内燃机气门驱动系统和方法及动力输出装置.pdf

一种用于内燃机(1)的气门驱动系统(11A，11B，11C)，具有：一个电机(12)，用于产生转动驱动力，以驱动安装在内燃机的气缸(2)中的进气门或排气门，从而与内燃机的活塞运动同步地打开和关闭气门；一个传动装置(21，31，16A，18B)，可以在下面两种工况下进行变换：(i)第一种工况：从所述的电机中将旋转驱动力传递给气门(4，5)，以及(ii)第二种工况：停止气门的打开或关闭操作或以低升程量驱动气门；一个判断装置(6，14C，40)，用于判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否异常；以及一个自动防故障装置(6，16E，18B)，用于在判断装置判断出同步出现异常时将所述的传动装置变换到第二种工况下工作。

1.  一种用于内燃机(1)的气门驱动系统(11A，11B，11C)，
其特征在于，所述的气门驱动系统包括：
一个电机(12)，用于产生转动驱动力，以驱动安装在内燃机的气缸(2)中的进气门或排气门(4，5)，从而与内燃机的活塞运动同步地打开和关闭气门；
一个传动装置(21，31，16A，18B)，可以在下面两种工况下进行变换：(i)第一种工况：从所述的电机中将旋转驱动力传递给气门，以及(ii)第二种工况：停止气门的打开或关闭操作或以低升程量驱动气门；
一个判断装置(6，14C，40)，用于判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否异常；以及
一个自动防故障装置(6，16E，18B)，用于在所述的判断装置判断出同步出现异常时将所述的传动装置变换到第二种工况下工作。

2.  根据权利要求1的气门驱动系统(11A，11B，11C)，其特征在于，
所述的传动装置包括：
一个摇臂(16A，16B)，与气门(4，5)连接；
一个空转臂(30)，与所述的电机(12)连接，并可以在第一种工况下与摇臂连接；以及
一个连接-分离装置(6，16E，18B)，用于在第二种工况下，通过由内燃机驱动力产生的油压或者非驱动力产生的电磁力，将空转臂从摇臂上分离。

3.  一种用于内燃机(1)的气门驱动系统(11A，11B，11C)，
其特征在于，所述的气门驱动系统包括：
一个电机(12)，用于产生转动驱动力，以驱动安装在内燃机的气缸(2)中的进气门或排气门(4，5)，从而与内燃机的活塞运动同步地打开和关闭气门；
一个转数确定装置(6，40)，用于确定内燃机的目标转数；
一个转数检测装置(40)，用于检测内燃机的实际转数；以及
一个判断装置(6，14C，40)，用于根据所确定的目标转数和所检测到的实际转数之间的差，判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否异常。

4.  根据权利要求1或2的气门驱动系统(11A，11B，11C)，其特征在于，
所述的气门驱动系统进一步包括：
一个转数确定装置(6，40)，用于确定内燃机的目标转数；以及
一个转数检测装置(40)，用于检测内燃机的实际转数；
所述的判断装置(6，14C，40)，用于根据所确定的目标转数和所检测到的实际转数之间的差，判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否异常。

5.  根据权利要求3的气门驱动系统(11A，11B，11C)，其特征在于，
所述的判断装置(6，14C，40)当上述的差值到达或超过一个预定的阈值时判断出同步为异常。

6.  根据权利要求3的气门驱动系统(11A，11B，11C)，其特征在于，
所述的转数检测装置(40)包括一个凸轮转数测量装置，用于测量内燃机的凸轮的转数，以及
所述的转数确定装置(6，40)包括一个目标凸轮转数计算装置，用于根据所需转矩以及内燃机的发动机转数或曲轴转数来计算出目标转数。

7.  根据权利要求1的气门驱动系统(11A，11B，11C)，其特征在于，
内燃机(1)具有多个气缸(2)，并且
所述的气门驱动系统安装在多个气缸的每一个上。

8.  根据权利要求3的用于内燃机(1)的气门驱动系统(11A，11B，11C)，其特征在于，
内燃机具有多个气缸，并且
所述的气门驱动系统安装在多个气缸的每一个上。

9.  一种用于内燃机(1)的气门驱动系统(11A，11B，11C)的气门驱动方法，其中该气门驱动系统包括：一个电机(12)，用于产生转动驱动力，以驱动安装在内燃机的气缸(2)中的进气门或排气门(4，5)，从而与内燃机的活塞运动同步地打开或关闭气门；和一个传动装置(21，31，16A，18B)，可以在下而两种工况下进行变换：(i)第一种工况：从所述的电机中将旋转驱动力传递给气门，以及(ii)第二种工况：停止气门的打开或关闭操作或以低升程量驱动气门，
其特征在于，所述的气门驱动方法包括：
一个驱动过程，通过所述的电机产生驱动力；
一个判断过程，判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否异常；以及
一个自动防故障过程，如果在所述的判断过程判断出同步异常，就将所述的传动装置变换到第二种工况下工作。

10.  一种用于内燃机(1)的气门驱动系统(11A，11B，11C)的气门驱动方法，其中该气门驱动系统包括：一个电机(12)，用于产生转动驱动力，以驱动安装在内燃机的气缸(2)中的进气门或排气门(4，5)，从而与内燃机的活塞运动同步地打开和关闭气门，
其特征在于，所述的气门驱动方法包括：
一个转数确定过程，确定内燃机的目标转数；
一个转数检测过程，检测内燃机的实际转数；以及
一个判断过程，根据所确定的目标转数和所检测到的实际转数之间的差异，判断气门的打开或关闭操作和活塞运动之间的同步是否异常。

11.  一种动力输出装置，
其特征在于，所述的动力输出装置包括：
一个内燃机(1)；以及
一个用于内燃机的气门驱动系统(11A，11B，11C)，包括：一个电机(12)，用于产生转动驱动力，以驱动安装在内燃机的气缸(2)中的进气门或排气门，从而与内燃机的活塞运动同步地打开和关闭气门；一个传动装置(21，31，16A，18B)，可以在下面两种工况下进行变换：(i)第一种工况：从所述的电机中将旋转驱动力传递给气门，以及(ii)第二种工况：停止气门的打开或关闭操作或以低升程量驱动气门；一个判断装置(6，14C，40)，用于判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否异常；以及一个自动防故障装置(6，16E，18B)，用于在所述的判断装置判断出同步出现异常时将所述的传动装置变换到第二种工况下工作。

12.  一种动力输出装置，
其特征在于，所述的动力输出装置包括：
一个内燃机；以及
一个用于内燃机的气门驱动系统(11A，11B，11C)，包括：一个电机(12)，用于产生转动驱动力，以驱动安装在内燃机的气缸(2)中的进气门或排气门(4，5)，从而与内燃机的活塞运动同步地打开和关闭气门；一个转数确定装置(6，40)，用于确定内燃机的目标转数；一个转数检测装置(40)，用于检测内燃机的实际转数；以及一个判断装置(6，14C，40)，用于根据所确定的目标转数和所检测到的实际转数之间的差，判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否异常。

内燃机气门驱动系统和方法 及动力输出装置
技术领域
本发明涉及一种气门驱动系统，用于驱动内燃机的进气门或排气门。
背景技术
传统内燃机的进气门和排气门是由内燃机的曲轴动力驱动打开或关闭的。但在最近，曾有研究尝试使用电机来驱动进气门和排气门。例如，日本专利申请Hei 8-177536公开了一种用于驱动曲轴的气门驱动系统，利用一个电机来打开或关闭进气门。
另外，日本专利申请Hei 10-169418公开了一种电磁式驱动气门机构，在一种可连续改变进气门或排气门的工作角度或相位来控制进气量的内燃机可变气门机构中，利用电磁力来驱动进气门或排气门的阀体。
但是，在上述的日本专利申请Hei 10-169418或其它类似专利申请中，若气门的阀体是通过电磁式驱动气门系统来驱动打开或关闭的，或阀体是通过与曲轴转动相互独立的一个电机驱动，如日本专利申请Hei 8-177536中所公开的，那么，与传统情况——气门的打开或关闭由曲轴的动力所驱动——相对，有必要使气门驱动系统与曲轴的转动即活塞的运动高度精确地同步。若由于故障或在某些运动时刻使得两者不同步，就不仅会使内燃机的性能降低，还可能引起阀体和活塞产生碰撞、或进气门和排气门产生干涉，从而使内燃机受损——这是一个技术性的问题。
另一方面，为了防止出现这种问题，可以想象地在活塞的顶部设计提供一个凹槽或退避部分等，使阀体和活塞即使在最大升程时也不会发生碰撞。但是，这种设计在很多情况下是要受到燃烧室的形状所限制的。即使上述的设计可以实现，也还存在一个技术问题，就是难以保证柴油机等内燃机所需的高压缩比。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种内燃机的气门驱动系统，该系统可以在气门驱动系统和曲轴转动之间的同步控制出现异常时减少异常所引起的负面影响，该系统可以应用在，例如，具有使用电机来驱动阀体打开或关闭的气门驱动系统的内燃机中；或一种提供有气门驱动系统和内燃机的动力输出装置中。
本发明上述的目的可以通过一个内燃机气门驱动系统来实现，该气门驱动系统提供有：一个电机，用于产生驱动安装在内燃机气缸上的进气门或排气门的转动驱动力，从而与内燃机的活塞运动同步地打开或关闭气门；一个传动装置，可以在下面的两种工况之间变换：(i)第一种工况，通过电机将转动驱动力传递给气门，(ii)第二种工况，停止气门的打开或关闭操作，或以低升程值来驱动气门；一个判断装置，用于判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步情况是否正常；以及一个自动防故障装置，用于在判断装置判断出同步情况异常时，将传动装置变换到第二种工况下。
根据本发明的第一个气门驱动系统，在正常情况下，电机产生的转动驱动力通过工作在第一种工况下或正常工况下的传动装置而被传递给气门，该传动装置包括一个锁止销，一个摇臂，一个空转臂等。在这，电机的转动驱动力通过一个连接机构或一个凸轮机构而被转换成线性运动，并最后传递给气门。这样可以与活塞的运动同步地驱动气门，从而允许了正常的进气或排气。在本发明中使用的电机便于该气门驱动系统组成为一个可变气门机构。这样，通过该可变气门机构，便可以获得多种好处。
特别地，如果气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步情况发生异常，这种异常就会被带有一个电子控制单元(ECU)的判断装置所获知。然后，也带有电子控制单元的自动防故障装置就会将传动装置变换到第二种工况下工作。然后，气门的打开或关闭操作就会停止，或者由工作在第二种工况下的传动装置以低升程值进行驱动。
通常，如果气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步情况发生异常，也可以想象得到要停止电磁式驱动气门和电机，或以低升程值来控制电磁式驱动气门。但是，在发动机转动的时候进行这种控制是很困难的。如果要大胆地进行这种控制，就要提高驱动单元中的电机的输出和尺寸。另一方面，如果一个电子气门停止机构集成到直接驱动进气门或排气门的电磁式驱动气门中，整个机构的尺寸和重量以及整个气门系统的惯性质量也会增加，以致驱动单元的输出功率也要增加。相反，如果传动装置具有一个允许元件可以机械地连接或分离的结构，如本发明中的一样，就可以相对容易地改善系统的响应特性。响应特性的改善可以在发动机的一个循环内停止气门的打开或关闭操作，或以低升程值驱动气门。这样，由于可以防止不同步地气门与活塞之间产生碰撞或受损，该系统在实际应用中会更加有用。
如上所述，根据本发明的第一个气门驱动系统，在具有通过使用电机来驱动气门打开或关闭的气门驱动系统的内燃机中，即使在气门驱动系统与曲轴转动之间的同步控制(即，同步控制)中出现异常，也可以适当地进行自动防故障处理。这样，就可以减少由于异常所引起的不良影响。特别地，将本发明应用到安装在汽车上的内燃机中，可以实现安全的运转。
在本发明第一个气门驱动系统的一方面，传动装置具有：一个摇臂，连接到气门上；一个空转臂，与电机连接，并可以在第一种工况下连接到摇臂上；一个连接分离装置，用于在第二种工况下，通过内燃机驱动力而引起的油压作用或非动力引起的电磁力作用，将空转臂从摇臂上分离。
根据这一方面，如果判断出同步异常，结构为液压式或电磁式执行器的连接分离装置就会将空转臂从摇臂上分离。这样，传动装置就会变换到第二种工况下。因此，通过使用这种相对简单的机械结构，就可以快速地停止气门的打开或关闭操作，或快速地以低升程值驱动气门的打开或关闭。
本发明上述的目的也可以通过第二个内燃机气门驱动系统来实现，该气门驱动系统具有：一个电机，产生转动驱动力，用以驱动安装在内燃机气缸上的进气门或排气门，从而与内燃机的活塞运动同步地打开或关闭气门；一个转数确定装置，用于确定内燃机的目标转数；一个转数检测装置，用于检测内燃机的实际转数；以及一个判断装置，用于根据在确定的目标转数与检测到的实际转数之间的差异，判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否异常。
根据本发明的第二个气门驱动系统，在正常的工况下，电机产生的转动驱动力被传递给气门。在这，如果气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步情况出现异常，这种异常就会被带有ECU的判断装置所判断出或确定出。特别地，同步是否异常的判断是根据由转数确定装置所确定的内燃机目标转数与转数检测装置所检测到的内燃机实际转数之间的差异而实现的。
一般，通过利用传感器进行检测，使气门系统的运动受到控制，从而使曲轴的转动(活塞的运动)与气门系统的运动(凸轮的转动)同步。但是，在某些情况下，由于摩擦的增大，以及由于断路或性能降低而引起电机和传感器出现故障，可能会使它们变得不同步。而且，由于活塞轴和曲轴的摩擦增大或产生故障，也可能会使它们变得不同步。这样，如上所述，通过测量传感器的输出，在实际上是难以或者不可能准确地判断同步是否异常。因此，就可能会依据不正确的判断结果而在一个错误的时刻下进行不必要的或不利的自动防故障处理。或者，在需要进行自动防故障处理的时刻下实际上却没有进行自动防故障处理。相反，在上述的本发明中，根据目标转数和实际转数之间的差异，可以十分准确地判断出同步是否异常。这样，由于它可以防止不同步的气门与活塞产生碰撞或受损，因此在实际中它更加有用。
如上所述，根据本发明的第二个气门驱动系统，在具有通过使用电机来驱动气门打开或关闭的气门驱动系统的内燃机中，即使在气门驱动系统与曲轴转动之间的同步控制中出现异常，也可以十分准确地判断出这种异常。这样，根据判断结果而进行各种自动防故障处理，就可以减少由于异常所引起的不良影响。特别地，将本发明应用到安装在汽车上的内燃机中，可以实现安全的运转。
在本发明第二个气门驱动系统的一方面，该气门驱动系统进一步提供有：一个转数确定装置，用于确定内燃机的目标转数；以及一个转数检测装置，用于检测内燃机的实际转数，判断装置根据确定的目标转数于检测到的实际转数之间差异，判断出气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否出现异常。
根据这一方面，由各种转数传感器和计数功能的ECU所组成的转数确定装置，根据曲轴实际转动的测量数据(或活塞运动的测量数据)Ncrk以及所需转矩，确定出目标转数N。而包含有各种转数传感器的转数检测装置，则检测凸轮或连杆的转数Ncam。这样，判断装置根据这两个值之间的差异，可以相对快速和准确地进行判断。
在本发明第二个气门驱动系统的另一方面，一旦上述两个数量的差异到达或者超过一个预定的阈值时，判断装置就判断出同步异常。
根据这一方面，将目标转数N和进气门的凸轮(或连杆)的实际转数Ncam1之间的差异ΔN1与一个预定的阈值ΔN进行比较，其中N是通过曲轴的实际转数Ncrk和所需转矩来确定的。或者，将目标转数N和排气门的凸轮(或连杆)的实际转数Ncam2之间的差异ΔN2与一个预定的阈值ΔN进行比较。然后，作为判断结果，就会判断出同步是正常还是异常。这样，就可以相对快速和准确地进行判断。
在本发明第二个气门驱动系统的另一发面，转数检测装置具有一个凸轮转数测量装置，用于测量内燃机的凸轮的转数，而转数确定装置则具有一个目标凸轮转数计算装置，用于根据所需转矩和内燃机转数(或内燃机一个曲轴的转数)计算出目标转数。
根据这一方面，根据凸轮转数测量装置测量到的凸轮转数、以及目标凸轮转数计算装置根据所需转矩和内燃机转数(或内燃机一个曲轴的转数)来计算出的目标转数，判断装置可以相对快速和准确地做出判断。
在本发明第一个和第二个气门驱动系统的另一方面，内燃机具有一组气缸，每个气缸上都提供有一个气门驱动系统。
根据这一方面，在具有多个气缸的内燃机中，每一个气缸都可以独立地进行自动防故障处理和同步异常的判断。因此，可以进行这样的一个空转，即只停止发生同步异常的气缸的工作。
本发明上述的目的还可以通过在一个内燃机气门驱动系统中应用一种气门驱动方法来实现，该气门驱动系统具有：一个电机，用于产生转动驱动力，驱动安装在内燃机气缸上的进气门或排气门，从而与内燃机的活塞运动同步地打开和关闭气门；一个传动装置，可以在下面的两种工况之间变换：(i)第一种工况，通过电机将转动驱动力传递给气门，(ii)第二种工况，停止气门的打开或关闭操作，或以低升程值来驱动气门，该气门驱动方法具有：一个驱动过程，通过电机产生驱动力；一个判断过程，判断气门的打开或关闭操作与活塞运动之间的同步是否异常；以及一个自动防故障过程，在判断过程判断出同步异常时，将传动装置变换到第二种工况下工作。
根据本发明的第一种气门驱动方法，在上述本发明第一个气门驱动系统中，如果气门的打开或关闭操作和活塞运动之间的同步出现异常，这种异常就会被判断过程所判断出。然后，传动装置就会通过自动防故障过程中被转换到第二种工况下工作。然后，气门的打开或关闭操作被中断，或者由工作在第二种工况下的传动装置以低升程值来驱动。因此，根据本发明的第一种气门驱动方法，在具有通过使用电机来驱动气门打开或关闭的气门驱动系统的内燃机中，即使在气门驱动系统与曲轴转动之间的同步控制中出现异常，也可以适当地进行自动防故障处理。从而可减少由于异常所带来的不良影响。
本发明上述的目的也可以通过在一个内燃机气门驱动系统中应用第二种气门驱动方法来实现，该气门驱动系统具有：一个电机，用于产生转动驱动力，驱动安装在内燃机气缸上的进气门或排气门，从而与内燃机的活塞运动同步地打开或关闭气门，该气门驱动方法具有：一个转数确定过程，确定内燃机的目标转数；一个转数检测过程，检测内燃机的实际转数；以及一个判断过程，根据所确定的目标转数和所检测到的实际转数之间的差异，判断气门的打开或关闭操作和活塞运动之间的同步是否异常。
根据本发明第二种气门驱动方法，在上述本发明第二个气门驱动系统中，如果气门的打开或关闭操作和活塞运动之间的同步出现异常，这种异常就会被判断过程所判断出。特别地，同步异常的判断是根据内燃机目标转数和内燃机实际转数之间的差异进行的，其中内燃机目标转数是在转数确定过程中所确定的，而内燃机实际转数是在转数检测过程中检测到的。因此，根据本发明的第二种气门驱动方法，在具有通过使用电机来驱动气门打开或关闭的气门驱动系统的内燃机中，即使在气门驱动系统与曲轴转动之间的同步控制中出现异常，也可以十分准确地判断出这种异常。这样，根据判断结果，通过进行各种自动防故障处理，就可以减少由于异常引起的不良影响。
本发明上述的目的还可以通过一个动力输出装置实现，该动力输出装置具有：一个内燃机；以及本发明上述的第一个或第二个气门驱动系统(包括它的各个方面)。
根据本发明的动力输出装置，该动力输出装置提供有本发明上述的第一个或第二个气门驱动系统。因此，即使在气门驱动系统和曲轴转动之间的同步控制中出现异常，也可以减少由于异常引起的不良影响。特别地，通过将本发明应用在一辆汽车上，可以实现安全的运转或空转。
本发明的实质、效用以及进一步的特点，将从下面的结合本发明优选实施例的详细说明中显得更加清楚，其中所附带的图纸简单说明如下。
附图说明
图1是一个内燃机整体结构的透视图，其中该内燃机安装有根据本发明第一个实施例的气门驱动系统；
图2是一个内燃机部分结构的透视图，其中该内燃机安装有根据本发明第一个实施例的气门驱动系统，即，用于一个气缸的一个气门驱动装置；
图3是根据本发明第一个实施例的气门驱动装置组成元件的透视图，即，摇臂，一个空转臂，以及进气门；
图4是根据本发明第一个实施例的气门驱动装置在正常工况下，摇臂、空转臂和高升程凸轮的原理横剖视图；
图5是根据本发明第一个实施例的气门驱动装置在异常工况下，摇臂、空转臂和高升程凸轮的原理横剖视图；
图6是根据本发明第二个实施例的气门驱动装置在正常工况下，摇臂、空转臂和高升程凸轮的原理横剖视图；
图7是根据本发明第二个实施例的气门驱动装置在异常工况下，摇臂、空转臂和高升程凸轮的原理横剖视图；
图8是根据本发明第一个实施例的气门驱动装置组成元件的透视图，即，一个液压冲击调节器(HLA)，摇臂，辊子、凸缘和进气门；
图9是HLA详细结构的原理横剖视图，其中该HLA是根据本发明第三个实施例的气门驱动装置的一个实例。
图10A是根据本发明第四个实施例的气门驱动装置组成元件的结构和工作原理侧视图，即，第一个和第二个连杆，一个线圈弹簧，一个锁止销，以及进气门；
图10B是根据本发明第四个实施例的气门驱动装置组成元件的结构和工作原理正视图，即，第一个和第二个连杆，一个线圈弹簧，一个锁止销，以及进气门；
图11是用于控制内燃机和根据本发明的内燃机气门驱动系统的ECU、各种传感器、各种执行器等的概念图；
图12是根据本发明第一、第三和第四个实施例，在同步控制异常中自动防故障处理程序的流程图；以及
图13是根据本发明第二个实施例，在同步控制异常中自动防故障处理程序的流程图。
具体实施方式
根据本发明的内燃机气门驱动系统的特别实施例将结合图纸进行说明。为了方便，首先对第一到第四个实施例(参考图1到图10)的每个气门驱动系统，对包括根据本发明的“电机”和“传动装置”的机械部分进行说明。然后，再对检测同步控制中的异常的特定检测方法、以及在同步控制异常中停止进气门或排气门的停止控制方法进行说明，这些方法对于第一个到第四个实施例(参考图11到图18)都是相同的。上述的方法是用一个电子控制单元(ECU)，该ECU组成了对应本发明的“判断装置”和“自动防故障装置”的一个实例。
附带说明一下，在下面的实施例中，如果由于某些故障原因而导致活塞运动和进气门或排气门运动之间的同步出现异常，由于情况需要，将只称之为“在同步控制的异常情况下”。而这种同步中的异常也只称为“同步控制中的异常”。
(第一个实施例)
在第一个实施例中的内燃机气门驱动系统的结构和工作将结合图1到图5进行详细的说明。
首先，参考图1，将说明对应第一个实施例的内燃机气门驱动系统的整个结构。图1显示了该内燃机的整个结构，其中该内燃机安装有对应第一个实施例的气门驱动系统。
内燃机1的结构为多缸直线型汽油发动机，其中一组(在图1中为4个)气缸2在同一个方向上布置，每个气缸2中有一个活塞3可在垂直方向上(上下)运动。两个进气门4和两个排气门5布置在每个气缸2的顶部。进气门4和排气门5在气门驱动系统10中被驱动打开或关闭，与活塞3的垂直运动同步。通过这种方式，气缸2的进气和排气得以实现。
气门驱动系统10具有：气门驱动装置11A，每一个都布置在相对气缸2的排气一侧；以及气门驱动装置11B，每一个都布置在相对气缸2的进气一侧。每个气门驱动装置11A和11B通过一个凸轮对排气门5或进气门4进行驱动。每个气门驱动装置11A的结构都是相同的，而每个气门驱动装置11B的结构也都是相同的。附带说明一下，气门驱动装置11A可以是独立地驱动每个气门，如仅停止一个气缸2的气门，或者联合地驱动所有气门。与此相同，气门驱动装置11B可以是独立地驱动每个气门，或者联合地驱动所有气门。
下面，参考图2，将说明对应第一个实施例的内燃机的部分结构，即，用于单个气缸的气门驱动装置。图2显示了安装有对应第一个实施例的气门驱动系统的该内燃机的部分结构，即，用于单个气缸的气门驱动装置。
如图2所示，用于控制排气的气门驱动装置11A和用于控制进气的气门驱动装置11B成对地布置在每个气缸2中。附带说明一下，气门驱动装置11A和气门驱动装置11B具有相同的结构。首先将说明位于进气一侧的气门驱动装置11B。
位于进气一侧的气门驱动装置11B包括一个电机12(如情况需要，下文中将只称为“电机12”)，并用于将电机12的转动运动转化为直线运动，即，进气门4的直线打开或关闭运动。电机12可以是一种无刷电机或可以控制转速的电机。用于检测旋转位置的一个位置检测传感器，如解算装置或旋转编码器，安装在电机12内。
气门驱动装置11B具有：一个凸轮轴14B；一个齿轮系，用于将电机12的旋转运动传递给凸轮轴14B；摇臂16A和16B，用于驱动进气门4；以及一个空转臂30，布置在凸轮轴14B和摇臂16A、16B之间。每个气缸2内都有一个独立的凸轮轴14B。或者说，每个气缸2中的凸轮轴14B是分开的。齿轮系15通过一个中间齿轮190将电机齿轮18的旋转运动传递给一个凸轮驱动齿轮20，并与电机12同步地转动凸轮轴14B，其中电机齿轮18安装在电机12的输出轴(图中没有画出)上，凸轮驱动齿轮20集成在凸轮轴14B上。
一个单独的高升程凸轮21可旋转地布置在凸轮轴14B上。该高升程凸轮12是一种平板凸轮，其中基圆的一部分与凸轮轴14B的凸起同轴。在气门驱动装置11B中，该高升程凸轮21的外形(或外部圆周轮廓)都是相同的。该高升程凸轮21的外形设计成不是产生一个沿该高升程凸轮21的负的曲率，即，产生一个径向向外的凸面。
摇臂16A和16B可摇动或振动，在中心处具有一个摇臂轴16C。气门弹簧23将一个弹性力作用在进气门4上，使之靠向摇臂16A和16B的一侧，通过这样，进气门4固定在进气口的阀座(图中没有画出)上，而进气口关闭。
另一方面，如图2所示，位于排气门5一侧的气门驱动装置11A具有：一个凸轮21，布置在凸轮轴14A上，方式与气门驱动装置11B中的一样；还有一个气门特性调节机构17。凸轮21通过该气门特性调节机构17驱动摇臂16A和16B。附带说明一下，该气门特性调节机构17也可以用于位于进气门4一侧的气门驱动装置11B上。
如在进气门一侧的情况一样，摇臂16A和16B也是可摇动或振动的，并在中心处具有一个摇臂轴16C。气门弹簧23将一个弹性力作用在排气门5上，使之靠向摇臂16A和16B的一侧，通过这样，排气门5固定在排气口的阀座(图中没有画出)上，而排气口关闭。摇臂16A和16B的另一端与调节器24接触。该调节器24向上推动摇臂16A和16B的另一端，而摇臂16A和16B的一端则保持与排气门5的上端接触。
气门特性调节机构17的功能是作为将凸轮21的旋转运动传递给摇臂16A和16B的摆动运动的一个中间装置，同时还作为一个升程量/工作角度改变装置，通过改变凸轮的旋转运动与摇臂16A和16B的摆动运动之间的相互关系，来改变排气门5的升程量和工作角度。
气门驱动装置11A的其它部件与气门驱动装置11B的相应部件相同，因此省略该部分的说明。
对于排气门5，可以通过使用气门驱动装置11B的电机12改变凸轮轴14B的驱动速度，从而改变其相位和工作角度。
气门驱动装置11A独立地安装在每个气缸2中，凸轮轴14A也是独立的。因此，可以为每个气缸2独立地将排气门5的工作特性设定为最佳情况。这样可以使每个排气门5的工作特性的适应性得以提高。
附带说明一下，在进气一侧的气门驱动装置11B中，在高升程凸轮21通过空转臂30向下推动摇臂16A和16B时可以通过停止电机12，或者在停止位置上通过反转凸轮轴14B，来改变进气门4的升程量。该情况下最大的升程量被限制在该高升程凸轮21的凸轮尖越过空转臂30的辊子(图中没有画出)上的升程量。通过反转电机12的这种升程量控制，也可以在位于排气一侧的气门驱动装置11A上进行。与空转臂30对应的机构也可以安装在位于排气一侧的气门驱动装置11A上。
下面，结合图3和图4，将详细地说明第一个实施例中气门驱动装置的结构。图3显示了第一个实施例的气门驱动装置的组成元件，即，摇臂，空转臂以及进气门。图4在原理上显示了第一个实施例中气门驱动装置正常工作时摇臂、空转臂和高升程凸轮的结构。
如图3和图4所示的第一个实施例的气门驱动装置广泛地包括：摇臂16A和16B；空转臂30；高升程凸轮21；以及进气门4。
摇臂16A和16B的基本功能是打开或关闭进气门4或排气门5。它们在第一个实施例的气门驱动装置中独立地并平行地布置在空转臂30的两侧，空转臂30将在后面进行说明。摇臂16A和16B都不靠近高升程凸轮21，并可摆动或振动，以摇臂轴16C作为支点。在摇臂16A和16B的内部，具有一个同轴布置的连接孔19，用于连接两个锁止销18A和18B(将在后面说明)。在摇臂16A的连接孔19内，具有一个回复弹簧16F(将在后面说明)。在摇臂16B内，具有一个与连接孔19相通的液压腔16E。在摇臂16A和16B内，都具有一个与液压腔16E相通的润滑油通道16D。
空转臂30位于摇臂16A和16B之间，并具有一个与高升程凸轮21接触的棍子31(将在后面说明)。特别地，该空转臂30靠在一个没有画出的空转弹簧上，使得空转成为可能。通过空转弹簧的弹性力作用，该空转臂30总是通过棍子31与高升程凸轮21接触。该空转臂30可以与摇臂16A和16B相互独立地以摇臂轴16C为支点摆动，或者可以与摇臂16A和16B一起摆动。在空转臂30内，具有上述的一个通轴布置的连接孔19，用于连接锁止销18A和18B。附带说明一下，与连接孔19一起，锁止销18A和18B布置在摇臂轴16C轴线方向上的一个膨胀部分内，如图3中的箭头所示。在空转臂30内，具有上述的一个润滑油通道16D，与液压腔16E相通。
两个进气门4的每一个都分别靠在摇臂16A和16B上并与它们联结。
高升程凸轮21布置成可以在凸轮轴14B的周围转动，并与空转臂30的辊子接触。该高升程凸轮21具有一个凸轮的外形，可以在内燃机高转速范围内引起高的转矩。该高升程凸轮21可以是一个高速输出凸轮，具有比典型凸轮更大的升程量和提升周期(工作角度)。
下面，结合图5和上述的凸4，将详细地说明第一个实施例中的气门驱动装置的工作过程。图5在原理上显示了第一个实施例中气门驱动装置异常工作时摇臂、空转臂、进气门和高升程凸轮的结构。
如图4和图5所示，连接孔19形成在上述的摇臂16A和16B以及空转臂30的摇臂轴16C的轴线方向、距离摇臂轴16C一定位置的振动部位上。两个一组的锁止销18A和18B插入到该连接孔19中，在一定的工作油压下，锁止销18A和18B可以在摇臂轴16C的方向上滑动。
附带说明一下，本发明中的“传动装置”的一个实例构成为：摇臂16A和16B；空转臂30；连接孔19；如上所述的锁止销18A和18B；以及各种产生油压和电磁力的执行器(将在后面说明)。在这些部件中，本发明中的“连接分离装置”由各种产生油压和电磁力的执行器构成。
如图4所示，在正常的工况下，锁止销18B受到回复弹簧16F的弹性力作用而连接到摇臂16A和空转臂30内的连接孔19上。此时，锁止销18A被锁止销18B推动，并连接到空转臂30和摇臂16B内的连接孔19上。然后，摇臂16A和16B，以及空转臂30相互连接并联合为一体。这样，高升程凸轮21的旋转运动通过安装在空转臂30上的辊子31以及摇臂16A和16B而被传递给进气门4或排气门5，从而可以打开或关闭进气门4或排气门5。
也就是说，在正常工况下，空转臂30以及在两侧的摇臂16A和16B连接在一起并联合为一体。然后，在根据高升程凸轮21的凸轮外形的气门时刻下，可以打开或关闭进气门4或排气门5。
另一方面，如图5所示，“在同步控制的异常情况下”，即活塞3的运动与进气门4或排气门5的打开或关闭操作之间的同步出现异常时，各种用于产生油压的执行器在ECU——如后面所述的本发明中的“判断装置”和“自动防故障装置”的一个实例——的控制下进行工作，压力油通过通道16D进入到藏有锁止销18A的液压腔16E中。两个锁止销18A和18B克服回复弹簧16F的的弹性力而被推向左方，而锁止销18A则刚好插入到空转臂30的连接孔19内。在第一个实施例中，同步控制中的异常意味着凸轮轴的转数和目标转数——根据曲轴的转数和所需的内燃机转矩而获得的——之间的差异大于一个预定的阈值。特别地，该预定的阈值可以通过凸轮的相位和升程而确定。
附带说明一下，锁止销18A的长度被设计成差不多或完全与空转臂30的宽度一样。被锁止销18A推向左方的锁止销18B插入到摇臂16A中。通过这样，空转臂30与位于两侧的摇臂16A和16B的连接被取消，而高升程凸轮21的旋转运动则被制成空转臂30的空转弹簧(图中没有画出)吸收，而不传递给与进气门4或排气门5连接的摇臂16A和16B。这样，进气门4或排气门5的打开或关闭操作被中断。
如上所述，根据第一个实施例中的气门驱动装置，如果在同步控制中出现异常，可以在一个合适的时机内快速地停止进气门或排气门，从而允许安全的空转。
附带说明一下，在上述第一个实施例中，检测同步控制中的异常的一种特定检测方法，以及在同步控制异常时控制进气门或排气门停止的一种特定停止控制方法，将在后面说明(参考图11和图12等)。
(第二个实施例)
下面，将结合上述的图3，如情况需要，加上图6和图7，对第二个实施例中的内燃机气门驱动装置的结构和工作过程进行详细的说明。图6显示了第二个实施例中气门驱动装置同步控制正常时摇臂、空转臂、高升程凸轮和低升程凸轮的结构。图7显示了第二个实施例中气门驱动装置同步控制异常时摇臂、空转臂、高升程凸轮和低升程凸轮的结构。附带说明一下，在结合图6和图7说明第二个实施例时，与第一个实施例中相同的元件用相同的标号表示，且说明省略。
根据如图6和图7所示的第一个实施例的第二个实施例中，在同步控制异常的情况下，受ECU的控制，空转臂30与位于两侧的摇臂16A和16B之间的连接被取消。这样，就可以通过位于两侧的摇臂16A和16B利用低升程凸轮22A和22B来打开或关闭进气门4或排气门5。第二个实施例中其他的结构和工作过程与第一个实施例中相应的结构和工作过程相同。
如图6和图7所示第二个实施例中的气门驱动装置除了具有第一个实施例中的组成元件之外，还具有低升程凸轮22A和22B。低升程凸轮22A和22B被设计成具有一个可以在内燃机低转速范围内产生高转矩的凸轮外形，或具有一个可以改善燃油经济性的凸轮外形。例如，低升程凸轮22A和22B为低速输出凸轮，与高升程凸轮21相比，它们具有一个相对较小的升程量。低升程凸轮22A和22B平行地布置在高升程凸轮21附近，并共用一根凸轮轴14B。
下面，结合图6和图7，将说明第二个实施例中的气门驱动装置的工作过程。
如图6所示，在正常工况下，如第一个实施例中的工作过程相似，空转臂30以及位于两侧的摇臂16A和16B相互连接并联合成一体。然后，在对应高升程凸轮21外形的一个气门时刻下，可以打开或关闭进气门4或排气门5。
如图7所示，在同步控制异常的情况下，如第一个实施例中的工作过程相似，空转臂30与摇臂16A和16B之间的连接被取消，高升程凸轮2 1的旋转运动被支撑空转臂30的空转弹簧(图中没有画出)所吸收，而不传递给与进气门4或排气门5连接的摇臂16A和16B。特别地，在第二个实施例中，与第一个实施例相对，如果空转臂30与摇臂16A和16B——与进气门4或排气门5连接——之间的连接被取消，由于摇臂16A和16B通过辊子16a和16b与低升程凸轮22A和22B连接，因此低升程凸轮22A和22B的旋转运动就会传递给摇臂16A和16B。然后，在对应低升程凸轮22A和22B外形的一个气门时刻，就可以打开或关闭进气门4或排气门5。
如上所述，根据第二个实施例中的气门驱动装置，可以在一个适当的时机内快速地对进气门或排气门进行驱动，同时若在同步控制中出现异常，还可以用一个低升程量来驱动它们，从而允许一个安全的空转。
附带说明一下，在上述第一个实施例中，检测同步控制中的异常的一种特定检测方法，以及在同步控制异常时用于控制进气门或排气门的一种特定低升程控制方法将在后面进行说明(参考图11和图13等)。
(第三个实施例)
下面，将结合图8和图9对第三个实施例中的内燃机气门驱动装置的结构和工作过程进行详细的说明。
首先，结合图8和图9，将详细地说明第三个实施例中气门驱动装置的结构，该气门驱动装置具有一个手指从动臂部分。图8显示了第三个实施例中气门驱动装置的组成元件，即，一个液压冲击调节器(HLA)，摇臂，辊子，一个凸缘，以及进气门。图9显示了第三个实施例中气门驱动装置的HLA的详细结构。
如图8和图9所示的第三个实施例的气门驱动装置广泛地包括：HLA60；摇臂16A；一个气门特性调节机构50；进气门4；以及一个气缸盖70。
HLA 60具有：一个枢轴部分61；一个活塞62；一个导向部分63；一个锁止销18E；一个压缩弹簧64；以及一个空转弹簧65。
摇臂16A的一端紧挨着HLA 60的枢轴部分61，并在另一端的底部放置气门接触部分16G上与进气门4的阀杆上端紧挨。它同时在另一端的顶部与气门特性调节机构50的凸缘52A紧挨。
气门特性调节机构50具有第一圆环51；一个辊子51A；第二圆环52；凸缘52A；以及一个支撑轴53。
每个进气门4都分别紧挨着放置在每个摇臂16A底部的气门接触部分16G上，如上所述。
气缸盖70具有一个机油道71。特别地，气缸盖70布置在HLA 60的周围并形成有一个机油道72，通过该机油道72，液体可以在一个发动机机油道中流通，而该发动机机油道不同于另一个与机油道71连通的通道，该通道用于HLA 60的循环工作。机油道71具有一个第三个实施例HLA工作所需的“压力液体源”。因此，可以通过利用机油道71内的一个电磁阀(图中没有画出)来控制油压，并可以有选择地产生一个相对的低压或一个相对的高压。
下面，结合图8和图9，将说明第三个实施例中的工作过程和详细的结构。
如图9所示，在正常工况下，机油道71具有一个相对的低压，从而使锁止销18E向外移动，而活塞62和导向部分63受ECU的控制而相互连接。因此，枢轴部分61被固定，不能进行垂直运动。这样，通过具有压缩弹簧64的HLA 60的工作，凸轮的旋转运动顺序通过辊子51A，第一圆环51，第二圆环52，凸缘52A以及摇臂16A而被传递给进气门4，并且在摇臂16A和凸缘52A之间的接触部分上没有游隙(间隙)。这使得进气门4可以打开或关闭。
更特别地，如图8所示，气门特性调节机构50具有：支撑轴53；位于支撑轴53上的第一圆环51；以及位于两侧的两个第二圆环52。支撑轴53固定安装在内燃机1的气缸盖70上或其它类似的部位上。第一圆环51和第二圆环52被支撑在支撑轴53的周围圆周方向上，并可摆动或振动。辊子51A可转动地安装在第一圆环51的外圆周上，而凸缘52A形成于第二圆环52的外圆周上。
气门特性调节机构50安装在内燃机1上，从而使辊子51A面向凸轮，而每个凸缘52A则分别面向对应每个进气门4的摇臂16A的一端。如果辊子51A与图中没有画出的凸轮尖接触，并沿凸轮的转动而被推向下方，支撑辊子51A的第一圆环51就在支撑轴53上旋转。这种旋转运动通过支撑轴53而被传递给第二圆环52，而第二圆环52就与第一圆环51同方向地旋转。
通过第二圆环52的旋转，每个凸缘52A分别把对应的每个摇臂16A的一端向下推动，通过这样，进气门4克服气门弹簧(图中没有画出)的作用而向下运动，从而打开进气口。
若图中没有画出的凸轮尖越过辊子51A，图中没有画出的气门弹簧的弹簧力就会向上推动进气门4，从而关闭进气口。如此，图中没有画出的凸轮轴的旋转运动就会转化为打开或关闭进气门4的运动。
另一方面，在同步控制异常的情况下，机油道71具有一个相对的高压，从而使锁止销18E向内移动，并且在ECU的控制下，活塞62与导向部分63之间的连接被取消。枢轴部分61的活塞62通过空转弹簧65而变得可以滑动。虽然气门特性调节机构50上的凸缘52A紧挨在摇臂16A上，但由于摇臂16A上的枢轴位置来回往复，因此凸轮的旋转运动并不传递给进气门4。然后，进气门4的打开或关闭操作被中断。
如上所述，根据第三个实施例中的气门驱动装置，若在同步控制中出现异常，可以快速地在适当的时机内停止进气门或排气门，从而允许安全的空转。
附带说明一下，在上述第三个实施例中，检测同步控制中的异常的一种特定检测方法，以及在同步控制异常时用于控制进气门或排气门的一种特定停止控制方法将在后面进行说明(参考图11和图12等)。
(第四个实施例)
下面，将结合图10A和10B详细地说明第四个实施例中内燃机气门驱动装置的结构和工作过程。
首先，结合图10A和图10B，将详细地说明第四个实施例中气门驱动装置的结构。图10A和图10B显示了第四个实施例中气门驱动装置组成元件的结构和工作过程，即，第一和第二连杆，一个线圈弹簧，一个锁止销，以及进气门，其中图10A是侧视图，图10B是正视图。
如图10A和10B所示的第四个实施例的内燃机气门驱动装置11C使用一个连杆机构驱动进气门4或排气门5关于阀座VS打开或关闭。该气门驱动装置11具有：电机12，作为驱动源；以及一个动力传动机构100，用于将电机12的旋转运动转化为进气门4的打开或关闭运动。该动力传动装置100具有：一个偏心板101，作为旋转元件，由电机12驱动旋转；第一连杆103，可旋转地通过第一轴承200连接到偏离偏心板101中心的一个连接位置上；以及第二连杆105，可旋转地通过第二轴承210的一个连接销钉104连接到进气门4的上端。特别地，在正常工况下，偏心板101和第一连杆103通过一个锁止销18D和一个回复弹簧20A而相互连接(将在后面说明)，并且它们作为一个将电机的旋转运动转化为往复运动的曲轴机构。第一连杆103和第二连杆105之间的结合组成为该连杆机构。
一个导向管106布置在第一连杆103的末端，用于容纳一个线圈弹簧107和一个滑块108。该线圈弹簧107被压缩地容纳在导向管106内，从而把滑块108压向导向管106内的端面。第二连杆105的末端插入到导向管106内并与滑块108连接。通过这样，动力传动机构100的结构为一个滑块曲轴机构——连杆机构的一种形式。
下面，结合图10A和10B，将详细地说明第四个实施例中气门驱动装置11C正常工况下的工作过程。
如图10A和10B所示，在正常工况下，布置在第一轴承200内的锁止销18D，通过回复弹簧20A的弹性力作用而连接到第一连杆103的连接孔20C内，从而，第一连杆103和偏心板101通过第一轴承200而相互连接。电机12的旋转运动通过该连杆机构而被传递给进气门4，从而允许进气门4的打开或关闭。
更特别地，当偏心板101和第一连杆103的连接位置如图10A和10B所示时，若进气门4与阀座VS紧密接触，并且滑块108紧挨向导向管106的上端时，通过从图10B上的连接位置顺时针(箭头CW的方向)转动偏心板101，滑块108就会被导向管106向下推动。通过第二连杆105将运动传递给进气门4，就可以打开进气门4。进气门4从阀座VS上的升程与偏心板101从如图10A所示的参考位置的转动角度相关。若该转动角度增大，升程也增大。
另一方面，在同步控制异常时，在ECU的控制下，压力油流入到藏有锁止销18D的液压腔20B内，油压作用在锁止销18D上。锁止销18D克服回复弹簧20A的弹性力作用而被推向右方，从而使第一连杆103和第一轴承200之间的连接被取消。这使得第一轴承200内的一个导向孔201可以移动，即，处于空动状态。第一连杆103和偏心板101之间的连接被取消，而电机的旋转运动也不会被传递给进气门4。从而使进气门4不能打开或关闭。
附带说明一下，在上述第四个实施例中，检测同步控制中的异常的一种特定检测方法，以及在同步控制异常时用于控制进气门或排气门停止的一种特定停止控制方法将在后面进行说明(参考图11和图12等)。
(电子控制单元(ECU))
下面，将结合图11详细地说明用于控制内燃机和内燃机气门驱动系统的ECU的结构，该结构对于本发明的第一到第四个实施例都是相同的。图11显示了本发明用于控制内燃机和内燃机气门驱动系统的ECU、各种传感器以及各种执行器等。
ECU6是一个单芯片微型计算机，具有一个中央处理单元(CPU)；一个只读存储器(ROM)；一个随机存储器(RAM)；一个备用随机存储器等。CPU根据ROM中的程序整体地将内燃机控制在正常工作状态。另外，ECU6构成了“判断装置”、“自动防故障装置”和“转数确定装置”的一个实例，并如上所述控制构成本发明的“传动装置”的空转臂30等。
特别地，ECU6通过电线连接到：一个凸轮转角传感器(相位角差检测传感器)14C；一个曲柄转角传感器(发动机转数传感器)40，安装在内燃机1中，每个传感器构成了“转数确定装置”的一个实例；还有其他传感器，如加速器位置传感器和车速传感器，这些在图中均没有画出。另外，ECU6还通过电线连接到：一个连接/分离传动机构80，包括锁止销18A和18B，摇臂16A和16B，空转臂30等一起组成“连接-分离装置”的一个实例；以及其他执行器。
在正常驱动情况以及凸轮转动和曲轴转动之间的同步控制异常情况，ECU6产生多种预定的控制信号，并将各种传感器的输出信号(即，电信号)作为预先设定的程序的输入参数。ECU6用各种控制信号，通过连接/分离传动机构80控制连接或分离的时机，以及其他执行器的驱动量。
ECU6具有一个备用RAM7，用于存储曲轴转数、凸轮轴转数、或驱动内燃机1的每个气缸2所需的转矩，以及用于计算凸轮轴目标转数和凸轮轴实际转数之间的差。
作为一个目标凸轮转数计算装置，ECU6根据各种传感器测量得到的曲轴转数——即发动机转数——以及内燃机所需转矩，来计算凸轮轴的目标转数。凸轮轴的目标转数是通过曲轴转数和内燃机所需转矩作为参数而唯一确定的。这种唯一确定可以在一个预制的表中查出，或利用一个预定的函数进行计算。
曲柄转角传感器40与其它传感器构成了本发明的“转数检测装置”或“目标凸轮转数计算装置”的一个实例，并检测曲轴当前的曲柄转角或旋转角速度。更特别地，该曲柄转角传感器40是一种磁性传感器，可以对一种物体进行检测(如，金属等)，并布置在内燃机1内曲轴(图中没有画出)附近的一个预定位置上。也就是说，一个外圆周上具有凹凸形状的齿轮(下文中将称之为“信号转子”)安装在曲轴的一个预定位置上。该曲柄转角传感器40布置在可以检测信号转子齿数的一个位置上。曲柄转角传感器40可以检测10度到30度范围的曲柄转角。若曲轴转动，信号转子也随着曲轴而转动。此时，曲柄转角传感器40检测出信号转子的齿数并以脉冲信号的形式输出给ECU6。ECU6对从曲柄转角传感器40输出的脉冲信号进行计数并转化为曲柄转角。如此，ECU6就检测到了曲柄转角。曲柄转角传感器40可以检测曲柄的绝对转角，是因为它是直接布置在内燃机1内。
凸轮转角传感  14C构成了本发明的“转数检测装置”——更特别地，“凸轮转数测量装置”——的一个实例，并安装在每一个相同气缸2的每个进气门4或排气门5内。例如，在上述的图1中，每个气缸内共有两个凸轮转角传感器14C，即，一个在驱动进气门4的凸轮轴上，另一个在驱动排气门5的凸轮轴上。若有4个气缸，那么就有2×4＝8个凸轮转角传感器14C。根据该凸轮转角传感器14C，可以获知控制排气门5和进气门4的打开或关闭时刻的凸轮轴14A和14B的当前凸轮转角和转动角速度。
通过上述的方式，ECU6可以根据来自曲柄转角传感器40和凸轮转角传感器14C的信息，即，关于当前曲轴的曲柄转角和转动角速度以及当前凸轮轴——控制排气门5和进气门4打开或关闭——的凸轮转角和转动角速度的信息，判断或确定在同步控制中是否出现异常。如下面所述，如果判断出在同步控制中出现异常，就可以利用油压或电磁力对构成连接/分离传动机构80的一个实例的锁止销进行操作，从而停止进气门或排气门，或将升程量变低(参考图12和图13)。
(同步控制异常时的控制方法)
结合图12，在下文中将说明对应第一、第三和第四个实施例的由ECU6控制的在同步控制异常时的自动防故障处理。图12显示了这些实施例的同步控制异常时的自动防故障处理程序。该自动防故障处理程序预先存储在ECU的ROM内，并在内燃机1工作过程中主要由ECU规则地或不规则地执行处理。优选地，该程序在一个预定的与发动机冲程相比足够短的时间间隔(如，几毫秒的级次或几微秒)内重复执行，通过这样，即使在同步控制中出现异常，也可以防止由于活塞与气门接触或碰撞而引起的发动机故障。
在图12中，首先，在ECU6的控制下，判断或确定凸轮转角传感器14C是否存在故障(步骤S101)。这种判断是通过将凸轮转角传感器14C的输出信号作为参数，在ECU6内进行的。如果凸轮转角传感器14C没有故障(步骤S101：否)，对应进气门4的凸轮转数“Ncam1”和对应排气门5的凸轮转数“Ncam2”就会被凸轮转角传感器14C所检测，并被ECU6获得(步骤S102)。
与步骤S101和S102的同时或在此之前和之后，在ECU6的控制下，判断曲柄转角传感器40是否存在故障(步骤S103)。这种判断是通过将曲柄转角传感器40的输出信号作为参数，在ECU6内进行的。如果曲柄转角传感器40没有故障(步骤S103：否)，曲柄转数“Ncrk”就会被曲柄转角传感器40所检测，并被ECU6获得(步骤S104)。
与步骤S101和S102以及步骤S103和S104的同时或在此之前和之后，在ECU6的控制下，判断其他传感器如加速器位置传感器是否存在故障(步骤S105)。这种判断是通过将加速器位置传感器的输出信号作为参数，在ECU6内进行的。如果加速器位置传感器和其他传感器都没有故障(步骤S105：否)，ECU6就会根据加速器位置传感器测量值计算出所需的转矩“Trq”(步骤S106)。
然后，在ECU6的控制下，通过步骤S104中获得的曲柄转数“Ncrk”以及步骤S106中计算得到的所需转矩“Trq”，计算出凸轮目标转数“N”(步骤S107)。
如上所述，如果步骤S101和S102中的处理、步骤S103、S104和S107中的处理、以及步骤S105到S107中的处理完成，那么，在ECU6的控制下，对应进气门4的凸轮转数“Ncam1”和凸轮目标转数“N”之间的差“ΔN1”就会被计算出，并且判断“ΔN1”是否大于预定的阈值“ΔN”。关于对应排气门5的凸轮转数“Ncam2”和凸轮目标转数“N”之间的差“ΔN2”也进行同样的判断(步骤S108)。如果通过上述方式计算得出的“ΔN1”和“ΔN2”大于预定的阈值“ΔN”(步骤S108：是)，那么就会认为同步控制中出现异常。在ECU6的控制下，用于产生油压或电磁力的各种执行器开始工作，而油压或电磁力就作用在连接/分离传动机构80上，如锁止销等(步骤S109)。
然后，通过连接/分离传动机构80，如空转臂，凸轮的旋转运动就不会被传递给进气门4或排气门5。进气门4或排气门5就不被驱动打开或关闭，而是停止(步骤S110)。
然后，报警灯开始闪烁，内燃机1停止(步骤S111)。
另一方面，作为在步骤S101，S103，和S105中的一个判断结果，如果各种传感器出现故障(步骤S101：是，步骤S103：是，步骤S105：是)，报警灯也开始闪烁，内燃机1停止(步骤S111)。附带说明一下，在这些情况下，不会进行同步控制中是否出现异常的判断(步骤S108)。
另一方面，作为步骤S108中的一个判断结果，如果上述的差小于或等于预定的阈值“ΔN”(步骤S108：否)，那么就会认为同步控制中没有出现异常，自动防故障处理程序的一次循环结束。
附带说明一下，图12中的第一、第三和第四个实施例构造为一旦在同步控制中出现异常(步骤S108：是)，就停止气门(步骤S109和步骤S110)，然后进行报警，最后停止内燃机(步骤S111)。但是，还可以构造为在步骤S110之后再次进行正常的工作。即使同步控制中的异常出现过一次，如由于信号误差而突然检测到同步控制中的异常，但在气门驱动机构(参考图1到图10等)并没有任何异常，那么就没有必要对发动机进行修理。因此，在这种情况下，尝试继续进行正常的工作是有意义的。
结合图13，在下文将说明同步控制异常时在第二个实施例中ECU控制下的自动防故障处理。图13显示了第二个实施例中同步控制异常时的自动防故障处理程序。该自动防故障处理程序主要由ECU6执行，而ECU6的结构与上述第一、第三和第四个实施例中自动防故障处理程序的情况相同。附带说明一下，在图13中，与图12中显示的第一、第三和第四个实施例中自动防故障处理程序相同的步骤采用相同的标号指示，而有关这些的说明则省略。
在图13中，步骤S101到S109与图12中显示的第一、第三和第四个实施例中自动防故障处理程序的相同。
特别地，在如图13所示的自动防故障处理中，在步骤S108的判断中，如果判断出同步控制中出现异常(步骤S108：是)，在进行各种执行器的操作(步骤S109)之后，高升程凸轮21的旋转运动就不会传递给进气门4或排气门5，但低升程凸轮22A和22B的旋转运动通过连接/分离传动机构80，如空转臂，而传递给进气门4或排气门5。进气门4或排气门5通过低升程量而被驱动打开或关闭(步骤S200)。
然后，“On”就会被取代为低升程标记“F”(步骤S201)，自动防故障处理程序的一次循环结束。
另一方面，作为步骤S108中的一个判断结果，如果上述计算得到的凸轮转数“Ncam1”或“Ncam2”与凸轮目标转数“N”之间的差“ΔN1”或“ΔN2”小于或等于预定的阈值“ΔN”(步骤S108：否)时，就会认为在同步控制中没有出现异常，并进一步判断低升程标记“F”是否为“On”(步骤S202)。如果低升程标记“F”为“On”(步骤S202：是)，用于产生油压或电磁力的各种执行器就会在ECU6的控制下停止。油压或电磁力不作用在连接/分离传动机构80上，如锁止销，但回复弹簧16F的弹性力作用在其上。这样，摇臂16A和16B与空转臂30等就相互连接并联合成一体(步骤S203)。
然后，低升程凸轮21的旋转运动就不会被传递给进气门4或排气门5，而由于摇臂16A和16B与空转臂30等就相互连接并联合成一体，高升程凸轮22A和22B旋转运动就会传递进气门4或排气门5。进气门4或排气门5通过高升程量而被驱动打开或关闭(步骤S204)。也就是说，即使同步控制中出现过一次异常，并且低升程标记为“On”，如由于信号误差而突然检测到同步控制中的异常，但在气门驱动机构(参考图1到图10等)中并没有任何异常，就可以在步骤S202到S204之后重新返回正常工作的状态。
然后，“Off”取代为低升程标记“F”(步骤S205)，自动防故障处理程序的一次循环结束。
另一方面，作为步骤S202中的一个判断结果，如果低升程标记“F”不为“On”(步骤S202：否)，自动防故障处理程序就没有任何变化而结束一次循环。也就是说，由于在前一个循环的自动防故障处理程序中没有检测到同步控制中的异常，因此可以继续正常工作。
另一方面，作为步骤S101、S103和S105中的一个判断结果，如果各种传感器出现故障(步骤S101：是，步骤S103：是，步骤S105：是)，报警灯开始闪烁，内燃机1停止(步骤S111)，如图12所示第一、第三和第四个实施例中的自动防故障处理程序一样。
第一到第四个实施例主要以进气门4的驱动为例进行说明，但同样的结构也可以应用在驱动排气门5的情况中。
在第一和第二个实施例中，停止气门或改变为低升程凸轮驱动是通过将油压作用在锁止销而实现的，而改变为高升程凸轮驱动进气门或排气门则是通过不将油压作用在锁止销而实现的。但是也可以根据内燃机所需的特性而采用相反的结构和操作。
在第一到第四个实施例中，润滑油的油压用于移动锁止销18A到18E而改变连接/分离传动机构80，但也可以使用其他流体(水或空气)的压力或电磁力等。