CN1926318A - 气门正时控制装置 - Google Patents

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Abstract

在内燃机10的进气口设置燃料喷射阀22。设置使进气门24的气门正时可变的进气可变机构30以及使排气门26的气门正时可变的排气可变机构。在内燃机刚起动之后，将进气门24的打开时间控制为排气上止点后的延迟打开时间，以促进燃料的微粒化。这时，将排气门26的关闭时间控制为比通常关闭时间晚的延迟关闭时间，以便流入缸内的燃料不会附着到排气门26及其周边。

Description

气门正时控制装置
技术领域
本发明涉及气门正时控制装置，特别是，涉及控制内燃机的进气门及排气门的气门正时用的气门正时控制装置。
背景技术
以前，例如日本专利特开2002-242713号公报所公开的那样，公知的是，在内燃机的低温期间、使进气门的打开时间延迟的装置。在该装置中，具体地说，在内燃机的温度属于0～50℃的范围的情况下，进气门的打开时间在排气上止点的延迟侧的区域，被设定到通常打开时间的延迟侧。
在曲轴角超过排气上止点的区域，进气门的打开时间越延迟，进气流速越高。因此，根据上述现有的装置，在内燃机的低温期间，与通常情况相比，能加快进气的流速。对于喷射到进气口的燃料，进气流速越快，越容易微粒化，而且，越难附着到进气口或进气门上。
对于供给内燃机的燃料，越促进微粒化，越表示良好的燃烧性。而且，对于内燃机中的空燃比控制，气口液体量越少，越容易确保其精度。因此，根据上述现有的装置，在内燃机的低温起动期间，能提高内燃机的稳定性，而且，能提高空燃比的控制精度。
另外，作为与本发明有关的内容，申请人了解包含上述文献并记载在下方的文献。
专利文献1：日本专利特开2002-242713号公报
专利文献2：日本专利特开平6-323168号公报
专利文献3：日本专利特开平10-252575号公报
发明内容
但是，在内燃机中，进气流速越快，喷射到进气口的燃料越容易附着到排气门及其附近。在内燃机的预热发展到一定程度的阶段，由于附着在排气门附近的燃料在缸内气化，所以这种附着不那么成问题。
可是，在内燃机处于很低温度的情况下，附着在排气门附近的燃料不能在缸内气化，会在随后的排气冲程中作为废气排出。因此，对于上述现有的装置，特别是，在内燃机刚起动之后，具有易于使排放恶化的特性。
本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种气门正时控制装置，其能在内燃机的预热过程中，进行利用了进气流速的燃料微粒化，并且从内燃机刚起动之后，就能实现良好的排放特性。
为了实现上述目的，第一发明为一种气门正时控制装置，其特征在于，包括：
燃料喷射阀，相对内燃机的进气口喷射燃料；
进气速度可变机构，使进气从进气口向缸内的流入速度可变；
排气可变机构，使排气门的气门正时可变；
进气高速化装置，将所述进气速度可变机构控制为提高进气的流入速度用的高速状态；和
排气门关闭时间延迟控制装置，在所述进气速度可变机构被控制为所述高速状态的情况下，将排气门的关闭时间控制为比通常关闭时间晚的延迟关闭时间。
而且，根据第一发明，第二发明的特征在于：所述进气高速化装置在内燃机的预热未结束的情况下，将所述进气速度可变机构控制为所述高速状态，
所述通常关闭时间为内燃机预热后通常使用的排气门的关闭时间，
所述排气门关闭时间延迟控制装置，在内燃机的预热未结束且所述进气速度可变机构被控制为所述高速状态的情况下，将排气门的关闭时间控制为所述延迟关闭时间。
根据第一或第二发明，第三发明的特征在于：所述进气速度可变机构具有使进气门的气门正时可变的进气可变机构，
所述进气高速化装置具有进气门打开时间延迟控制装置，该进气门打开时间延迟控制装置通过将进气门的打开时间控制为排气上止点后的延迟打开时间来提高进气的流入速度。
根据第一至第三发明中的任一发明，第四发明的特征在于所述进气速度可变机构具有使进气门的升程可变的进气可变机构，
所述进气高速化装置具有进气升程控制装置，该进气升程控制装置通过减小进气门的升程来提高进气的流入速度。
根据第一至第四发明中的任一发明，第五发明的特征在于：所述进气高速化装置具有高速状态设定装置，该高速状态设定装置伴随内燃机的预热的进行，使所述高速状态向加快所述进气的流入速度的方向变化。
根据第一至第五发明中的任一发明，第六发明的特征在于：具有伴随内燃机的预热的进行，使所述延迟关闭时间向提前方向变化的延迟关闭时间设定装置。
根据第一至第六发明中的任一发明，第七发明的特征在于：至少在内燃机刚起动之后，所述延迟打开时间和所述延迟关闭时间为使进气门的打开期间和排气门的打开期间产生重叠的值。
根据第一至第七发明中的任一发明，第八发明的特征在于：所述内燃机在各个气缸上设有多个排气门，
所述排气可变机构具有单独调整设置在各气缸上的多个排气门的气门正时的功能，
所述气门正时控制装置包括：部分停止要求判定装置，判断是否产生使所述多个排气门的一部分停止的要求；和
排气门控制装置，在所述进气速度可变机构被控制为所述高速状态的情况下，在所述停止的要求被确认时，使所述一部分排气门的打开时间比其它排气门的打开时间晚，并且使全部的排气门动作。
根据第一发明，通过使进气速度可变机构成为高速状态，能提高流入缸内的进气的流速，并能促进喷射到进气口的燃料的微粒化。而且，根据本发明，在实现上述高速状态的情况下，能将排气门的关闭时间设定为延迟关闭时间。当排气门的关闭时间成为延迟关闭时间时，能使进气门打开时的缸内负压靠近大气压侧，并能抑制其打开时的瞬时进气流速。结果，可以降低排气门附近的燃料附着量，改善排放特性。
根据第二发明，在内燃机的预热未结束的情况下，通过加快进气流速来促进燃料的微粒化，并且使排气门的关闭时间延迟，从而能实现排气门附近的燃料附着量的降低。而且，根据本发明，在燃料显示良好的燃烧性的预热后，将排气门的关闭时间设定为通常关闭时间，因此能维持稳定的运转状态。
根据第三发明，通过改变进气可变机构的状态，能将进气门的打开时间设定为排气上止点后的延迟打开时间。在排气上止点后的区域，越使进气门的打开时间延迟，进气门打开时的缸内压力越会负压化，进气流速越快。因此，根据本发明，能确实使进气流速高速化。
根据第四发明，通过改变进气可变机构的状态，能使进气门的升程改变。进气门的升程越小，进气流速越高。因此，根据本发明，能确实使进气流速高速化。
根据第五发明，能随着内燃机预热的进行提高进气流速。因此，根据本发明，能与预热的进行一致地促进燃料的微粒化。另一方面，预热越进行，附着在排气门附近的燃料越不会影响排放。因此，根据本发明，在内燃机的预热过程中，不伴有排放恶化，能实现良好的运转状态。
根据第六发明，能随着内燃机预热的进行使延迟关闭时间，即，排气门的关闭时间提前，结果，能提高进气流速。因此，根据本发明，能与预热的进行一致地促进燃料的微粒化。另一方面，预热越进行，附着在排气门附近的燃料越不会影响排放。因此，根据本发明，在内燃机的预热过程中，不伴有排放恶化，能实现良好的运转状态。
根据第七发明，至少在内燃机的刚起动之后，能在进气门的打开期间和排气门的打开期间产生气门叠开。对于在比排气上止点滞后的区域中产生气门叠开的情况，进气门在排出气体从排气通路向缸内倒流的情况下打开。这时，由于倒流的排出气体的流动，能充分地抑制燃料向排气门附近的附着。
根据第八发明，在进气速度可变机构被控制到上述高速状态的情况下，在使一部分排气门停止的要求产生的情况下，能使要求停止的排气门延迟打开时间并能使其动作。如果排气门的打开时间延迟，则排出气体从该排气门的流出被抑制，所以能得到与停止该排气门的情况近似的效果。另一方面，如果使全部的排气门动作，则与使一部分排气门停止的情况相比，能抑制进气门打开时的进气流速，减少附着到排气门附近的燃料量。因此，根据本发明，在对一部分排气门要求停止的情况下，能确保所期望的效果并能有效地防止排放的恶化。
附图说明
图1为用于说明本发明实施方式1的结构的视图。
图2为用于示意地说明在本发明的实施方式1的系统中实行的进气门标准打开控制的概要的视图。
图3为用于示意地说明在本发明的实施方式1的系统中实行的进气门延迟打开控制的概要的视图。
图4表示在进气门延迟打开控制的情况下进气门刚打开之后，燃料被从进气口向缸内吸入的状态。
图5为用于说明为了防止伴随进气门延迟打开控制的进行而产生的排放特性的恶化、在本发明的实施方式1中使用的方法的原理的视图。
图6为用于说明在本发明的实施方式1的系统中，在内燃机的起动后实现的具体动作的一个例子的时序图。
图7为在本发明的实施方式1中实行的程序的流程图。
图8用于说明在组合实行单阀停止运转和进气门延迟打开控制的同时，为了防止排放特性的恶化，在本发明的实施方式2中使用的方法的原理。
图9是为了设定进气门的打开时间IVO和排气门的关闭时间EVC，在本发明的实施方式2中实行的程序的流程图。
图10是为了切换排气门的运转方式，在本发明的实施方式2中实行的程序的流程图。
具体实施方式
实施方式1
[实施方式1的结构]
图1为用于说明本发明实施方式1的结构的视图。本实施方式的系统具有内燃机10。内燃机10具有多个气缸，在图1中示出其中的一个。在每个气缸上经进气口12连通进气通路14，并且经排气口16连通排气通路18。
在进气通路14上安装用于检测吸入空气量Ga的空气流量计20。而且，在进气口12上设置将燃料喷入其内部用的燃料喷射阀22。在每个气缸上设置两个进气门24(图1中仅示出一个)，通过开闭该进气门24，缸内和进气口12成为导通状态或隔断状态。
在每个气缸上还设置两个排气门26。通过开闭该排气门26，缸内和排气口16成为导通状态或隔断状态。在排气通路18上设置用于产生与排气空燃比对应的输出的空燃比传感器28。
进气可变机构30和排气可变机构32分别连接到进气门24和排气门26。进气可变机构30和排气可变机构32都设置在每一个气门体上，并能各自独立地开闭驱动设置在每个气缸上的两个进气门24和两个排气门26。更具体地说，进气可变机构30和排气可变机构32可以由例如能通过电磁力开闭驱动气门体的电磁致动器实现，并且，能将每个进气门24的升程、作用角及气门正时(开闭时间)，或者，每个排气门26的上述参数从其它的气门体的气门打开特性分开地自由改变。
本实施方式的系统具有ECU(电子控制单元)40。在ECU40上除连接已经提及的空气流量计20和空燃比传感器28之外，还连接检测内燃机转速Ne的转速传感器42、检测冷却水温THW的水温传感器44等。ECU40能以这些传感器的输出为基础，控制燃料喷射阀22、进气可变机构30、排气可变机构32等致动器。
[实施方式1的动作]
(进气门标准打开控制)
在本实施方式的系统中，能根据内燃机10的运转状态选择性地实行下述控制，即，在标准正时下打开进气门24(进气门标准打开控制)和在比标准正时滞后的延迟正时下打开进气门24(进气门延迟打开控制)。下面，参照图2，首先简要地说明“进气门标准打开控制”。
图2(A)为重叠地表示由进气门标准打开控制实现的进气门24的标准打开期间50和排气门26的标准打开期间52的视图。如该图所示，在内燃机10中，标准情况下，排气门26在排气下止点(BDC)前45℃A(曲轴角)附近打开，之后，在排气上止点(TDC)后3℃A附近关闭。另一方面，在标准打开控制下，进气门24在排气上止点附近打开，在进气下止点后数℃A时关闭。
图2(B)中单点划线所示的曲线为与上述排气门26的期间52对应的升程曲线，另一方面，该图中实线所示的曲线为与上述进气门24的标准打开期间50对应的升程曲线。而且，图2(C)和图2(D)分别表示在进气门24和排气门26如图2(B)所示那样抬起的情况下产生的吸入空气的流速及通过进气门24的气体的流量。
在图2(C)及图2(D)中示出进气门24刚打开之后及刚过进气BDC之后，负的流速及负的流量。前者表示气门叠开期间已燃气体从排气口16向进气口12倒流的现象，另一方面，后者表示在进气BDC后，伴随缸内容积的减少，曾经被吸入缸内的气体向进气口12倒流的现象。
根据图2(D)所示的波形，可知在进气门24及排气门26沿标准的升程曲线动作的情况下，经过进气门24流入缸内的气体流量与进气门24的开度的增减对应地缓慢增减。而且，根据图2(C)所示的波形，可知在那样的运转条件下，朝向缸内的气体的流速通过进气门24的全开期间，不会达到非常大的值。
(进气门延迟打开控制)
下面，参照图3，简要说明“进气门延迟打开控制”。图3(A)重叠地示出由进气门延迟打开控制实现的进气门24的延迟打开期间54和排气门26的标准打开期间52。如该图所示，在进气门延迟打开控制下，进气门24直到排气上止点后40℃A附近都维持关闭状态，之后直到进气下止点16℃A附近都处于打开状态。
图3(B)中单点划线所示的曲线为与标准打开期间52对应的排气门的升程曲线。而且，图3(B)中实线所示的曲线为与上述进气门24的延迟打开期间54对应的升程曲线。另外，这里，在将进气门24的打开期间设定为延迟打开期间54时，进气门24的升程也同时减小。
图3(C)及图3(D)分别表示在进气门24及排气门26如图3(A)及图3(B)所示那样动作的情况下产生的吸入空气的流速及通过进气门24的气体的流量。根据该动作，曲轴角超过排气TDC后，首先排气门26关闭，之后，在进气门24打开之前的时期内；缸内成为与进气口12和排气口16两者隔断的状态。因此，在进气门24打开的正时下，缸内负压化。
另外，单位时间内的缸内空间的体积变化量(下面称作“体积变化速度”)在曲轴角经过上止点或下止点的时候最小，在其中央附近的曲轴角处最大。在进气门标准打开控制下，进气门24的打开时间在TDC附近，与此相对，在进气门延迟打开控制下，进气门的打开时间在缸内的体积变化速度变得较高的TDC后40℃A附近。因此，在进气门延迟打开控制下，与实行进气门标准打开控制相比，进气门24在缸内体积以较高速度增加的状况下打开。
根据以上理由，在进气门延迟打开控制下，在进气门24打开时，朝向缸内的空气的流速及流量瞬时达到极大值(参照图3(B)～图3(D)中的单点划线所包围的区域)。朝向进气口12的燃料喷射在进气门24打开前进行。而且，喷射的燃料在进气门24打开后和空气一起被吸入缸内。这时，空气的流速越高，燃料越易微粒化，从而越容易燃烧。因此，产生瞬间高流速的进气门延迟打开控制会促进燃料的微粒化，从而有利于提高燃料的燃烧性。
另一方面，对于进气门标准打开控制，由于不在缸内产生大的负压，所以与进气门延迟打开控制相比，具有能抑制泵送损失这样的优点。因此，例如，如果在燃料难以气化的预热过程中使用进气门延迟打开控制，并且，在内燃机充分预热之后使用进气门标准打开控制，则可以实现稳定的预热运转和优良的燃料消耗特性两者。
(进气门延迟打开控制的课题)
如上所述，进气门延迟打开控制在使特别是处于预热过程的内燃机的运转稳定化的方面是有效的控制。可是，进气门延迟打开控制在内燃机处于极低温度的情况下，具有易于使排放特性恶化的特性。
图4为用于说明产生上述特性的理由的图。更具体的说，图4表示在进气门延迟打开控制下、进气门24刚打开之后，燃料从进气口12向缸内被吸入的状态。在进气门延迟打开控制下，如上所述，在进气门24打开时，朝向缸内的流速瞬时非常高。结果，喷射到进气口12内的燃料的一部分会迅速到达排气门26的周边，如图4所示，在排气门26及其周边出现以液滴状态附着的情况。
在内燃机的预热进行到一定程度的阶段，之后，在进气冲程及压缩冲程进行的过程中附着的燃料气化，所以该燃料不会对排放造成大的影响。可是，在内燃机处于非常低的温度的情况下，附着到排气门26及其周边的燃料不能充分地气化，在其后的排气冲程中会和已燃气体一起被排出。这种情况下，由于在排气中混入未燃的HC成分，所以排放特性易于恶化。
(排放特性的改善原理)
图5为用于说明为了防止伴随进气门延迟打开控制的进行而产生的排放特性的恶化，在本发明的实施方式中使用的方法的原理的视图。更具体地说，图5(A)为将排气门26的标准打开期间52(左)、排气门26的20℃A延迟打开期间56(中央)、及排气门26的40℃A延迟打开期间58(右)与进气门24的延迟打开期间54对比表示的图。而且，图5(B)、图5(C)及图5(D)分别表示与图5(A)所示的打开期间对应的进气门24及排气门26的升程、通过进气门24的气体的流速、及通过进气门24的气体的流量。
根据20℃A延迟打开期间56，排气门26在排气TDC后23℃A附近之前维持打开状态。而且，根据40℃A延迟打开期间58，排气门26在排气TDC后43℃A附近之前维持打开状态。排气门26打开期间，缸内不会负压化，所以，排气门26的打开期间越延迟，延迟打开期间54的起点、即，进气门24打开时(TDC后40℃A)的缸内负压越小(接近大气压的值)。因此，在将排气门26的打开期间设定为40℃A延迟打开期间58的情况下，进气门24打开时通过它的气体的流速最低、流量最小。
如果进气门24打开时产生的流速变低，则从进气口12流入的燃料难以到达排气门26的附近，从而能减少附着到排气门26及其周边的燃料量。因此，当在低温环境下进行进气门延迟打开控制时，40℃A延迟打开期间58在防止排放特性恶化方面具有良好的特性。
而且，根据40℃A延迟打开期间58，能将TDC后40℃A～TDC后43℃A的期间作为排气门26及进气门24共同打开的气门叠开期间。即，根据40℃A延迟打开期间58，在进气门24打开、燃料开始流入缸内的正时下，能事先打开排气门26。如果在TDC后的区域，排气门26打开，则在排气门26的周围产生朝向缸内的气体的流动。这种气体的流动如下作用，即，妨碍从进气口12流入的燃料到达排气门26及其周边。40℃A延迟打开期间58在这点上可以降低附着到排气门26周边的燃料量，在改善排放特性方面具有良好的特性。
如上所述，对于在低温环境下实行进气门延迟打开控制时的排放特性，能通过延迟排气门26的打开时期来改善，而且，通过由该延迟产生的气门叠开能进一步改善上述排放特性。所以，本实施方式的系统利用上述原理，防止伴随进气门延迟打开控制的排放特性的恶化。
(具体动作的一例)
图6为用于说明在本实施方式的系统中，在内燃机10的起动后实现的具体动作的一个例子的时序图。具体地说，图6(A)为内燃机转速Ne的变化，图6(B)为内燃机温度Teng(和冷却水温THW相同)的变化，图6(C)为燃料喷射量TAU的变化。而且，图6(D)及图6(E)分别表示进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC的变化。
在图6所示的例子中，在时刻t0，在内燃机温度Teng比低温判定温度T0低的状况下，使内燃机10起动。这时，通过起动时增量校正，燃料喷射量TAU成为比低温判定量TAU1大的值。另外，这里，在内燃机温度Teng上升的同时，由起动时增量产生的校正量减小，在Teng＝T0的时刻，怠速时的TAU减小到TAU1。
在本实施方式的系统中，在内燃机温度Teng比低温判定温度T0低的情况下，将进气门24的打开时间IVO设定为延迟打开时间的初始值(例如，TDC后30℃A)，而且，将排气门的关闭时间EVC设定为延迟关闭时间的初始值(例如，TDC后43℃A)。延迟打开时间的初始值为比进气门标准打开控制下使用的打开时间IVO滞延迟的值。因此，根据这种打开时间IVO，能促进从进气口12流入缸内的燃料的微粒化，能使处于低温环境下的内燃机稳定地运转。而且，延迟关闭时间的初始值为从TDC充分延迟的值，并且为相对上述打开时间IVO产生气门叠开的值。因此，根据这种关闭时间EVC，能充分减少燃料向排气门26及其附近附着的量，从而能良好地维持低温起动时的排放特性。
在图6所示的例子中，在时刻t1，内燃机温度Teng达到低温判定温度T0，结果，怠速时的燃料喷射量TAU降低到低温判定量TAU1。对于本实施方式的系统，当内燃机10的预热发展到该状态之后，为了进一步促进燃料的微粒化，使进气门24的打开时间IVO从上述延迟打开时间(TDC后30℃A)进一步向延迟方向变化，而且，使排气门26的关闭时间EVC从上述延迟关闭时间(TDC后43℃A)向提前方向变化。
使进气门24的打开时间IVO在达到延迟打开时间的收敛值(例如，TDC后40℃A)之前慢慢地延迟。另一方面，使排气门26的关闭时间EVC在达到延迟关闭时间的收敛值(例如TDC)之前慢慢地提前。即，对于进气门24的打开期间，在变成上述延迟打开期间54之前慢慢地延迟，而且，对于排气门26的打开期间，在变成上述标准打开期间52之前慢慢地提前(参照图3(A))。
在图6所示的例子中，进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC在时刻t2都到达其收敛值。进气门24的延迟打开时间及排气门26的延迟关闭时间越产生上述变化，进气门24打开时产生的流速越易变高。因此，流入缸内的燃料的势头在时刻t1后、在到达时刻t2之前，随着时间的经过渐渐变激烈。
这种流入时的势头越增加，越会促进燃料的微粒化。另一方面，该势头越增加，流入的燃料越易到达排气门26的附近。可是，在该阶段，燃料喷射量TAU的增量校正量开始减小，流入缸内的燃料量本身与刚起动之后相比变少。而且，在该阶段，内燃机温度Teng一定程度地上升。因此，即使流入时的燃料的势头增加，也不会大量的燃料到达排气门26附近而不能气化的情况发生，从而不会产生起因于该势头的增加、排放特性恶化这样的事情。
在时刻t2之后，在继续进行进气门延迟打开控制的范围内，驱动进气可变机构30和排气可变机构32，以便进气门24的打开期间成为延迟打开期间54，而且，排气门26的打开期间成为标准打开期间52。结果，能共同实现良好的排放特性和稳定的内燃机10的运转。
[实施方式l的具体处理]
图7是为了实现上述功能，在本实施方式中ECU40实行的程序的流程图。另外，该程序和内燃机10的起动一起启动，之后，每隔规定时间重复进行。
在该程序中，首先，判断本次的处理是否为起动时的处理(步骤100)。这里，具体地说，根据点火开关的状态、内燃机转速Ne，判断本次的处理是否为内燃机10起动后的首次处理。
结果，对于判断为起动时的情况，分别将进气门24的打开时间设定为延迟打开时间的初始值(例如，TDC后30℃A)、和将排气门26的关闭时间设定到延迟关闭时间的初始值(例如，TDC后43℃A)(步骤102)。另一方面，对于已经判断为不是起动时的情况，判断为实行步骤102的处理结束，跳过该处理。
接着，判断燃料喷射量TAU是否为低温判定量TAU1以下(步骤104)。其结果，在判断为TAU≤TAU1还未成立的情况，能判断出内燃机10处于非常低的温度下，有必要一定程度地抑制流入缸内的气体的流速。即，这种情况下能判断出有必要预先将进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC分别维持在延迟打开时间的初始值(TDC后30℃A)和延迟关闭时间的初始值(TDC后43℃A)。这种情况下，以后，通过迅速地结束本次程序来实现该要求。
另一方面，在上述步骤104中，对于确认TAU≤TAU1成立的情况，能判断出内燃机10的预热进行到一定程度，流入缸内的气体的流速可以慢慢地升高。这种情况下，将延迟打开时间的收敛值IVOLM(TDC后40℃A)作为界限值，使进气门24的打开时间IVO仅以规定幅度θ1向延迟方向变化(步骤106)，另外，将延迟关闭时间的收敛值EVCLM(TDC)作为界限值，使排气门26的关闭时间EVC仅以规定幅度θ2向提前方向变化(步骤108)。
根据以上处理，能使进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC与内燃机10的预热的进行对应地、如图6(D)和图6(E)所示分别变化。因此，根据本实施方式的系统，即使在低温环境下，也能在不使排放特性恶化的情况下实行进气门延迟打开控制，结果，能实现良好的低温起动性和优良的排放特性两者。
可是，如果在低温环境下禁止进气门延迟打开控制，就可以防止伴随进气门延迟打开控制进行的排放特性的恶化，而无需进行上述控制。但是，根据本实施方式使用的方法，即，根据在使排气门26的关闭时间EVC延迟的同时进行进气门延迟打开控制的方法，在进气冲程将排出气体引入缸内，所以能得到促进内燃机10的预热这样的效果。在这点上，与单纯地在低温环境下禁止进气门延迟打开控制的方法相比，本实施方式的方法能实现更好的效果。
[实施方式1的变形例]
尽管在上述实施方式1中，在燃料喷射量TAU为低温判定量TAU1以下的区域，使进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC慢慢地延迟或提前，但是，进行该处理与否的判断方法不限于此。即，也可以通过内燃机温度Teng是否比低温判定值T0高来判断是否对于进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC实施延迟或提前处理。
而且，虽然在上述实施方式1中，在TAU≤TAU1成立的情况下，使进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC分别以一定的幅度θ1或θ2延迟或提前，但是，该处理的方法不限于此。例如，根据与燃料喷射量TAU的关系，或根据与内燃机温度Teng的关系，预先准各确定了进气门24的延迟打开时间IVO和排气门26的延迟关闭时间EVC的映射，参照该映射设定这些值也可以。
而且，虽然在上述实施方式1中燃料喷射量TAU和内燃机温度Teng维持唯一的关系，并且仅根据燃料喷射量TAU确定进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC，但是确定它们的方法不限于此。即，在燃料喷射量TAU和内燃机温度Teng没有维持唯一的关系的情况下，以TAU和Teng两者为基础确定进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC也可以。
而且，虽然在上述实施方式1中，进气门24的延迟打开时间的初始值及排气门26的延迟关闭时间的初始值被设定为发生气门叠开的值，但是，这些设定不限于此。即，对于排气门26的延迟关闭时间的初始值，如果比标准时的关闭时间延迟就足够了，也可以不必是产生气门叠开的值。
而且，虽然在上述实施方式1中，分别使用电磁致动器实现进气可变机构30及排气可变机构32，但是其结构不限于此。即，进气可变机构30及排气可变机构32也可以是机械的结构，只要是能使进气门24和排气门26的气门正时(气门打开时间)变化的结构就可以。
而且，虽然在上述实施方式1中，仅在内燃机10的预热过程中，对进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC进行延迟控制，但是本发明不限于此。即，这些延迟控制即使在预热后，在减少附着到排气门26附近的燃料量的意义上也是有用的，在有必要减少该量的情况下，也可以在内燃机10的预热后实行进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC的延迟控制。
而且，虽然在上述实施方式1中，加快从进气口流入缸内的进气的流速的方法被限定为使进气门24的打开时间IVO延迟的方法，但是本发明不限于此。即，本发明以在加快进气流速时减少附着到排气门26附近的燃料量为目的，用于加快进气流速的方法不限于使进气门24的打开时间IVO延迟的方法。具体地说，例如，代替使进气门24的打开时间IVO延迟的方法，或者和该延迟一起减小进气门24的升程，由此加快进气流速也可以。
以上变形除了能适用于实施方式1之外，还能适用于后面描述的实施方式2。
另外，在上述实施方式1中，进气可变机构30相当于上述第一发明的“进气速度可变机构”。而且，这里ECU40通过上述步骤100至108的处理将进气门24的打开时间IVO设定为延迟打开时间，由此实现上述第一发明中的“进气高速化装置”及上述第三发明中的“进气门打开时间延迟控制装置”，通过上述步骤100至108的处理将排气门26的关闭时间EVC设定为延迟关闭时间(除收敛值EVCLM之外)，由此实现上述第一发明中的“排气门关闭时间延迟控制装置”。
而且，在上述实施方式1中，在ECU40中代替通过上述步骤100至108的处理将进气门24的打开时间IVO设定为延迟打开时间，通过使进气门24的升程成为规定的小升程，能实现上述第四发明中的“进气升程控制装置”。
而且，在上述实施方式1中，通过实行上述步骤106的处理来实现上述第五发明中的“高速状态设定装置”，而且，通过实行上述步骤108的处理来实现上述第六发明中的“延迟关闭时间设定装置”。
实施方式2
接着，参照图8至图10，对本发明的实施方式2进行说明。使用实施方式1的硬件结构，代替上述图7所示的程序，在ECU40中实行后述的图9及图10所示的程序，由此能实现本实施方式的系统。
[实施方式2的特征]
在本实施方式的系统中，在特定的运行状态下，要求如下所述的运转：使配置在内燃机10的每个气缸内的两个排气门26中的一个停止，即，要求所谓的单阀停止运转。具体地说，在内燃机10刚低温起动之后等，在提早进行内燃机10的预热的情况下，要求单阀停止运转。
如果在排气冲程中保持关闭一个排气门26的状态，则与打开两个排气门的情况相比，在缸内燃烧后的气体能更久地停留在缸内。燃烧气体保留在缸内的时间越长，该气体的能量(热)越易被内燃机10的本体吸收。因此，根据单阀停止运转，能减少排气损失，从而能在促进内燃机10的预热方面形成良好的环境。
另外，伴随单阀停止运转的实行，如果高温气体保留在缸内的时间延长，则包含在该气体中的未燃HC成分在缸内易于燃烧，结果，在缸内产生的热量本身增加。由于这些理由，在低温起动刚开始之后等，在内燃机10处于很低温度的情况下，单阀停止运转在提早进行预热方面是有效的手段。
可是，要求实行单阀停止运转的情况是在燃料的气化性不好的低温运转时期。对于低温起动时喷射到进气口12中的燃料，由于进行进气门延迟打开控制，所以能促进微粒化。因此，在刚使内燃机10低温起动之后，在促进预热方面实行单阀停止运转，同时，为了维持稳定的运转，考虑实行进气门延迟打开控制。
但是，与两个排气门26开闭的情况相比，在一个排气门26停止的情况下，易于使缸内压力负压化。更具体地说，如果比较实行进气门延迟打开控制下的状况，则在单阀运转的情况下，与通常运转时相比，进气门24打开时的缸内压力易于成为较大的负压值。因此，与将进气门延迟打开控制和通常运转组合的情况相比，在将进气门延迟打开控制和单阀停止运转组合的情况下，大量的燃料易于附着在排气门26及其周边。
另外，如实施方式1的情况那样，在将进气门延迟打开控制和排气门26的延迟控制组合的情况下，该现象特别是在停止中的排气门26的附近表现得更显著。即，对于实施方式1的系统，在低温环境下实行进气门延迟打开控制的情况下，至少在内燃机10刚起动之后使排气门26的关闭时间延迟，以产生气门叠开。
这时，在动作中的排气门26的周围，在进气门24打开时，产生从排气口16到缸内的气体的倒流，由于该倒流的影响，燃料向排气门26及其周边的附着被阻止了。另一方面，即使设定这种延迟关闭时间，在排气门26本身停止的情况下，当然在其周围也不会产生气体的倒流。这时，由于不存在阻止燃料到达的原因，所以从进气口12流入的燃料会大量地附着在停止中的排气门26及其周围。
根据以上的说明，在将单阀停止运转和进气门延迟打开控制组合使用的情况下，具有易于在排气门26及其附近、特别是在停止中的排气门26及其附近产生燃料附着的特性。因此，如果在内燃机10刚低温起动之后，仅仅组合实行单阀停止运转和进气门延迟打开控制，则易于使排放特性产生恶化。
图8用于说明为了防止这种恶化，在本实施方式中使用的方法的原理。具体地说，图8(A)为将应该适用到一个排气门26上的第一延迟打开期间60和应该适用到另一个排气门26上的第二延迟打开期间62重叠地表示在实行进气门延迟打开控制时使用的进气门24的延迟打开期间54上的视图。而且，图8(B)表示与图8(A)所示的打开期间对应的进气门24的升程、以及一个和另一个排气门26的升程。
第一延迟打开期间60为在和实施方式1中使用的40℃A延迟打开期间相同的思想下设定的期间。根据第一延迟打开期间60，排气门26在从排气BDC至排气TDC后45℃A的期间中处于打开状态。根据这种关闭时间EVC，相对于进气门24的延迟打开期间54产生5℃A的气门叠开，能有效地阻止在使用该关闭时间EVC侧的排气门26附近的燃料附着。
另一方面，根据第二延迟打开期间62，排气门26直到排气TDC前45℃A附近都维持关闭状态，之后，在排气TDC后45℃A附近之前处于打开状态。第二延迟打开期间62的关闭时间EVC和第一延迟打开期间60的相同。因此，根据第二延迟打开期间62，也产生5℃A的气门叠开，从而能有效地阻止燃料附着在排气门26的附近。
如果以第一延迟打开期间60驱动一个排气门26，以第二延迟打开期间62驱动另一个排气门26，则在排气BDC后至排气TDC前45℃A的期间，能产生和仅使一个排气门26打开、使另一个停止的情况相同的状况。当在该期间使一个排气门26维持关闭状态时，燃烧气体的能量能有效地被内燃机10的本体吸收，而且，能效率高地使未燃HC成分在缸内燃烧。
因此，如果根据图8所示的打开期间驱动进气门24和排气门26，则在低温环境下，可以一起实行进气门延迟打开控制和单阀停止运转，而不会使排放特性恶化。而且，当实现这种运转时，可以使处于预热过程的内燃机10稳定地运转，同时可以提早该预热的进行。
[实施方式2的具体处理]
上述功能可以通过ECU40实行图9所示的程序和图10所示的程序来实现。图9是为了设定进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC，由ECU40实行的程序的流程图。图9所示的程序除了在步骤108之后追加步骤110和112的处理之外，和图7所示的程序相同。
即，在图9所示的程序中，当进行内燃机10的预热并到达实行步骤106及108的处理的阶段时，接着这些处理，判断进气门24的打开时间IVO和排气门26的关闭时间EVC是否达到它们的收敛值IVOLM和EVCLM(步骤110)。而且，当该判断被肯定时，使收敛标记XFS成为ON状态(步骤112)。
因此，本实施方式的ECU40通过观察收敛标记XFS的状态，能判断需要在抑制流入缸内的气体流速方面有实行进气门延迟打开控制，还是已经不需要这种流速的抑制。换句话说，本实施方式的ECU40通过观察收敛标记XFS的状态，能判断有防止燃料向排气门26及其周边附着的必要，或者没有防止这种附着的必要。
图10为ECU40为了切换排气门26的运转方式而实行的程序的流程图。在该程序中，首先，判断单阀停止运转的实行条件是否成立(步骤120)。这里，具体地说，根据内燃机温度Teng等进行该判断。
对于判断为单阀停止运转的实行条件不成立的情况，对两个排气门26的控制均为标准控制(步骤122)。所谓的“标准控制”是指仅在规定的标准期间(例如225℃A)打开阀之后，以在图9所示的程序确定的关闭时间EVC关闭气门的方式驱动排气门26的控制。在实行本步骤122的处理之后，内燃机10和实施方式1的情况相同地动作。
在上述步骤120中，在确认了单阀停止运转的实行条件成立的情况下，接着，判断收敛标记XFS是否还未为OFF(步骤124)。在确认了XFS＝OFF成立的情况下，可以判断为还存在阻止燃料向排气门26附着的必要。对于这种情况，使一个排气门26的控制成为标准控制，使另一个排气门26的控制成为打开延迟控制(步骤126)。
所谓的“打开延迟控制”是指仅在从即将排气TDC之前的规定曲轴角到由图9所示的程序确定的关闭时间EVC的期间，使排气门26成为打开状态的控制。在关闭时间EVC例如为TDC后45℃A的情况下，通过进行打开延迟控制，排气门26显示沿图8所示的第二打开期间62的动作。
在实行上述步骤126的处理之后，能防止在低温环境下、燃料向两个排气门26的附着，同时，能实现近似单阀停止运转的动作。结果，能实现稳定的低温运转，并能有效地促进内燃机10的预热。
在上述步骤124中，对于判断出收敛标记XFS不是OFF的情况，可以判断为已经没有阻止燃料向排气门26的附着的必要性。这时，接着，使一个排气门26的控制成为标准控制，使另一个排气门26的控制成为停止控制(步骤128)。所谓的“停止控制”是指使排气门26成为始终停止状态的控制。因此，在实行本步骤128的处理之后，实行通常的单阀停止运转。这时，由于燃料向排气门26的附着不会使排放特性恶化，所以能继续单阀停止运转，而不会伴有任何不良情况。
如以上的说明，根据图9及图10所示的程序，能与内燃机10的状态对应，适当地切换与实施方式1的情况相同的动作、使一个排气门26的打开时间延迟的动作、及通常的单阀停止运转的动作。而且，根据本实施方式的系统，由于进行这些动作的切换，所以能在始终维持良好排放特性的同时实现稳定的低温运转，而且，能使内燃机10的预热有效地进行。
可是，在上述实施方式2中，和收敛标记XFS的设定条件分开地判断单阀停止运转的成立条件，但是本发明不限于此。即，通过使内燃机10进行一定程度的预热，这些条件哪个都成立，可以将两者同等看待。具体地说，在图10所示的程序中，可以在步骤120中判断XFS＝OFF的成立性，去掉步骤124及128。
而且，在上述实施方式2中，以产生气门叠开的方式设定进气门24的延迟打开时间的初始值和排气门26的延迟关闭时间的初始值，但是，和实施方式1的情况相同，这些设定也可以不必是使气门叠开产生的设定。
而且，在上述实施方式1中，分别使用电磁致动器实现进气可变机构30和排气可变机构32，但是，该结构不限于此。即，进气可变机构30只要是能使进气门24的气门正时(打开时间)变化就可以，而且，排气可变机构32只要是能使每个排气门26的气门正时独立地变化就可以，也可以分别是机械的结构。
另外，在上述实施方式2中，在和进气门延迟打开控制的实行一起要求单阀停止运转的情况下，使一个排气门26在延迟关闭时间的基础上打开，但是，这种排气门26的控制不一定必须和进气门延迟打开控制组合进行。即，即使在没有实行进气门延迟打开控制的情况下，也可以伴随单阀停止运转的实行，在燃料附着在停止中的排气门26的附近的情况下，使该排气门26在延迟打开时间的基础上打开。
另外，在上述实施方式2中，ECU40通过实行上述步骤120的处理实现上述第八发明中的“部分停止要求判定装置”，通过实行上述步骤126的处理实现上述第八发明中的“排气门控制装置”。

Claims (8)

1.一种气门正时控制装置，其特征在于，包括：
燃料喷射阀，相对内燃机的进气口喷射燃料；
进气速度可变机构，使进气从进气口向缸内的流入速度可变；
排气可变机构，使排气门的气门正时可变；
进气高速化装置，将所述进气速度可变机构控制为提高进气的流入速度用的高速状态；和
排气门关闭时间延迟控制装置，在所述进气速度可变机构被控制为所述高速状态的情况下，将排气门的关闭时间控制为比通常关闭时间晚的延迟关闭时间。
2.如权利要求1所述的气门正时控制装置，其特征在于：
所述进气高速化装置在内燃机的预热未结束的情况下，将所述进气速度可变机构控制为所述高速状态，
所述通常关闭时间为内燃机预热后通常使用的排气门的关闭时间，
所述排气门关闭时间延迟控制装置，在内燃机的预热未结束且所述进气速度可变机构被控制为所述高速状态的情况下，将排气门的关闭时间控制为所述延迟关闭时间。
3.如权利要求1或2所述的气门正时控制装置，其特征在于：
所述进气速度可变机构具有使进气门的气门正时可变的进气可变机构，
所述进气高速化装置具有进气门打开时间延迟控制装置，该进气门打开时间延迟控制装置通过将进气门的打开时间控制为排气上止点后的延迟打开时间来提高进气的流入速度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的气门正时控制装置，其特征在于：
所述进气速度可变机构具有使进气门的升程可变的进气可变机构，
所述进气高速化装置具有进气升程控制装置，该进气升程控制装置通过减小进气门的升程来提高进气的流入速度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的气门正时控制装置，其特征在于：
所述进气高速化装置具有高速状态设定装置，该高速状态设定装置伴随内燃机的预热的进行，使所述高速状态向加快所述进气的流入速度的方向变化。
6.如权利要求1至5中任一项所述的气门正时控制装置，其特征在于：
具有伴随内燃机的预热的进行，使所述延迟关闭时间向提前方向变化的延迟关闭时间设定装置。
7.如权利要求1至6中任一项所述的气门正时控制装置，其特征在于：
至少在内燃机刚起动之后，所述延迟打开时间和所述延迟关闭时间为使进气门的打开期间和排气门的打开期间产生重叠的值。
8.如权利要求1至4中任一项所述的气门正时控制装置，其特征在于：
所述内燃机在各个气缸上设有多个排气门，
所述排气可变机构具有单独调整设置在各气缸上的多个排气门的气门正时的功能，
所述气门正时控制装置包括：部分停止要求判定装置，判断是否产生使所述多个排气门的一部分停止的要求；和
排气门控制装置，在所述进气速度可变机构被控制为所述高速状态的情况下，在所述停止的要求被确认时，使所述一部分排气门的打开时间比其它排气门的打开时间晚，并且使全部的排气门动作。
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