專利名稱：氣門正時控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣門正時控制裝置，特別是，涉及控制內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣門及排氣門的氣門正時用的氣門正時控制裝置。
背景技術(shù)：
以前，例如日本專利特開2002-242713號公報所公開的那樣，公知的是，在內(nèi)燃機(jī)的低溫期間、使進(jìn)氣門的打開時間延遲的裝置。在該裝置中，具體地說，在內(nèi)燃機(jī)的溫度屬于0～50℃的范圍的情況下，進(jìn)氣門的打開時間在排氣上止點(diǎn)的延遲側(cè)的區(qū)域，被設(shè)定到通常打開時間的延遲側(cè)。
在曲軸角超過排氣上止點(diǎn)的區(qū)域，進(jìn)氣門的打開時間越延遲，進(jìn)氣流速越高。因此，根據(jù)上述現(xiàn)有的裝置，在內(nèi)燃機(jī)的低溫期間，與通常情況相比，能加快進(jìn)氣的流速。對于噴射到進(jìn)氣口的燃料，進(jìn)氣流速越快，越容易微?；?，而且，越難附著到進(jìn)氣口或進(jìn)氣門上。
對于供給內(nèi)燃機(jī)的燃料，越促進(jìn)微粒化，越表示良好的燃燒性。而且，對于內(nèi)燃機(jī)中的空燃比控制，氣口液體量越少，越容易確保其精度。因此，根據(jù)上述現(xiàn)有的裝置，在內(nèi)燃機(jī)的低溫起動期間，能提高內(nèi)燃機(jī)的穩(wěn)定性，而且，能提高空燃比的控制精度。
另外，作為與本發(fā)明有關(guān)的內(nèi)容，申請人了解包含上述文獻(xiàn)并記載在下方的文獻(xiàn)。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2002-242713號公報專利文獻(xiàn)2日本專利特開平6-323168號公報專利文獻(xiàn)3日本專利特開平10-252575號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在內(nèi)燃機(jī)中，進(jìn)氣流速越快，噴射到進(jìn)氣口的燃料越容易附著到排氣門及其附近。在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱發(fā)展到一定程度的階段，由于附著在排氣門附近的燃料在缸內(nèi)氣化，所以這種附著不那么成問題。
可是，在內(nèi)燃機(jī)處于很低溫度的情況下，附著在排氣門附近的燃料不能在缸內(nèi)氣化，會在隨后的排氣沖程中作為廢氣排出。因此，對于上述現(xiàn)有的裝置，特別是，在內(nèi)燃機(jī)剛起動之后，具有易于使排放惡化的特性。
本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種氣門正時控制裝置，其能在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱過程中，進(jìn)行利用了進(jìn)氣流速的燃料微?；⑶覐膬?nèi)燃機(jī)剛起動之后，就能實(shí)現(xiàn)良好的排放特性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一發(fā)明為一種氣門正時控制裝置，其特征在于，包括燃料噴射閥，相對內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口噴射燃料；進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)，使進(jìn)氣從進(jìn)氣口向缸內(nèi)的流入速度可變；排氣可變機(jī)構(gòu)，使排氣門的氣門正時可變；進(jìn)氣高速化裝置，將所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)控制為提高進(jìn)氣的流入速度用的高速狀態(tài)；和排氣門關(guān)閉時間延遲控制裝置，在所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)被控制為所述高速狀態(tài)的情況下，將排氣門的關(guān)閉時間控制為比通常關(guān)閉時間晚的延遲關(guān)閉時間。
而且，根據(jù)第一發(fā)明，第二發(fā)明的特征在于所述進(jìn)氣高速化裝置在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱未結(jié)束的情況下，將所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)控制為所述高速狀態(tài)，所述通常關(guān)閉時間為內(nèi)燃機(jī)預(yù)熱后通常使用的排氣門的關(guān)閉時間，所述排氣門關(guān)閉時間延遲控制裝置，在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱未結(jié)束且所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)被控制為所述高速狀態(tài)的情況下，將排氣門的關(guān)閉時間控制為所述延遲關(guān)閉時間。
根據(jù)第一或第二發(fā)明，第三發(fā)明的特征在于所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)具有使進(jìn)氣門的氣門正時可變的進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣高速化裝置具有進(jìn)氣門打開時間延遲控制裝置，該進(jìn)氣門打開時間延遲控制裝置通過將進(jìn)氣門的打開時間控制為排氣上止點(diǎn)后的延遲打開時間來提高進(jìn)氣的流入速度。
根據(jù)第一至第三發(fā)明中的任一發(fā)明，第四發(fā)明的特征在于所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)具有使進(jìn)氣門的升程可變的進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣高速化裝置具有進(jìn)氣升程控制裝置，該進(jìn)氣升程控制裝置通過減小進(jìn)氣門的升程來提高進(jìn)氣的流入速度。
根據(jù)第一至第四發(fā)明中的任一發(fā)明，第五發(fā)明的特征在于所述進(jìn)氣高速化裝置具有高速狀態(tài)設(shè)定裝置，該高速狀態(tài)設(shè)定裝置伴隨內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱的進(jìn)行，使所述高速狀態(tài)向加快所述進(jìn)氣的流入速度的方向變化。
根據(jù)第一至第五發(fā)明中的任一發(fā)明，第六發(fā)明的特征在于具有伴隨內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱的進(jìn)行，使所述延遲關(guān)閉時間向提前方向變化的延遲關(guān)閉時間設(shè)定裝置。
根據(jù)第一至第六發(fā)明中的任一發(fā)明，第七發(fā)明的特征在于至少在內(nèi)燃機(jī)剛起動之后，所述延遲打開時間和所述延遲關(guān)閉時間為使進(jìn)氣門的打開期間和排氣門的打開期間產(chǎn)生重疊的值。
根據(jù)第一至第七發(fā)明中的任一發(fā)明，第八發(fā)明的特征在于所述內(nèi)燃機(jī)在各個氣缸上設(shè)有多個排氣門，所述排氣可變機(jī)構(gòu)具有單獨(dú)調(diào)整設(shè)置在各氣缸上的多個排氣門的氣門正時的功能，所述氣門正時控制裝置包括部分停止要求判定裝置，判斷是否產(chǎn)生使所述多個排氣門的一部分停止的要求；和排氣門控制裝置，在所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)被控制為所述高速狀態(tài)的情況下，在所述停止的要求被確認(rèn)時，使所述一部分排氣門的打開時間比其它排氣門的打開時間晚，并且使全部的排氣門動作。
根據(jù)第一發(fā)明，通過使進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)成為高速狀態(tài)，能提高流入缸內(nèi)的進(jìn)氣的流速，并能促進(jìn)噴射到進(jìn)氣口的燃料的微?；?。而且，根據(jù)本發(fā)明，在實(shí)現(xiàn)上述高速狀態(tài)的情況下，能將排氣門的關(guān)閉時間設(shè)定為延遲關(guān)閉時間。當(dāng)排氣門的關(guān)閉時間成為延遲關(guān)閉時間時，能使進(jìn)氣門打開時的缸內(nèi)負(fù)壓靠近大氣壓側(cè)，并能抑制其打開時的瞬時進(jìn)氣流速。結(jié)果，可以降低排氣門附近的燃料附著量，改善排放特性。
根據(jù)第二發(fā)明，在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱未結(jié)束的情況下，通過加快進(jìn)氣流速來促進(jìn)燃料的微?；?，并且使排氣門的關(guān)閉時間延遲，從而能實(shí)現(xiàn)排氣門附近的燃料附著量的降低。而且，根據(jù)本發(fā)明，在燃料顯示良好的燃燒性的預(yù)熱后，將排氣門的關(guān)閉時間設(shè)定為通常關(guān)閉時間，因此能維持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
根據(jù)第三發(fā)明，通過改變進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，能將進(jìn)氣門的打開時間設(shè)定為排氣上止點(diǎn)后的延遲打開時間。在排氣上止點(diǎn)后的區(qū)域，越使進(jìn)氣門的打開時間延遲，進(jìn)氣門打開時的缸內(nèi)壓力越會負(fù)壓化，進(jìn)氣流速越快。因此，根據(jù)本發(fā)明，能確實(shí)使進(jìn)氣流速高速化。
根據(jù)第四發(fā)明，通過改變進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，能使進(jìn)氣門的升程改變。進(jìn)氣門的升程越小，進(jìn)氣流速越高。因此，根據(jù)本發(fā)明，能確實(shí)使進(jìn)氣流速高速化。
根據(jù)第五發(fā)明，能隨著內(nèi)燃機(jī)預(yù)熱的進(jìn)行提高進(jìn)氣流速。因此，根據(jù)本發(fā)明，能與預(yù)熱的進(jìn)行一致地促進(jìn)燃料的微粒化。另一方面，預(yù)熱越進(jìn)行，附著在排氣門附近的燃料越不會影響排放。因此，根據(jù)本發(fā)明，在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱過程中，不伴有排放惡化，能實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
根據(jù)第六發(fā)明，能隨著內(nèi)燃機(jī)預(yù)熱的進(jìn)行使延遲關(guān)閉時間，即，排氣門的關(guān)閉時間提前，結(jié)果，能提高進(jìn)氣流速。因此，根據(jù)本發(fā)明，能與預(yù)熱的進(jìn)行一致地促進(jìn)燃料的微粒化。另一方面，預(yù)熱越進(jìn)行，附著在排氣門附近的燃料越不會影響排放。因此，根據(jù)本發(fā)明，在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱過程中，不伴有排放惡化，能實(shí)現(xiàn)良好的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
根據(jù)第七發(fā)明，至少在內(nèi)燃機(jī)的剛起動之后，能在進(jìn)氣門的打開期間和排氣門的打開期間產(chǎn)生氣門疊開。對于在比排氣上止點(diǎn)滯后的區(qū)域中產(chǎn)生氣門疊開的情況，進(jìn)氣門在排出氣體從排氣通路向缸內(nèi)倒流的情況下打開。這時，由于倒流的排出氣體的流動，能充分地抑制燃料向排氣門附近的附著。
根據(jù)第八發(fā)明，在進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)被控制到上述高速狀態(tài)的情況下，在使一部分排氣門停止的要求產(chǎn)生的情況下，能使要求停止的排氣門延遲打開時間并能使其動作。如果排氣門的打開時間延遲，則排出氣體從該排氣門的流出被抑制，所以能得到與停止該排氣門的情況近似的效果。另一方面，如果使全部的排氣門動作，則與使一部分排氣門停止的情況相比，能抑制進(jìn)氣門打開時的進(jìn)氣流速，減少附著到排氣門附近的燃料量。因此，根據(jù)本發(fā)明，在對一部分排氣門要求停止的情況下，能確保所期望的效果并能有效地防止排放的惡化。


圖1為用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖2為用于示意地說明在本發(fā)明的實(shí)施方式1的系統(tǒng)中實(shí)行的進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制的概要的視圖。
圖3為用于示意地說明在本發(fā)明的實(shí)施方式1的系統(tǒng)中實(shí)行的進(jìn)氣門延遲打開控制的概要的視圖。
圖4表示在進(jìn)氣門延遲打開控制的情況下進(jìn)氣門剛打開之后，燃料被從進(jìn)氣口向缸內(nèi)吸入的狀態(tài)。
圖5為用于說明為了防止伴隨進(jìn)氣門延遲打開控制的進(jìn)行而產(chǎn)生的排放特性的惡化、在本發(fā)明的實(shí)施方式1中使用的方法的原理的視圖。
圖6為用于說明在本發(fā)明的實(shí)施方式1的系統(tǒng)中，在內(nèi)燃機(jī)的起動后實(shí)現(xiàn)的具體動作的一個例子的時序圖。
圖7為在本發(fā)明的實(shí)施方式1中實(shí)行的程序的流程圖。
圖8用于說明在組合實(shí)行單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)和進(jìn)氣門延遲打開控制的同時，為了防止排放特性的惡化，在本發(fā)明的實(shí)施方式2中使用的方法的原理。
圖9是為了設(shè)定進(jìn)氣門的打開時間IVO和排氣門的關(guān)閉時間EVC，在本發(fā)明的實(shí)施方式2中實(shí)行的程序的流程圖。
圖10是為了切換排氣門的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，在本發(fā)明的實(shí)施方式2中實(shí)行的程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1[實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)]圖1為用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)的視圖。本實(shí)施方式的系統(tǒng)具有內(nèi)燃機(jī)10。內(nèi)燃機(jī)10具有多個氣缸，在圖1中示出其中的一個。在每個氣缸上經(jīng)進(jìn)氣口12連通進(jìn)氣通路14，并且經(jīng)排氣口16連通排氣通路18。
在進(jìn)氣通路14上安裝用于檢測吸入空氣量Ga的空氣流量計(jì)20。而且，在進(jìn)氣口12上設(shè)置將燃料噴入其內(nèi)部用的燃料噴射閥22。在每個氣缸上設(shè)置兩個進(jìn)氣門24(圖1中僅示出一個)，通過開閉該進(jìn)氣門24，缸內(nèi)和進(jìn)氣口12成為導(dǎo)通狀態(tài)或隔斷狀態(tài)。
在每個氣缸上還設(shè)置兩個排氣門26。通過開閉該排氣門26，缸內(nèi)和排氣口16成為導(dǎo)通狀態(tài)或隔斷狀態(tài)。在排氣通路18上設(shè)置用于產(chǎn)生與排氣空燃比對應(yīng)的輸出的空燃比傳感器28。
進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30和排氣可變機(jī)構(gòu)32分別連接到進(jìn)氣門24和排氣門26。進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30和排氣可變機(jī)構(gòu)32都設(shè)置在每一個氣門體上，并能各自獨(dú)立地開閉驅(qū)動設(shè)置在每個氣缸上的兩個進(jìn)氣門24和兩個排氣門26。更具體地說，進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30和排氣可變機(jī)構(gòu)32可以由例如能通過電磁力開閉驅(qū)動氣門體的電磁致動器實(shí)現(xiàn)，并且，能將每個進(jìn)氣門24的升程、作用角及氣門正時(開閉時間)，或者，每個排氣門26的上述參數(shù)從其它的氣門體的氣門打開特性分開地自由改變。
本實(shí)施方式的系統(tǒng)具有ECU(電子控制單元)40。在ECU40上除連接已經(jīng)提及的空氣流量計(jì)20和空燃比傳感器28之外，還連接檢測內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne的轉(zhuǎn)速傳感器42、檢測冷卻水溫THW的水溫傳感器44等。ECU40能以這些傳感器的輸出為基礎(chǔ)，控制燃料噴射閥22、進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30、排氣可變機(jī)構(gòu)32等致動器。
(進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制)在本實(shí)施方式的系統(tǒng)中，能根據(jù)內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)選擇性地實(shí)行下述控制，即，在標(biāo)準(zhǔn)正時下打開進(jìn)氣門24(進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制)和在比標(biāo)準(zhǔn)正時滯后的延遲正時下打開進(jìn)氣門24(進(jìn)氣門延遲打開控制)。下面，參照圖2，首先簡要地說明“進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制”。
圖2(A)為重疊地表示由進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制實(shí)現(xiàn)的進(jìn)氣門24的標(biāo)準(zhǔn)打開期間50和排氣門26的標(biāo)準(zhǔn)打開期間52的視圖。如該圖所示，在內(nèi)燃機(jī)10中，標(biāo)準(zhǔn)情況下，排氣門26在排氣下止點(diǎn)(BDC)前45℃A(曲軸角)附近打開，之后，在排氣上止點(diǎn)(TDC)后3℃A附近關(guān)閉。另一方面，在標(biāo)準(zhǔn)打開控制下，進(jìn)氣門24在排氣上止點(diǎn)附近打開，在進(jìn)氣下止點(diǎn)后數(shù)℃A時關(guān)閉。
圖2(B)中單點(diǎn)劃線所示的曲線為與上述排氣門26的期間52對應(yīng)的升程曲線，另一方面，該圖中實(shí)線所示的曲線為與上述進(jìn)氣門24的標(biāo)準(zhǔn)打開期間50對應(yīng)的升程曲線。而且，圖2(C)和圖2(D)分別表示在進(jìn)氣門24和排氣門26如圖2(B)所示那樣抬起的情況下產(chǎn)生的吸入空氣的流速及通過進(jìn)氣門24的氣體的流量。
在圖2(C)及圖2(D)中示出進(jìn)氣門24剛打開之后及剛過進(jìn)氣BDC之后，負(fù)的流速及負(fù)的流量。前者表示氣門疊開期間已燃?xì)怏w從排氣口16向進(jìn)氣口12倒流的現(xiàn)象，另一方面，后者表示在進(jìn)氣BDC后，伴隨缸內(nèi)容積的減少，曾經(jīng)被吸入缸內(nèi)的氣體向進(jìn)氣口12倒流的現(xiàn)象。
根據(jù)圖2(D)所示的波形，可知在進(jìn)氣門24及排氣門26沿標(biāo)準(zhǔn)的升程曲線動作的情況下，經(jīng)過進(jìn)氣門24流入缸內(nèi)的氣體流量與進(jìn)氣門24的開度的增減對應(yīng)地緩慢增減。而且，根據(jù)圖2(C)所示的波形，可知在那樣的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，朝向缸內(nèi)的氣體的流速通過進(jìn)氣門24的全開期間，不會達(dá)到非常大的值。
(進(jìn)氣門延遲打開控制)下面，參照圖3，簡要說明“進(jìn)氣門延遲打開控制”。圖3(A)重疊地示出由進(jìn)氣門延遲打開控制實(shí)現(xiàn)的進(jìn)氣門24的延遲打開期間54和排氣門26的標(biāo)準(zhǔn)打開期間52。如該圖所示，在進(jìn)氣門延遲打開控制下，進(jìn)氣門24直到排氣上止點(diǎn)后40℃A附近都維持關(guān)閉狀態(tài)，之后直到進(jìn)氣下止點(diǎn)16℃A附近都處于打開狀態(tài)。
圖3(B)中單點(diǎn)劃線所示的曲線為與標(biāo)準(zhǔn)打開期間52對應(yīng)的排氣門的升程曲線。而且，圖3(B)中實(shí)線所示的曲線為與上述進(jìn)氣門24的延遲打開期間54對應(yīng)的升程曲線。另外，這里，在將進(jìn)氣門24的打開期間設(shè)定為延遲打開期間54時，進(jìn)氣門24的升程也同時減小。
圖3(C)及圖3(D)分別表示在進(jìn)氣門24及排氣門26如圖3(A)及圖3(B)所示那樣動作的情況下產(chǎn)生的吸入空氣的流速及通過進(jìn)氣門24的氣體的流量。根據(jù)該動作，曲軸角超過排氣TDC后，首先排氣門26關(guān)閉，之后，在進(jìn)氣門24打開之前的時期內(nèi)；缸內(nèi)成為與進(jìn)氣口12和排氣口16兩者隔斷的狀態(tài)。因此，在進(jìn)氣門24打開的正時下，缸內(nèi)負(fù)壓化。
另外，單位時間內(nèi)的缸內(nèi)空間的體積變化量(下面稱作“體積變化速度”)在曲軸角經(jīng)過上止點(diǎn)或下止點(diǎn)的時候最小，在其中央附近的曲軸角處最大。在進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制下，進(jìn)氣門24的打開時間在TDC附近，與此相對，在進(jìn)氣門延遲打開控制下，進(jìn)氣門的打開時間在缸內(nèi)的體積變化速度變得較高的TDC后40℃A附近。因此，在進(jìn)氣門延遲打開控制下，與實(shí)行進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制相比，進(jìn)氣門24在缸內(nèi)體積以較高速度增加的狀況下打開。
根據(jù)以上理由，在進(jìn)氣門延遲打開控制下，在進(jìn)氣門24打開時，朝向缸內(nèi)的空氣的流速及流量瞬時達(dá)到極大值(參照圖3(B)～圖3(D)中的單點(diǎn)劃線所包圍的區(qū)域)。朝向進(jìn)氣口12的燃料噴射在進(jìn)氣門24打開前進(jìn)行。而且，噴射的燃料在進(jìn)氣門24打開后和空氣一起被吸入缸內(nèi)。這時，空氣的流速越高，燃料越易微?；?，從而越容易燃燒。因此，產(chǎn)生瞬間高流速的進(jìn)氣門延遲打開控制會促進(jìn)燃料的微?；瑥亩欣谔岣呷剂系娜紵?。
另一方面，對于進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制，由于不在缸內(nèi)產(chǎn)生大的負(fù)壓，所以與進(jìn)氣門延遲打開控制相比，具有能抑制泵送損失這樣的優(yōu)點(diǎn)。因此，例如，如果在燃料難以氣化的預(yù)熱過程中使用進(jìn)氣門延遲打開控制，并且，在內(nèi)燃機(jī)充分預(yù)熱之后使用進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制，則可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)和優(yōu)良的燃料消耗特性兩者。
(進(jìn)氣門延遲打開控制的課題)如上所述，進(jìn)氣門延遲打開控制在使特別是處于預(yù)熱過程的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定化的方面是有效的控制。可是，進(jìn)氣門延遲打開控制在內(nèi)燃機(jī)處于極低溫度的情況下，具有易于使排放特性惡化的特性。
圖4為用于說明產(chǎn)生上述特性的理由的圖。更具體的說，圖4表示在進(jìn)氣門延遲打開控制下、進(jìn)氣門24剛打開之后，燃料從進(jìn)氣口12向缸內(nèi)被吸入的狀態(tài)。在進(jìn)氣門延遲打開控制下，如上所述，在進(jìn)氣門24打開時，朝向缸內(nèi)的流速瞬時非常高。結(jié)果，噴射到進(jìn)氣口12內(nèi)的燃料的一部分會迅速到達(dá)排氣門26的周邊，如圖4所示，在排氣門26及其周邊出現(xiàn)以液滴狀態(tài)附著的情況。
在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱進(jìn)行到一定程度的階段，之后，在進(jìn)氣沖程及壓縮沖程進(jìn)行的過程中附著的燃料氣化，所以該燃料不會對排放造成大的影響?？墒?，在內(nèi)燃機(jī)處于非常低的溫度的情況下，附著到排氣門26及其周邊的燃料不能充分地氣化，在其后的排氣沖程中會和已燃?xì)怏w一起被排出。這種情況下，由于在排氣中混入未燃的HC成分，所以排放特性易于惡化。
(排放特性的改善原理)圖5為用于說明為了防止伴隨進(jìn)氣門延遲打開控制的進(jìn)行而產(chǎn)生的排放特性的惡化，在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的方法的原理的視圖。更具體地說，圖5(A)為將排氣門26的標(biāo)準(zhǔn)打開期間52(左)、排氣門26的20℃A延遲打開期間56(中央)、及排氣門26的40℃A延遲打開期間58(右)與進(jìn)氣門24的延遲打開期間54對比表示的圖。而且，圖5(B)、圖5(C)及圖5(D)分別表示與圖5(A)所示的打開期間對應(yīng)的進(jìn)氣門24及排氣門26的升程、通過進(jìn)氣門24的氣體的流速、及通過進(jìn)氣門24的氣體的流量。
根據(jù)20℃A延遲打開期間56，排氣門26在排氣TDC后23℃A附近之前維持打開狀態(tài)。而且，根據(jù)40℃A延遲打開期間58，排氣門26在排氣TDC后43℃A附近之前維持打開狀態(tài)。排氣門26打開期間，缸內(nèi)不會負(fù)壓化，所以，排氣門26的打開期間越延遲，延遲打開期間54的起點(diǎn)、即，進(jìn)氣門24打開時(TDC后40℃A)的缸內(nèi)負(fù)壓越小(接近大氣壓的值)。因此，在將排氣門26的打開期間設(shè)定為40℃A延遲打開期間58的情況下，進(jìn)氣門24打開時通過它的氣體的流速最低、流量最小。
如果進(jìn)氣門24打開時產(chǎn)生的流速變低，則從進(jìn)氣口12流入的燃料難以到達(dá)排氣門26的附近，從而能減少附著到排氣門26及其周邊的燃料量。因此，當(dāng)在低溫環(huán)境下進(jìn)行進(jìn)氣門延遲打開控制時，40℃A延遲打開期間58在防止排放特性惡化方面具有良好的特性。
而且，根據(jù)40℃A延遲打開期間58，能將TDC后40℃A～TDC后43℃A的期間作為排氣門26及進(jìn)氣門24共同打開的氣門疊開期間。即，根據(jù)40℃A延遲打開期間58，在進(jìn)氣門24打開、燃料開始流入缸內(nèi)的正時下，能事先打開排氣門26。如果在TDC后的區(qū)域，排氣門26打開，則在排氣門26的周圍產(chǎn)生朝向缸內(nèi)的氣體的流動。這種氣體的流動如下作用，即，妨礙從進(jìn)氣口12流入的燃料到達(dá)排氣門26及其周邊。40℃A延遲打開期間58在這點(diǎn)上可以降低附著到排氣門26周邊的燃料量，在改善排放特性方面具有良好的特性。
如上所述，對于在低溫環(huán)境下實(shí)行進(jìn)氣門延遲打開控制時的排放特性，能通過延遲排氣門26的打開時期來改善，而且，通過由該延遲產(chǎn)生的氣門疊開能進(jìn)一步改善上述排放特性。所以，本實(shí)施方式的系統(tǒng)利用上述原理，防止伴隨進(jìn)氣門延遲打開控制的排放特性的惡化。
(具體動作的一例)圖6為用于說明在本實(shí)施方式的系統(tǒng)中，在內(nèi)燃機(jī)10的起動后實(shí)現(xiàn)的具體動作的一個例子的時序圖。具體地說，圖6(A)為內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne的變化，圖6(B)為內(nèi)燃機(jī)溫度Teng(和冷卻水溫THW相同)的變化，圖6(C)為燃料噴射量TAU的變化。而且，圖6(D)及圖6(E)分別表示進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC的變化。
在圖6所示的例子中，在時刻t0，在內(nèi)燃機(jī)溫度Teng比低溫判定溫度T0低的狀況下，使內(nèi)燃機(jī)10起動。這時，通過起動時增量校正，燃料噴射量TAU成為比低溫判定量TAU1大的值。另外，這里，在內(nèi)燃機(jī)溫度Teng上升的同時，由起動時增量產(chǎn)生的校正量減小，在Teng＝T0的時刻，怠速時的TAU減小到TAU1。
在本實(shí)施方式的系統(tǒng)中，在內(nèi)燃機(jī)溫度Teng比低溫判定溫度T0低的情況下，將進(jìn)氣門24的打開時間IVO設(shè)定為延遲打開時間的初始值(例如，TDC后30℃A)，而且，將排氣門的關(guān)閉時間EVC設(shè)定為延遲關(guān)閉時間的初始值(例如，TDC后43℃A)。延遲打開時間的初始值為比進(jìn)氣門標(biāo)準(zhǔn)打開控制下使用的打開時間IVO滯延遲的值。因此，根據(jù)這種打開時間IVO，能促進(jìn)從進(jìn)氣口12流入缸內(nèi)的燃料的微?；苁固幱诘蜏丨h(huán)境下的內(nèi)燃機(jī)穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，延遲關(guān)閉時間的初始值為從TDC充分延遲的值，并且為相對上述打開時間IVO產(chǎn)生氣門疊開的值。因此，根據(jù)這種關(guān)閉時間EVC，能充分減少燃料向排氣門26及其附近附著的量，從而能良好地維持低溫起動時的排放特性。
在圖6所示的例子中，在時刻t1，內(nèi)燃機(jī)溫度Teng達(dá)到低溫判定溫度T0，結(jié)果，怠速時的燃料噴射量TAU降低到低溫判定量TAU1。對于本實(shí)施方式的系統(tǒng)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱發(fā)展到該狀態(tài)之后，為了進(jìn)一步促進(jìn)燃料的微粒化，使進(jìn)氣門24的打開時間IVO從上述延遲打開時間(TDC后30℃A)進(jìn)一步向延遲方向變化，而且，使排氣門26的關(guān)閉時間EVC從上述延遲關(guān)閉時間(TDC后43℃A)向提前方向變化。
使進(jìn)氣門24的打開時間IVO在達(dá)到延遲打開時間的收斂值(例如，TDC后40℃A)之前慢慢地延遲。另一方面，使排氣門26的關(guān)閉時間EVC在達(dá)到延遲關(guān)閉時間的收斂值(例如TDC)之前慢慢地提前。即，對于進(jìn)氣門24的打開期間，在變成上述延遲打開期間54之前慢慢地延遲，而且，對于排氣門26的打開期間，在變成上述標(biāo)準(zhǔn)打開期間52之前慢慢地提前(參照圖3(A))。
在圖6所示的例子中，進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC在時刻t2都到達(dá)其收斂值。進(jìn)氣門24的延遲打開時間及排氣門26的延遲關(guān)閉時間越產(chǎn)生上述變化，進(jìn)氣門24打開時產(chǎn)生的流速越易變高。因此，流入缸內(nèi)的燃料的勢頭在時刻t1后、在到達(dá)時刻t2之前，隨著時間的經(jīng)過漸漸變激烈。
這種流入時的勢頭越增加，越會促進(jìn)燃料的微?；?。另一方面，該勢頭越增加，流入的燃料越易到達(dá)排氣門26的附近?？墒牵谠撾A段，燃料噴射量TAU的增量校正量開始減小，流入缸內(nèi)的燃料量本身與剛起動之后相比變少。而且，在該階段，內(nèi)燃機(jī)溫度Teng一定程度地上升。因此，即使流入時的燃料的勢頭增加，也不會大量的燃料到達(dá)排氣門26附近而不能氣化的情況發(fā)生，從而不會產(chǎn)生起因于該勢頭的增加、排放特性惡化這樣的事情。
在時刻t2之后，在繼續(xù)進(jìn)行進(jìn)氣門延遲打開控制的范圍內(nèi)，驅(qū)動進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30和排氣可變機(jī)構(gòu)32，以便進(jìn)氣門24的打開期間成為延遲打開期間54，而且，排氣門26的打開期間成為標(biāo)準(zhǔn)打開期間52。結(jié)果，能共同實(shí)現(xiàn)良好的排放特性和穩(wěn)定的內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖7是為了實(shí)現(xiàn)上述功能，在本實(shí)施方式中ECU40實(shí)行的程序的流程圖。另外，該程序和內(nèi)燃機(jī)10的起動一起啟動，之后，每隔規(guī)定時間重復(fù)進(jìn)行。
在該程序中，首先，判斷本次的處理是否為起動時的處理(步驟100)。這里，具體地說，根據(jù)點(diǎn)火開關(guān)的狀態(tài)、內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速Ne，判斷本次的處理是否為內(nèi)燃機(jī)10起動后的首次處理。
結(jié)果，對于判斷為起動時的情況，分別將進(jìn)氣門24的打開時間設(shè)定為延遲打開時間的初始值(例如，TDC后30℃A)、和將排氣門26的關(guān)閉時間設(shè)定到延遲關(guān)閉時間的初始值(例如，TDC后43℃A)(步驟102)。另一方面，對于已經(jīng)判斷為不是起動時的情況，判斷為實(shí)行步驟102的處理結(jié)束，跳過該處理。
接著，判斷燃料噴射量TAU是否為低溫判定量TAU1以下(步驟104)。其結(jié)果，在判斷為TAU≤TAU1還未成立的情況，能判斷出內(nèi)燃機(jī)10處于非常低的溫度下，有必要一定程度地抑制流入缸內(nèi)的氣體的流速。即，這種情況下能判斷出有必要預(yù)先將進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC分別維持在延遲打開時間的初始值(TDC后30℃A)和延遲關(guān)閉時間的初始值(TDC后43℃A)。這種情況下，以后，通過迅速地結(jié)束本次程序來實(shí)現(xiàn)該要求。
另一方面，在上述步驟104中，對于確認(rèn)TAU≤TAU1成立的情況，能判斷出內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱進(jìn)行到一定程度，流入缸內(nèi)的氣體的流速可以慢慢地升高。這種情況下，將延遲打開時間的收斂值IVOLM(TDC后40℃A)作為界限值，使進(jìn)氣門24的打開時間IVO僅以規(guī)定幅度θ1向延遲方向變化(步驟106)，另外，將延遲關(guān)閉時間的收斂值EVCLM(TDC)作為界限值，使排氣門26的關(guān)閉時間EVC僅以規(guī)定幅度θ2向提前方向變化(步驟108)。
根據(jù)以上處理，能使進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC與內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱的進(jìn)行對應(yīng)地、如圖6(D)和圖6(E)所示分別變化。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的系統(tǒng)，即使在低溫環(huán)境下，也能在不使排放特性惡化的情況下實(shí)行進(jìn)氣門延遲打開控制，結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)良好的低溫起動性和優(yōu)良的排放特性兩者。
可是，如果在低溫環(huán)境下禁止進(jìn)氣門延遲打開控制，就可以防止伴隨進(jìn)氣門延遲打開控制進(jìn)行的排放特性的惡化，而無需進(jìn)行上述控制。但是，根據(jù)本實(shí)施方式使用的方法，即，根據(jù)在使排氣門26的關(guān)閉時間EVC延遲的同時進(jìn)行進(jìn)氣門延遲打開控制的方法，在進(jìn)氣沖程將排出氣體引入缸內(nèi)，所以能得到促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱這樣的效果。在這點(diǎn)上，與單純地在低溫環(huán)境下禁止進(jìn)氣門延遲打開控制的方法相比，本實(shí)施方式的方法能實(shí)現(xiàn)更好的效果。
盡管在上述實(shí)施方式1中，在燃料噴射量TAU為低溫判定量TAU1以下的區(qū)域，使進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC慢慢地延遲或提前，但是，進(jìn)行該處理與否的判斷方法不限于此。即，也可以通過內(nèi)燃機(jī)溫度Teng是否比低溫判定值T0高來判斷是否對于進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC實(shí)施延遲或提前處理。
而且，雖然在上述實(shí)施方式1中，在TAU≤TAU1成立的情況下，使進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC分別以一定的幅度θ1或θ2延遲或提前，但是，該處理的方法不限于此。例如，根據(jù)與燃料噴射量TAU的關(guān)系，或根據(jù)與內(nèi)燃機(jī)溫度Teng的關(guān)系，預(yù)先準(zhǔn)各確定了進(jìn)氣門24的延遲打開時間IVO和排氣門26的延遲關(guān)閉時間EVC的映射，參照該映射設(shè)定這些值也可以。
而且，雖然在上述實(shí)施方式1中燃料噴射量TAU和內(nèi)燃機(jī)溫度Teng維持唯一的關(guān)系，并且僅根據(jù)燃料噴射量TAU確定進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC，但是確定它們的方法不限于此。即，在燃料噴射量TAU和內(nèi)燃機(jī)溫度Teng沒有維持唯一的關(guān)系的情況下，以TAU和Teng兩者為基礎(chǔ)確定進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC也可以。
而且，雖然在上述實(shí)施方式1中，進(jìn)氣門24的延遲打開時間的初始值及排氣門26的延遲關(guān)閉時間的初始值被設(shè)定為發(fā)生氣門疊開的值，但是，這些設(shè)定不限于此。即，對于排氣門26的延遲關(guān)閉時間的初始值，如果比標(biāo)準(zhǔn)時的關(guān)閉時間延遲就足夠了，也可以不必是產(chǎn)生氣門疊開的值。
而且，雖然在上述實(shí)施方式1中，分別使用電磁致動器實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30及排氣可變機(jī)構(gòu)32，但是其結(jié)構(gòu)不限于此。即，進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30及排氣可變機(jī)構(gòu)32也可以是機(jī)械的結(jié)構(gòu)，只要是能使進(jìn)氣門24和排氣門26的氣門正時(氣門打開時間)變化的結(jié)構(gòu)就可以。
而且，雖然在上述實(shí)施方式1中，僅在內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱過程中，對進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC進(jìn)行延遲控制，但是本發(fā)明不限于此。即，這些延遲控制即使在預(yù)熱后，在減少附著到排氣門26附近的燃料量的意義上也是有用的，在有必要減少該量的情況下，也可以在內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱后實(shí)行進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC的延遲控制。
而且，雖然在上述實(shí)施方式1中，加快從進(jìn)氣口流入缸內(nèi)的進(jìn)氣的流速的方法被限定為使進(jìn)氣門24的打開時間IVO延遲的方法，但是本發(fā)明不限于此。即，本發(fā)明以在加快進(jìn)氣流速時減少附著到排氣門26附近的燃料量為目的，用于加快進(jìn)氣流速的方法不限于使進(jìn)氣門24的打開時間IVO延遲的方法。具體地說，例如，代替使進(jìn)氣門24的打開時間IVO延遲的方法，或者和該延遲一起減小進(jìn)氣門24的升程，由此加快進(jìn)氣流速也可以。
以上變形除了能適用于實(shí)施方式1之外，還能適用于后面描述的實(shí)施方式2。
另外，在上述實(shí)施方式1中，進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30相當(dāng)于上述第一發(fā)明的“進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)”。而且，這里ECU40通過上述步驟100至108的處理將進(jìn)氣門24的打開時間IVO設(shè)定為延遲打開時間，由此實(shí)現(xiàn)上述第一發(fā)明中的“進(jìn)氣高速化裝置”及上述第三發(fā)明中的“進(jìn)氣門打開時間延遲控制裝置”，通過上述步驟100至108的處理將排氣門26的關(guān)閉時間EVC設(shè)定為延遲關(guān)閉時間(除收斂值EVCLM之外)，由此實(shí)現(xiàn)上述第一發(fā)明中的“排氣門關(guān)閉時間延遲控制裝置”。
而且，在上述實(shí)施方式1中，在ECU40中代替通過上述步驟100至108的處理將進(jìn)氣門24的打開時間IVO設(shè)定為延遲打開時間，通過使進(jìn)氣門24的升程成為規(guī)定的小升程，能實(shí)現(xiàn)上述第四發(fā)明中的“進(jìn)氣升程控制裝置”。
而且，在上述實(shí)施方式1中，通過實(shí)行上述步驟106的處理來實(shí)現(xiàn)上述第五發(fā)明中的“高速狀態(tài)設(shè)定裝置”，而且，通過實(shí)行上述步驟108的處理來實(shí)現(xiàn)上述第六發(fā)明中的“延遲關(guān)閉時間設(shè)定裝置”。
實(shí)施方式2接著，參照圖8至圖10，對本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行說明。使用實(shí)施方式1的硬件結(jié)構(gòu)，代替上述圖7所示的程序，在ECU40中實(shí)行后述的圖9及圖10所示的程序，由此能實(shí)現(xiàn)本實(shí)施方式的系統(tǒng)。
在本實(shí)施方式的系統(tǒng)中，在特定的運(yùn)行狀態(tài)下，要求如下所述的運(yùn)轉(zhuǎn)使配置在內(nèi)燃機(jī)10的每個氣缸內(nèi)的兩個排氣門26中的一個停止，即，要求所謂的單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)。具體地說，在內(nèi)燃機(jī)10剛低溫起動之后等，在提早進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱的情況下，要求單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
如果在排氣沖程中保持關(guān)閉一個排氣門26的狀態(tài)，則與打開兩個排氣門的情況相比，在缸內(nèi)燃燒后的氣體能更久地停留在缸內(nèi)。燃燒氣體保留在缸內(nèi)的時間越長，該氣體的能量(熱)越易被內(nèi)燃機(jī)10的本體吸收。因此，根據(jù)單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)，能減少排氣損失，從而能在促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱方面形成良好的環(huán)境。
另外，伴隨單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)行，如果高溫氣體保留在缸內(nèi)的時間延長，則包含在該氣體中的未燃HC成分在缸內(nèi)易于燃燒，結(jié)果，在缸內(nèi)產(chǎn)生的熱量本身增加。由于這些理由，在低溫起動剛開始之后等，在內(nèi)燃機(jī)10處于很低溫度的情況下，單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)在提早進(jìn)行預(yù)熱方面是有效的手段。
可是，要求實(shí)行單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情況是在燃料的氣化性不好的低溫運(yùn)轉(zhuǎn)時期。對于低溫起動時噴射到進(jìn)氣口12中的燃料，由于進(jìn)行進(jìn)氣門延遲打開控制，所以能促進(jìn)微?；Ｒ虼?，在剛使內(nèi)燃機(jī)10低溫起動之后，在促進(jìn)預(yù)熱方面實(shí)行單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時，為了維持穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，考慮實(shí)行進(jìn)氣門延遲打開控制。
但是，與兩個排氣門26開閉的情況相比，在一個排氣門26停止的情況下，易于使缸內(nèi)壓力負(fù)壓化。更具體地說，如果比較實(shí)行進(jìn)氣門延遲打開控制下的狀況，則在單閥運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，與通常運(yùn)轉(zhuǎn)時相比，進(jìn)氣門24打開時的缸內(nèi)壓力易于成為較大的負(fù)壓值。因此，與將進(jìn)氣門延遲打開控制和通常運(yùn)轉(zhuǎn)組合的情況相比，在將進(jìn)氣門延遲打開控制和單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)組合的情況下，大量的燃料易于附著在排氣門26及其周邊。
另外，如實(shí)施方式1的情況那樣，在將進(jìn)氣門延遲打開控制和排氣門26的延遲控制組合的情況下，該現(xiàn)象特別是在停止中的排氣門26的附近表現(xiàn)得更顯著。即，對于實(shí)施方式1的系統(tǒng)，在低溫環(huán)境下實(shí)行進(jìn)氣門延遲打開控制的情況下，至少在內(nèi)燃機(jī)10剛起動之后使排氣門26的關(guān)閉時間延遲，以產(chǎn)生氣門疊開。
這時，在動作中的排氣門26的周圍，在進(jìn)氣門24打開時，產(chǎn)生從排氣口16到缸內(nèi)的氣體的倒流，由于該倒流的影響，燃料向排氣門26及其周邊的附著被阻止了。另一方面，即使設(shè)定這種延遲關(guān)閉時間，在排氣門26本身停止的情況下，當(dāng)然在其周圍也不會產(chǎn)生氣體的倒流。這時，由于不存在阻止燃料到達(dá)的原因，所以從進(jìn)氣口12流入的燃料會大量地附著在停止中的排氣門26及其周圍。
根據(jù)以上的說明，在將單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)和進(jìn)氣門延遲打開控制組合使用的情況下，具有易于在排氣門26及其附近、特別是在停止中的排氣門26及其附近產(chǎn)生燃料附著的特性。因此，如果在內(nèi)燃機(jī)10剛低溫起動之后，僅僅組合實(shí)行單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)和進(jìn)氣門延遲打開控制，則易于使排放特性產(chǎn)生惡化。
圖8用于說明為了防止這種惡化，在本實(shí)施方式中使用的方法的原理。具體地說，圖8(A)為將應(yīng)該適用到一個排氣門26上的第一延遲打開期間60和應(yīng)該適用到另一個排氣門26上的第二延遲打開期間62重疊地表示在實(shí)行進(jìn)氣門延遲打開控制時使用的進(jìn)氣門24的延遲打開期間54上的視圖。而且，圖8(B)表示與圖8(A)所示的打開期間對應(yīng)的進(jìn)氣門24的升程、以及一個和另一個排氣門26的升程。
第一延遲打開期間60為在和實(shí)施方式1中使用的40℃A延遲打開期間相同的思想下設(shè)定的期間。根據(jù)第一延遲打開期間60，排氣門26在從排氣BDC至排氣TDC后45℃A的期間中處于打開狀態(tài)。根據(jù)這種關(guān)閉時間EVC，相對于進(jìn)氣門24的延遲打開期間54產(chǎn)生5℃A的氣門疊開，能有效地阻止在使用該關(guān)閉時間EVC側(cè)的排氣門26附近的燃料附著。
另一方面，根據(jù)第二延遲打開期間62，排氣門26直到排氣TDC前45℃A附近都維持關(guān)閉狀態(tài)，之后，在排氣TDC后45℃A附近之前處于打開狀態(tài)。第二延遲打開期間62的關(guān)閉時間EVC和第一延遲打開期間60的相同。因此，根據(jù)第二延遲打開期間62，也產(chǎn)生5℃A的氣門疊開，從而能有效地阻止燃料附著在排氣門26的附近。
如果以第一延遲打開期間60驅(qū)動一個排氣門26，以第二延遲打開期間62驅(qū)動另一個排氣門26，則在排氣BDC后至排氣TDC前45℃A的期間，能產(chǎn)生和僅使一個排氣門26打開、使另一個停止的情況相同的狀況。當(dāng)在該期間使一個排氣門26維持關(guān)閉狀態(tài)時，燃燒氣體的能量能有效地被內(nèi)燃機(jī)10的本體吸收，而且，能效率高地使未燃HC成分在缸內(nèi)燃燒。
因此，如果根據(jù)圖8所示的打開期間驅(qū)動進(jìn)氣門24和排氣門26，則在低溫環(huán)境下，可以一起實(shí)行進(jìn)氣門延遲打開控制和單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而不會使排放特性惡化。而且，當(dāng)實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)轉(zhuǎn)時，可以使處于預(yù)熱過程的內(nèi)燃機(jī)10穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，同時可以提早該預(yù)熱的進(jìn)行。
上述功能可以通過ECU40實(shí)行圖9所示的程序和圖10所示的程序來實(shí)現(xiàn)。圖9是為了設(shè)定進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC，由ECU40實(shí)行的程序的流程圖。圖9所示的程序除了在步驟108之后追加步驟110和112的處理之外，和圖7所示的程序相同。
即，在圖9所示的程序中，當(dāng)進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱并到達(dá)實(shí)行步驟106及108的處理的階段時，接著這些處理，判斷進(jìn)氣門24的打開時間IVO和排氣門26的關(guān)閉時間EVC是否達(dá)到它們的收斂值IVOLM和EVCLM(步驟110)。而且，當(dāng)該判斷被肯定時，使收斂標(biāo)記XFS成為ON狀態(tài)(步驟112)。
因此，本實(shí)施方式的ECU40通過觀察收斂標(biāo)記XFS的狀態(tài)，能判斷需要在抑制流入缸內(nèi)的氣體流速方面有實(shí)行進(jìn)氣門延遲打開控制，還是已經(jīng)不需要這種流速的抑制。換句話說，本實(shí)施方式的ECU40通過觀察收斂標(biāo)記XFS的狀態(tài)，能判斷有防止燃料向排氣門26及其周邊附著的必要，或者沒有防止這種附著的必要。
圖10為ECU40為了切換排氣門26的運(yùn)轉(zhuǎn)方式而實(shí)行的程序的流程圖。在該程序中，首先，判斷單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)行條件是否成立(步驟120)。這里，具體地說，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)溫度Teng等進(jìn)行該判斷。
對于判斷為單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)行條件不成立的情況，對兩個排氣門26的控制均為標(biāo)準(zhǔn)控制(步驟122)。所謂的“標(biāo)準(zhǔn)控制”是指僅在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)期間(例如225℃A)打開閥之后，以在圖9所示的程序確定的關(guān)閉時間EVC關(guān)閉氣門的方式驅(qū)動排氣門26的控制。在實(shí)行本步驟122的處理之后，內(nèi)燃機(jī)10和實(shí)施方式1的情況相同地動作。
在上述步驟120中，在確認(rèn)了單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)行條件成立的情況下，接著，判斷收斂標(biāo)記XFS是否還未為OFF(步驟124)。在確認(rèn)了XFS＝OFF成立的情況下，可以判斷為還存在阻止燃料向排氣門26附著的必要。對于這種情況，使一個排氣門26的控制成為標(biāo)準(zhǔn)控制，使另一個排氣門26的控制成為打開延遲控制(步驟126)。
所謂的“打開延遲控制”是指僅在從即將排氣TDC之前的規(guī)定曲軸角到由圖9所示的程序確定的關(guān)閉時間EVC的期間，使排氣門26成為打開狀態(tài)的控制。在關(guān)閉時間EVC例如為TDC后45℃A的情況下，通過進(jìn)行打開延遲控制，排氣門26顯示沿圖8所示的第二打開期間62的動作。
在實(shí)行上述步驟126的處理之后，能防止在低溫環(huán)境下、燃料向兩個排氣門26的附著，同時，能實(shí)現(xiàn)近似單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的動作。結(jié)果，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的低溫運(yùn)轉(zhuǎn)，并能有效地促進(jìn)內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱。
在上述步驟124中，對于判斷出收斂標(biāo)記XFS不是OFF的情況，可以判斷為已經(jīng)沒有阻止燃料向排氣門26的附著的必要性。這時，接著，使一個排氣門26的控制成為標(biāo)準(zhǔn)控制，使另一個排氣門26的控制成為停止控制(步驟128)。所謂的“停止控制”是指使排氣門26成為始終停止?fàn)顟B(tài)的控制。因此，在實(shí)行本步驟128的處理之后，實(shí)行通常的單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這時，由于燃料向排氣門26的附著不會使排放特性惡化，所以能繼續(xù)單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而不會伴有任何不良情況。
如以上的說明，根據(jù)圖9及圖10所示的程序，能與內(nèi)燃機(jī)10的狀態(tài)對應(yīng)，適當(dāng)?shù)厍袚Q與實(shí)施方式1的情況相同的動作、使一個排氣門26的打開時間延遲的動作、及通常的單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的動作。而且，根據(jù)本實(shí)施方式的系統(tǒng)，由于進(jìn)行這些動作的切換，所以能在始終維持良好排放特性的同時實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的低溫運(yùn)轉(zhuǎn)，而且，能使內(nèi)燃機(jī)10的預(yù)熱有效地進(jìn)行。
可是，在上述實(shí)施方式2中，和收斂標(biāo)記XFS的設(shè)定條件分開地判斷單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的成立條件，但是本發(fā)明不限于此。即，通過使內(nèi)燃機(jī)10進(jìn)行一定程度的預(yù)熱，這些條件哪個都成立，可以將兩者同等看待。具體地說，在圖10所示的程序中，可以在步驟120中判斷XFS＝OFF的成立性，去掉步驟124及128。
而且，在上述實(shí)施方式2中，以產(chǎn)生氣門疊開的方式設(shè)定進(jìn)氣門24的延遲打開時間的初始值和排氣門26的延遲關(guān)閉時間的初始值，但是，和實(shí)施方式1的情況相同，這些設(shè)定也可以不必是使氣門疊開產(chǎn)生的設(shè)定。
而且，在上述實(shí)施方式1中，分別使用電磁致動器實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30和排氣可變機(jī)構(gòu)32，但是，該結(jié)構(gòu)不限于此。即，進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30只要是能使進(jìn)氣門24的氣門正時(打開時間)變化就可以，而且，排氣可變機(jī)構(gòu)32只要是能使每個排氣門26的氣門正時獨(dú)立地變化就可以，也可以分別是機(jī)械的結(jié)構(gòu)。
另外，在上述實(shí)施方式2中，在和進(jìn)氣門延遲打開控制的實(shí)行一起要求單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，使一個排氣門26在延遲關(guān)閉時間的基礎(chǔ)上打開，但是，這種排氣門26的控制不一定必須和進(jìn)氣門延遲打開控制組合進(jìn)行。即，即使在沒有實(shí)行進(jìn)氣門延遲打開控制的情況下，也可以伴隨單閥停止運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)行，在燃料附著在停止中的排氣門26的附近的情況下，使該排氣門26在延遲打開時間的基礎(chǔ)上打開。
另外，在上述實(shí)施方式2中，ECU40通過實(shí)行上述步驟120的處理實(shí)現(xiàn)上述第八發(fā)明中的“部分停止要求判定裝置”，通過實(shí)行上述步驟126的處理實(shí)現(xiàn)上述第八發(fā)明中的“排氣門控制裝置”。
權(quán)利要求
1.一種氣門正時控制裝置，其特征在于，包括燃料噴射閥，相對內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣口噴射燃料；進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)，使進(jìn)氣從進(jìn)氣口向缸內(nèi)的流入速度可變；排氣可變機(jī)構(gòu)，使排氣門的氣門正時可變；進(jìn)氣高速化裝置，將所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)控制為提高進(jìn)氣的流入速度用的高速狀態(tài)；和排氣門關(guān)閉時間延遲控制裝置，在所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)被控制為所述高速狀態(tài)的情況下，將排氣門的關(guān)閉時間控制為比通常關(guān)閉時間晚的延遲關(guān)閉時間。
2.如權(quán)利要求1所述的氣門正時控制裝置，其特征在于所述進(jìn)氣高速化裝置在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱未結(jié)束的情況下，將所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)控制為所述高速狀態(tài)，所述通常關(guān)閉時間為內(nèi)燃機(jī)預(yù)熱后通常使用的排氣門的關(guān)閉時間，所述排氣門關(guān)閉時間延遲控制裝置，在內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱未結(jié)束且所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)被控制為所述高速狀態(tài)的情況下，將排氣門的關(guān)閉時間控制為所述延遲關(guān)閉時間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氣門正時控制裝置，其特征在于所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)具有使進(jìn)氣門的氣門正時可變的進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣高速化裝置具有進(jìn)氣門打開時間延遲控制裝置，該進(jìn)氣門打開時間延遲控制裝置通過將進(jìn)氣門的打開時間控制為排氣上止點(diǎn)后的延遲打開時間來提高進(jìn)氣的流入速度。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的氣門正時控制裝置，其特征在于所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)具有使進(jìn)氣門的升程可變的進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣高速化裝置具有進(jìn)氣升程控制裝置，該進(jìn)氣升程控制裝置通過減小進(jìn)氣門的升程來提高進(jìn)氣的流入速度。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氣門正時控制裝置，其特征在于所述進(jìn)氣高速化裝置具有高速狀態(tài)設(shè)定裝置，該高速狀態(tài)設(shè)定裝置伴隨內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱的進(jìn)行，使所述高速狀態(tài)向加快所述進(jìn)氣的流入速度的方向變化。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的氣門正時控制裝置，其特征在于具有伴隨內(nèi)燃機(jī)的預(yù)熱的進(jìn)行，使所述延遲關(guān)閉時間向提前方向變化的延遲關(guān)閉時間設(shè)定裝置。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的氣門正時控制裝置，其特征在于至少在內(nèi)燃機(jī)剛起動之后，所述延遲打開時間和所述延遲關(guān)閉時間為使進(jìn)氣門的打開期間和排氣門的打開期間產(chǎn)生重疊的值。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的氣門正時控制裝置，其特征在于所述內(nèi)燃機(jī)在各個氣缸上設(shè)有多個排氣門，所述排氣可變機(jī)構(gòu)具有單獨(dú)調(diào)整設(shè)置在各氣缸上的多個排氣門的氣門正時的功能，所述氣門正時控制裝置包括部分停止要求判定裝置，判斷是否產(chǎn)生使所述多個排氣門的一部分停止的要求；和排氣門控制裝置，在所述進(jìn)氣速度可變機(jī)構(gòu)被控制為所述高速狀態(tài)的情況下，在所述停止的要求被確認(rèn)時，使所述一部分排氣門的打開時間比其它排氣門的打開時間晚，并且使全部的排氣門動作。
全文摘要
在內(nèi)燃機(jī)10的進(jìn)氣口設(shè)置燃料噴射閥22。設(shè)置使進(jìn)氣門24的氣門正時可變的進(jìn)氣可變機(jī)構(gòu)30以及使排氣門26的氣門正時可變的排氣可變機(jī)構(gòu)。在內(nèi)燃機(jī)剛起動之后，將進(jìn)氣門24的打開時間控制為排氣上止點(diǎn)后的延遲打開時間，以促進(jìn)燃料的微?；?。這時，將排氣門26的關(guān)閉時間控制為比通常關(guān)閉時間晚的延遲關(guān)閉時間，以便流入缸內(nèi)的燃料不會附著到排氣門26及其周邊。
文檔編號F02N19/00GK1926318SQ20058000656
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者村瀨直, 一瀨宏樹, 加藤雄一 申請人:豐田自動車株式會社