S440)，然后判斷第二個氣缸每個氣門的自由振蕩是否已充分衰減(步驟S445)。如果是，ECU 120便開始進入對第三個氣缸的控制階段，首先切斷保持電流Ai3，Ae3(步驟S460)，并對每個氣門自由振蕩的振幅進行同樣的判斷(步驟S475)。步驟S475中如果判斷結(jié)果為“是”，ECU 120便切斷第四個氣缸的氣門60，70的保持電流Ai4，Ae4。相反，如果ECU 120判斷出在步驟S475中的自由振蕩并沒充分衰減，ECU 120便重復(fù)同樣的判斷，直到每個振幅減小到低于預(yù)定值α。
圖5是表示上述程序執(zhí)行過程中每個氣門振蕩情況的曲線圖。參照圖5，在每個氣缸內(nèi)，每個氣門的保持電流是在另一個氣門自由振蕩的振幅減小到低于預(yù)定值α后才被切斷(時刻t2，t3，t4)，以致每個氣門在不同的時刻開始振蕩。
這樣，根據(jù)第一個典型實施例，供給每個氣門的保持電流是在氣門自由振蕩得到充分的衰減之后才被切斷，從而使這種自由振蕩帶來的噪聲不在同一時間內(nèi)產(chǎn)生。也就是說，由于噪聲不同時產(chǎn)生，氣門所發(fā)出的噪聲的總量級得到了減小。另外，每個氣門的自由振蕩都經(jīng)過測量，在檢測到所測量的振蕩(即振幅)已經(jīng)得到充分衰減，另一個氣缸的氣門的保持電流便立即被切斷。在這種方式下，就可以快速地停止所有氣門的動作。而且，在第一個實施例中，在通過每個升程傳感器250監(jiān)測每個氣門自由振蕩的振幅來決定切斷每個氣門的保持電流的時刻的同時，供給每個氣門的同一電流可以順序地在規(guī)定時間間隔內(nèi)被切斷，該規(guī)定時間間隔應(yīng)該足夠長以使氣門的振蕩可以衰減到目標程度。同樣，雖然在第一個實施例中進氣門60和排氣門70的保持電流是同時被切斷的，它們也可以在每個氣缸中在不同的時刻被切斷。而且，在兩個或更多個組氣門中，保持電流的切斷時刻可以不同，也就是說，由第一個氣缸和第二個氣缸的氣門組成的一組氣門，和由第三個氣缸以及第四個氣缸的氣門組成的一組氣門。在這種情況下也可以取得同樣的優(yōu)勢和效果。
根據(jù)本發(fā)明第二個典型實施例的一種氣門驅(qū)動系統(tǒng)將在下面進行說明。該系統(tǒng)基本上具有與第一個典型實施例的氣門驅(qū)動系統(tǒng)同樣的結(jié)構(gòu)，不同的只是ECU 120執(zhí)行不同的氣門停止控制，因此，在下面的說明中仍然用相同的數(shù)字來表示相同的部件。圖6是在第二個典型實施例中氣門停止控制的程序流程圖。雖然為了說明的方便，該流程圖只代表一個氣缸的過程，但應(yīng)該注意到該過程同樣在其他氣缸內(nèi)進行。參照圖6，ECU 120首先如第一個實施例所述的那樣執(zhí)行同樣的氣門靜止過程，將每個氣門置于全閉或全開的位置上(步驟S500)。該控制的以下步驟在下文中將針對排氣門70進行說明。
首先，ECU 120切斷排氣門70的保持電流Ih，并開始計數(shù)時間t(步驟S510)。然后，ECU 120通過讀入升程傳感器250的電壓V來決定當前的實際升程量L(t0)(步驟S520)。然后，ECU 120從數(shù)據(jù)存儲器中讀入一個目標升程量Lm(t0)，該存儲器沒有在圖中畫出(步驟S530)。
圖7是一個曲線圖，描述了一個隨時間變化的目標升程量Lm(t)的例子。在該圖中，雙虛線表示在保持電流被切斷時氣門的自由振蕩，如在上文第一個實施例中說明的那樣。同時，圖中的實線表示將排氣門70線性地從全開位置移動到中間位置上的目標升程量。該目標升程量是時間的函數(shù)，存儲在如圖6方框所示的圖表中，目標升程量Lm則是在規(guī)定的時間間隔下根據(jù)該圖表而確定。利用該圖表，更明確地，ECU 120對前一循環(huán)的目標升程量Lm(i)和下一循環(huán)的目標升程量Lm(i+1)進行插值計算對應(yīng)時刻ts的目標升程量Lm。另外，該目標升程量也可以利用隨時間線性變化的預(yù)定函數(shù)進行計算，以致該目標升程量可以根據(jù)每個時刻進行設(shè)定。在這里，應(yīng)該注意的是，只要氣門在向中間位置移動的過程中沒有發(fā)生過度的振蕩，該目標升程量就不一定是令氣門“線性地”移動的一個量。
接著，ECU 120檢測出在t0時刻下目標升程量Lm(t0)與實際升程量L(t0)之間的差值e，并通過將測得的e乘以一個增益K來設(shè)定控制電流If(步驟S540)。然后，ECU 120判斷是否已經(jīng)到達控制結(jié)束時間β(步驟S550)。由于目前時刻t＝t0，也就是說，尚未到達控制結(jié)束時間β，因此ECU 120把在步驟S540設(shè)定的控制電流If作用在下線圈205上，并返回到步驟S520。供有控制電流If的下線圈205就產(chǎn)生電磁力，吸引即將運動或剛開始從全閉位置移動到中間位置的排氣門70。這樣，排氣門70每次運動到一個位置，在該位置上下線圈205產(chǎn)生的電磁力與下彈簧150的作用力相互平衡。這時(ta＝t0≤ta＜β)，ECU 120再次檢測出步驟S520中讀入的實際升程量L(ta)與步驟S530中決定的目標升程量Lm(ta)之間的差值e，并將e乘以一個增益K來設(shè)定控制電流If(步驟S540)。由于還沒到達控制結(jié)束時間β，ECU 120將設(shè)定的控制電流作用在下線圈205上。通過這種方式，ECU 120重復(fù)步驟S520，S530和S540，使實際升程量L接近目標升程量Lm。也就是說，進行一個反饋控制來使差值e變?yōu)榱?。這樣，重復(fù)對下線圈205作用電流，直到到達控制結(jié)束時間β結(jié)束控制程序而取得目標量。
如上所述，排氣門70是在控制其升程量接近每次確定的目標升程量的過程中從全閉位置移動到中間位置上。這種方式減少了排氣門70振蕩的機會或程度，從而有效地消除或減小由于排氣門70的振蕩而產(chǎn)生的噪聲。同樣，雖然在第二個典型實施例中保持電流Ih被切斷，但該電流并不一定要切斷，可以只減小到某一程度，使下磁鐵200產(chǎn)生的電磁力比每個彈簧的作用力小就行。同樣，雖然在上述典型實施例中反饋控制用的是一個簡單的比例計算方法，但也可以用所謂的PID計算方法，該PID計算方法采用與目標量偏差的微分和積分?？蛇x地，下磁鐵200的控制電流可以如圖7所示的實曲線JL來預(yù)先設(shè)置，同時可以通過隨時間變化而改變控制電流，進行合適的前饋控制。
此外，在第一個和第二個典型實施例中采用的氣門停止控制程序可以結(jié)合起來進行。圖8示意了這樣的一個例子。參照圖8，當排氣門70的升程在受到如圖6所示的反饋控制時，排氣門70從全開位置移動到位置X處，該反饋控制使用一個使排氣門70線性地從全開位置移向位置X的目標升程量。然后，排氣門70達到位置X后，經(jīng)過規(guī)定的一段時間，下磁鐵200的控制電流被切斷，排氣門70便由此從位置X開始在中間位置附近振蕩。不過，在這種情況下，振蕩的幅度相對很小，因此振蕩的強度和噪聲也相對很小。在第二個實施例中，如果每個氣門是在另一個氣門的自由振蕩充分衰減之后才停止動作，那么這種停止工作的氣門噪聲將會進一步減小。此外在這種情況下，磁鐵消耗的功率也可以使得比所有氣門同時向中間位置運動的這種情況小。
雖然本發(fā)明是結(jié)合優(yōu)選實施例進行說明的，但應(yīng)該知道本發(fā)明并不局限于所述的優(yōu)選實施例或所述的結(jié)構(gòu)。相反，本發(fā)明意在覆蓋不同的修改或等價的結(jié)構(gòu)布置，比如一個包含不同數(shù)目的氣缸的發(fā)動機結(jié)構(gòu)。此外，雖然優(yōu)選實施例中的各種部件是用典型的各種組合或結(jié)構(gòu)進行說明，但其他包括更多、更少或單個部件的組合和結(jié)構(gòu)，也包括在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機氣門驅(qū)動系統(tǒng)，包括多個氣門(60，70)、彈簧(150，160)、磁鐵(200，210)以及一個控制器(120)；其中，該彈簧(150，160)迫使每個氣門處于全開位置和全閉位置之間的中間位置上，該磁鐵(200，210)通電后產(chǎn)生電磁力以克服每個彈簧的推力來維持每個氣門處于全開位置或全閉位置上，并且該控制器(120)通過向每個磁鐵作用電流來驅(qū)動氣門，該氣門驅(qū)動系統(tǒng)的特征在于該控制器，在內(nèi)燃機將要停止時，適用于在第一個時刻停止向用于氣門中的第一個氣門或第一組氣門的至少一個磁鐵作用電流，在不同于第一個時刻的第二個時刻停止向用于氣門中的第二個氣門或第二組氣門的至少一個磁鐵作用電流。
2.如權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其中該氣門包括內(nèi)燃機的進氣門或排氣門。
3.如權(quán)利要求1所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其中第二個時刻是在第一個氣門或第一組氣門的自由振蕩衰減到一定程度的時候。
4.如權(quán)利要求3所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括氣門位移檢測裝置(250)，用來檢測氣門由于自由振蕩而移動的量，其中，該控制器還適于根據(jù)氣門位移檢測裝置檢測到的氣門位移量來判定第一個氣門或第一組氣門的自由振蕩已經(jīng)衰減到特定的程度。
5.一種內(nèi)燃機氣門驅(qū)動系統(tǒng)，包括一個氣門(60，70)、彈簧(150，160)、一個磁鐵(200，210)以及一個控制器(120)；其中該彈簧(150，160)迫使該氣門位于全開位置和全閉位置之間的中間位置上，該磁鐵(200，210)通電后產(chǎn)生電磁力以克服每個彈簧的推力來維持氣門處于全開位置或全閉位置上，并且該控制器(120)通過對磁鐵作用電流來驅(qū)動氣門，該氣門驅(qū)動系統(tǒng)的特征在于該控制器在內(nèi)燃機將要停止時，適用于控制磁鐵的作用電流，使得該磁鐵產(chǎn)生電磁力，在抑制該氣門的自由振蕩的同時使氣門回到中間位置上。
6.如權(quán)利要求5所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其中該氣門是內(nèi)燃機的進氣門和/或排氣門。
7.如權(quán)利要求5所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，進一步包括氣門升程檢測裝置(250)，用于檢測氣門的提升量，其中該控制器還適于進行反饋控制，使所檢測到的氣門升程量隨時間的變化收斂到規(guī)定的目標量。
8.如權(quán)利要求5或7的任一項所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其中當氣門已經(jīng)從全開或全閉位置上移動到靠近中間位置的規(guī)定位置上時，該控制器還適于在預(yù)定時刻停止向磁鐵作用電流。
9.如權(quán)利要求8所述的氣門驅(qū)動系統(tǒng)，其中該氣門設(shè)置為多個，并且預(yù)定時刻是為該氣門中的每一個或每一組而進行設(shè)置的。
10.一種驅(qū)動安裝在內(nèi)燃機的多個氣門(60，70)的方法，該內(nèi)燃機包括彈簧(150，160)和磁鐵(200，210)，其中該彈簧(150，160)迫使每個氣門處于位于全開位置和全閉位置之間的中間位置上，每個磁鐵(200，210)作用電流后產(chǎn)生電磁力以克服每個彈簧的作用力來維持每個氣門處于全開位置或全閉位置上，該方法包括以下步驟在內(nèi)燃機將要停止時，在第一個時刻停止向用于氣門中的第一個氣門或第一組氣門的至少一個磁鐵作用電流，且在不同于第一個時刻的第二個時刻，停止向用于氣門中的第二個氣門或第二組氣門的至少一個磁鐵作用電流。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中該氣門包括內(nèi)燃機的一個進氣門和一個排氣門。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中第二個時刻是在第一個氣門或第一組氣門的自由振蕩衰減到特定程度的時候。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括以下步驟檢測氣門由于自由振蕩而移動的量；和根據(jù)檢測到的氣門位移量來判定第一個氣門或第一組氣門的自由振蕩已經(jīng)衰減到特定的程度。
14.一種驅(qū)動安裝在內(nèi)燃機的一個氣門(60，70)的方法，該內(nèi)燃機包括彈簧(150，160)和一個磁鐵(200，210)，其中該彈簧(150，160)迫使該氣門處于位于全開位置和全閉位置之間的中間位置上，且該磁鐵(200，210)作用電流后產(chǎn)生電磁力以克服每個彈簧的作用力來維持氣門處于全開位置或全閉位置上，該方法包括以下步驟在內(nèi)燃機將要停止時，控制磁鐵的作用電流，使得該磁鐵產(chǎn)生電磁力，在抑制該氣門的自由振蕩的同時使氣門回到中間位置上。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中該氣門是內(nèi)燃機的進氣門或排氣門。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括以下步驟檢測氣門的提升量；和進行一個反饋控制，使所檢測到的氣門升程量隨時間的變化收斂到規(guī)定的目標量。
17.如權(quán)利要求14至16中的任一項所述的方法，其中當氣門已經(jīng)從全開或全閉位置上移動到靠近中間位置的規(guī)定位置上時，在預(yù)定的時刻停止向磁鐵作用電流。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該氣門設(shè)置為多個，并且預(yù)定時刻是為該氣門中的每一個或每一組而進行設(shè)置的。
全文摘要
當含有一種驅(qū)動多個氣門(60，70)的電磁式氣門驅(qū)動機構(gòu)(100，110)的內(nèi)燃機將要停止時，一個氣門或一組氣門的至少一個磁鐵(200，210)上作用電流的停止時刻不同于另一個氣門或另一組氣門的停止時刻。
文檔編號F01L3/24GK1526920SQ20041000746
公開日2004年9月8日 申請日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月5日
發(fā)明者山田智海, 四重田啟二, 啟二 申請人:豐田自動車株式會社