專利名稱：用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于諸如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)之類的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
在這種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，已經(jīng)提出了多種不同技術(shù)來(lái)減少未燃燒的碳
氫化合物(下文中根據(jù)情況稱為"HC")等以防止排放物劣化。例如， 專利文獻(xiàn)1中提出 一種在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)延遲排氣門的氣門開(kāi)啟正時(shí)從 而使燃燒氣體在氣缸中相比正常情況停留更長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)。專利文獻(xiàn)2 中提出一種在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和暖機(jī)操作時(shí)將排氣門設(shè)定在幾乎完全關(guān)閉 狀態(tài)的技術(shù)。專利文獻(xiàn)3中提出一種技術(shù)，在所述技術(shù)中，設(shè)定進(jìn)氣門 和排氣門均關(guān)閉的氣門重疊，在氣門重疊期間，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和隨后的 空轉(zhuǎn)過(guò)程中進(jìn)氣門和排氣門關(guān)閉得大體上相等，并且在所述技術(shù)中，重 疊中心設(shè)定為隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的下降而位于較大的提前角側(cè)。專利文獻(xiàn) 4中提出一種提前排氣門角度的技術(shù)，在該技術(shù)中，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)通 過(guò)增大氣門重疊以及通過(guò)使排氣回到氣缸并燃燒而在減少HC之后提前 排氣門的角度。專利文獻(xiàn)5提出一種通過(guò)基于發(fā)動(dòng)機(jī)的工況而開(kāi)啟排氣 門來(lái)增大充入氣體中的已燃?xì)怏w比率并使HC再次燃燒的技術(shù)，
專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)>^凈艮特開(kāi)2005-147015
專利文獻(xiàn)2:日本專利申請(qǐng)公才艮特開(kāi)2001-59428
專利文獻(xiàn)3:日本專利申請(qǐng)^^凈艮特開(kāi)2004-176680
專利文獻(xiàn)4:日本專利申請(qǐng)公報(bào)特開(kāi)2002-206436
專利文獻(xiàn)5:日本專利申請(qǐng)公報(bào)特開(kāi)平5-86908

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
然而，上述技術(shù)中還存在如下問(wèn)題，即難于在起動(dòng)剛剛結(jié)束之后防止排氣劣化，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)中留下了殘余的已燃?xì)怏w的情況以及噴 射器存在泄漏的情況下就是這樣。而且，還存在如下技術(shù)問(wèn)題，即在為了 改善排放而增大燃燒中的已燃?xì)怏w比率的情況下，如果已燃?xì)怏w比率變得 太大，便可能導(dǎo)致燃燒和扭矩變化劣化。
因此，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠減少未燃
燒的HC的排放量的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備。
解決技術(shù)問(wèn)題的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的上述目的能夠通過(guò)用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第一控制設(shè)備來(lái)實(shí) 現(xiàn)，所述第一控制設(shè)備用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè) 置有能夠改變進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作特性的可變氣門操作機(jī)構(gòu)，所 述控制設(shè)備設(shè)置有進(jìn)氣門控制裝置，其用于控制所述可變氣門操作機(jī) 構(gòu)，從而在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)操作過(guò)程中將所述進(jìn)氣門設(shè)定為持續(xù) 開(kāi)啟；以及排氣控制裝置，其用于控制所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)和排氣節(jié) 氣門中的至少一個(gè)，從而在所述起動(dòng)操作過(guò)程中將所述排氣門和所述排 氣節(jié)氣門中的至少一個(gè)設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉，所述排氣節(jié)氣門設(shè)置在排氣通 道中所述排氣門的下游側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第一控制設(shè)備，在其操作時(shí)，進(jìn)氣 門控制裝置控制可變氣門操作機(jī)構(gòu)，從而在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)操作 過(guò)程中將進(jìn)氣門設(shè)定持續(xù)開(kāi)啟，并且排氣控制裝置控制可變氣門操作機(jī) 構(gòu)和排氣節(jié)氣門中的至少一個(gè)，從而在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)操作過(guò)程 中將排氣門和排氣節(jié)氣門中的至少一個(gè)設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。此處，本發(fā)明 中的"進(jìn)氣門"設(shè)定為"持續(xù)開(kāi)啟"的表述不同于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工 況，其意味著在對(duì)應(yīng)于多個(gè)連續(xù)沖程的時(shí)間段內(nèi)維持進(jìn)氣門的氣門開(kāi)啟 狀態(tài)，所述多個(gè)連續(xù)沖程包括進(jìn)氣沖程還包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨 脹沖程和排氣沖程中除進(jìn)氣沖程之外的沖程。而且，本發(fā)明中的"排氣 門"設(shè)定為"持續(xù)關(guān)閉"的表述不同于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工況，其意味 著在對(duì)應(yīng)于多個(gè)連續(xù)沖程的時(shí)間段內(nèi)維持排氣門或排氣節(jié)氣門的氣門 關(guān)閉狀態(tài)，所述多個(gè)連續(xù)沖程包括排氣沖程還包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、 膨脹沖程以及排氣沖程中除排氣沖程之外的沖程。因此，通過(guò)起動(dòng)操作，
在起動(dòng)操作之前存在于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸中的含有未燃燒碳?xì)浠?合物(下文中根據(jù)情況稱為"未燃燒HC")的殘余氣體不是通過(guò)排氣門 或排氣節(jié)氣門流到排氣通道的下游側(cè)，而是通過(guò)進(jìn)氣門流到進(jìn)氣通道。在起動(dòng)操作之后的正常工況中，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣沖程中，以這種方 式流到進(jìn)氣通道的殘余氣體再次與新供給的燃料和空氣一起被吸入氣
缸。因此，在起動(dòng)操作之前就包含在殘余氣體中的未燃燒HC在內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)的氣缸中燃燒。因此，可以抑制或阻止在起動(dòng)操作之前就包含在殘 余氣體中的未燃燒HC通過(guò)起動(dòng)操作而排放到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)外部。
另外，在本發(fā)明中，如上所述，僅需要將排氣門和排氣節(jié)氣門中至 少一個(gè)設(shè)定為關(guān)閉。如果通過(guò)排氣控制裝置將排氣門控制為持續(xù)關(guān)閉， 則該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上無(wú)需設(shè)置排氣節(jié)氣門。也就說(shuō)，不僅設(shè)置有排氣門和 排氣節(jié)氣門的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是本發(fā)明的控制目標(biāo)，而且沒(méi)有排氣節(jié)氣門的 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)也是本發(fā)明的控制目標(biāo)。
本發(fā)明的上述目的能夠通過(guò)用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第二控制設(shè)備來(lái)實(shí) 現(xiàn)，所述第二控制設(shè)備用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè) 置有能夠改變進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作特性的可變氣門操作機(jī)構(gòu)，所 述控制設(shè)備設(shè)置有進(jìn)氣門控制裝置，其用于控制所述可變氣門操作機(jī) 構(gòu)，從而在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)操作過(guò)程中將所述進(jìn)氣門設(shè)定為開(kāi) 啟，并且在第一時(shí)間段內(nèi)在排氣沖程中將所述進(jìn)氣門設(shè)定為開(kāi)啟，所述 第 一 時(shí)間段是從所述起動(dòng)操作之后到所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的已燃?xì)怏w濃度 等于或大于預(yù)定值時(shí)的時(shí)間段；以及排氣控制裝置，其用于控制所述可 變氣門操作機(jī)構(gòu)和排氣節(jié)氣門中的至少一個(gè)，從而在所述起動(dòng)操作過(guò)程 中以及在所述第 一 時(shí)間段內(nèi)將所述排氣門和所述排氣節(jié)氣門中的至少 一個(gè)設(shè)定為關(guān)閉，所述排氣節(jié)氣門設(shè)置在排氣通道中所述排氣門的下游 側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第二控制設(shè)備，在其操作時(shí)，如在 用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第 一控制設(shè)備中 一樣，進(jìn)氣門控制裝置控制可變氣門 操作機(jī)構(gòu)，從而在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)操作過(guò)程中將進(jìn)氣門設(shè)定為持續(xù)開(kāi) 啟，并且排氣控制裝置控制可變氣門操作機(jī)構(gòu)和排氣節(jié)氣門中的至少一 個(gè)，從而在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)操作過(guò)程中將排氣門和排氣節(jié)氣門中的至 少一個(gè)設(shè)定為關(guān)閉。因此，可以抑制或阻止在起動(dòng)操作之前就包含在殘 余氣體中的未燃燒HC通過(guò)起動(dòng)操作而排放到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)外部。
特別是在本發(fā)明中，進(jìn)氣門控制裝置控制可變氣門操作機(jī)構(gòu)，從而 在第 一時(shí)間段內(nèi)將進(jìn)氣門設(shè)定開(kāi)啟，并且排氣控制裝置控制可變氣門操 作機(jī)構(gòu)和排氣節(jié)氣門中的至少一個(gè)，從而在第一時(shí)間段內(nèi)將排氣門和排氣節(jié)氣門中的至少 一個(gè)設(shè)定為關(guān)閉，其中第 一 時(shí)間段是從起動(dòng)操作之后 到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的已燃?xì)怏w濃度等于或大于預(yù)定值時(shí)的時(shí)間段。因此，如 果起動(dòng)操作之后已燃?xì)怏w濃度小于預(yù)定值，則存在于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè) 氣缸中的殘余氣體不是通過(guò)排氣門或排氣節(jié)氣門流到排氣通道的下游 側(cè)，而是通過(guò)進(jìn)氣門流到進(jìn)氣通道。此處，本發(fā)明的"已燃?xì)怏w濃度" 是混合氣在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹沖程(即燃燒沖程)中燃燒之后產(chǎn)生的氣 體的濃度，并且所述已燃?xì)怏w是例如C02 (二氧化碳)濃度。本發(fā)明的 預(yù)定值是用于確定已燃?xì)怏w濃度的下限的值。已燃?xì)怏w濃度可預(yù)先設(shè)定 為滿足排放控制要求的值，或者可根據(jù)例如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)、燃料噴 射量等而變化。在下一個(gè)進(jìn)氣沖程中以這種方式流到進(jìn)氣通道的殘余氣 體再次與新供給的燃料和空氣一起被吸入氣缸。因此，包含在殘余氣體
中的未燃燒HC在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中再次燃燒，從而增大已燃?xì)怏w濃 度。如上所述的殘余氣體向進(jìn)氣通道的流動(dòng)以及之后的燃燒反復(fù)進(jìn)行， 直到已燃?xì)怏w濃度等于或大于預(yù)定值。因此，可以在起動(dòng)操作之后抑制 或阻止使包含在殘余氣體中的未燃燒HC排放到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)外部。這樣 是有效的，因?yàn)樵谄饎?dòng)操作過(guò)程中以及起動(dòng)操作剛剛結(jié)束之后殘余氣體
燃燒Hc多。'、另外，如k已燃?xì)怏w濃k變得;于或大于預(yù)定值，則內(nèi)燃
發(fā)動(dòng)機(jī)回復(fù)到正常工況。
在本發(fā)明的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第二控制設(shè)備的一個(gè)方面，所述進(jìn)氣 門控制裝置具有用于估算已燃?xì)怏w濃度的濃度估算裝置。
由于具有這種構(gòu)造，因此可以在根據(jù)估算出的已燃?xì)怏w濃度確定的 第一期間內(nèi)將進(jìn)氣門控制為開(kāi)啟。
在本發(fā)明的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的笫二控制設(shè)備的另一個(gè)方面，所述濃 度估算裝置基于與所述進(jìn)氣門連通的進(jìn)氣管中的二氧化碳濃度來(lái)估算 已燃?xì)怏w濃度。
由于具有這種構(gòu)造，因此可以通過(guò)利用二氧化碳濃度來(lái)估算已燃?xì)?體濃度，二氧化碳濃度由安裝在進(jìn)氣管上的二氧化碳濃度傳感器檢測(cè)或 者通過(guò)與二氧化碳濃度具有特定關(guān)系的另 一參數(shù)來(lái)估算。
在本發(fā)明的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第二控制設(shè)備的另一個(gè)方面，所述進(jìn) 氣門控制裝置根據(jù)一個(gè)或多個(gè)用于限定所述工況的參數(shù)將所述預(yù)定值設(shè)定為可變的。
由于具有這種構(gòu)造，因此根據(jù)諸如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和燃料量之類用于限 定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工況的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)將預(yù)定值設(shè)定為可變的。因此，可 以根據(jù)工況采用更合適的第 一時(shí)間段。
在本發(fā)明的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第 一控制設(shè)備和第二控制設(shè)備的另 一個(gè) 方面，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)分為多個(gè)氣釭，所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)具有氣門操 作設(shè)備，所述氣門操作設(shè)備通過(guò)利用設(shè)置在所述多個(gè)氣缸的每個(gè)氣缸中的 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置而將從氣門驅(qū)動(dòng)源輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)并通過(guò) 利用所述線性運(yùn)動(dòng)而驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)氣釭中每個(gè)氣釭的所述進(jìn)氣門和排氣
門開(kāi)啟/關(guān)閉，并且所述氣門操作設(shè)備設(shè)置有由氣缸組共用的作為所述 氣門驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng)機(jī)，所述氣缸組設(shè)置有氣門開(kāi)啟時(shí)間段不重疊的多個(gè) 氣缸；以及傳遞機(jī)構(gòu)，其用于將所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給所述氣缸組的 每個(gè)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的回轉(zhuǎn)體。
根據(jù)這個(gè)方面，作為氣門驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng)機(jī)由多個(gè)氣缸共用，使得與 每個(gè)氣缸都設(shè)置有電動(dòng)機(jī)的情形相比氣門操作設(shè)備的尺寸得以減小，從 而降低了將其安裝到汽車上的規(guī)格要求。而且，共用電動(dòng)機(jī)的氣缸組中 的氣缸的氣門開(kāi)啟時(shí)間段不重疊，并且在每個(gè)氣門的氣門開(kāi)啟時(shí)間段內(nèi) 都存在一個(gè)所有氣門都關(guān)閉的時(shí)間段。因此，如果通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速和旋轉(zhuǎn)方向而改變同一氣缸組中任一氣缸的氣門(進(jìn)氣門或排氣門) 的氣門工作特性，通過(guò)采用從氣缸的 一個(gè)氣門關(guān)閉到下一個(gè)氣門開(kāi)啟的 時(shí)間段(即所有氣門都關(guān)閉的時(shí)間段)并通過(guò)進(jìn)一步改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn) 以抵消之前產(chǎn)生的變化，便可以消除之前開(kāi)啟的氣門的氣門工作特性的 變化對(duì)接下來(lái)將要開(kāi)啟的氣門的氣門工作特性的影響。這樣一來(lái)，便可 以在控制與每個(gè)氣缸相關(guān)的氣門工作特性方面維持高的控制自由度。通 過(guò)將這種氣門操作設(shè)備作為上述可變氣門操作機(jī)構(gòu)來(lái)控制，可以抑制或 阻止未燃燒的HC排放到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)外部。
在本發(fā)明的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第 一控制設(shè)備和第二控制設(shè)備的另 一個(gè) 方面，所述進(jìn)氣門控制裝置控制所述可變氣門搮作機(jī)構(gòu)，從而在所述起 動(dòng)操作過(guò)程中在將所述進(jìn)氣門設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟的同時(shí)將升程量維持為 預(yù)定升程量。
根據(jù)這個(gè)方面，在將進(jìn)氣門的升程量維持為預(yù)定升程量的同時(shí)執(zhí)行起動(dòng)。因此，即使在起動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)部件中的溫度優(yōu)選地增 高，燃料氣化加速，并且避免了未燃燒燃料的產(chǎn)生。因此，可以在更大
程度上減少內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的未燃燒HC的排放。此處"預(yù)定升程量"可基 于進(jìn)氣門的升程量與氣缸和進(jìn)氣通道中的空氣的溫度增量之間的關(guān)系 通過(guò)實(shí)驗(yàn)或通過(guò)模擬預(yù)先確定為使燃料溫度上升到用于氣化的合適溫 度的升程量。得出該關(guān)系的原因是，當(dāng)升程量減小得更多時(shí)，泵氣損失 增加得更多，因此能量損失會(huì)使進(jìn)氣溫度增高。而且，可以給升程量設(shè) 定小量裕度，另外還可以之后通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)對(duì)其進(jìn)行改變。另夕卜，盡管釆 用了 "維持"的表述，但是并不是必須將升程量保持為固定的預(yù)定升程 量。也就是說(shuō)，這是一個(gè)理解性的概念，允許升程量與預(yù)定升程量之間 存在小量變化，只要?dú)忖G和進(jìn)氣通道中的空氣溫度增高或多或少的程度 即可。
如上所述，在升程量維持為預(yù)定升程量的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第一控制 設(shè)備和第二控制設(shè)備的一個(gè)方面，所述控制設(shè)備可進(jìn)一步設(shè)置有溫度指 示裝置，其用于指示冷卻所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水的實(shí)際溫度；以及目標(biāo) 溫度設(shè)定裝置，其用于設(shè)定在所述起動(dòng)操作過(guò)程中所述冷卻水將要達(dá)到 的目標(biāo)溫度，所述進(jìn)氣門控制裝置基于所述實(shí)際溫度與所述目標(biāo)溫度之 間的偏差設(shè)定所述預(yù)定升程量。
根據(jù)這個(gè)方面，例如首先由作為溫度指示裝置的水溫傳感器等來(lái)指 示冷卻水的實(shí)際溫度。"冷卻水的實(shí)際溫度"是用于間接指示氣缸和進(jìn) 氣通道中的空氣溫度的物理量的一個(gè)示例。也就是說(shuō)，可以說(shuō)這是旨在 間接指示在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)操作之后所噴射燃料是否處于氣化溫度的 物理量。只要能夠達(dá)到該目的，也可以指示其它物理量。與此同時(shí)或一 前一后地，例如作為目標(biāo)溫度設(shè)定裝置的控制器等設(shè)定冷卻水在起動(dòng)操 作過(guò)程中將要達(dá)到的目標(biāo)溫度。此處"目標(biāo)溫度"可通過(guò)實(shí)驗(yàn)或通過(guò)模 擬預(yù)先確定為冷卻水的能夠優(yōu)選地加速燃料氣化的目標(biāo)溫度。而且，可 以給目標(biāo)溫度設(shè)定小量裕度，另外還可以之后通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)對(duì)其進(jìn)行改 變。預(yù)定升程量基于所指示的實(shí)際溫度與所設(shè)定的目標(biāo)溫度之間的偏差 來(lái)設(shè)定，從而執(zhí)行起動(dòng)。
所述偏差與預(yù)定升程量之間的關(guān)系通常由控制器通過(guò)預(yù)先設(shè)定的 映射或通過(guò)預(yù)先設(shè)定的表達(dá)式來(lái)獲知。因此，可基于該偏差容易或快速 地設(shè)定預(yù)定升程量。因而，在起動(dòng)操作過(guò)程中，在進(jìn)氣門控制裝置的控制下，進(jìn)氣門在升程量維持以上述方式設(shè)定的預(yù)定升程量的同時(shí)被設(shè)定 為持續(xù)開(kāi)啟。因而，可優(yōu)選且相對(duì)高效地達(dá)到目標(biāo)溫度，加速燃料的氣 化，并避免產(chǎn)生未燃燒燃料。因而，可以更大程度地減少內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的
未燃燒HC的排放。
如上所述，在基于實(shí)際溫度與目標(biāo)溫度之間的偏差來(lái)設(shè)定預(yù)定升程 量的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第一控制i殳備和第二控制設(shè)備的一個(gè)方面，如果所 述偏差大于與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的最大泵氣損失對(duì)應(yīng)的最大溫度增量， 所述進(jìn)氣門控制裝置便可將與所述最大泵氣損失對(duì)應(yīng)的升程量設(shè)定為 所述預(yù)定升程量，而不是基于所述偏差設(shè)定所述預(yù)定升程量。
根據(jù)這個(gè)方面，如果偏差較大，則采用對(duì)應(yīng)于最大泵氣損失的升程 量，從而可以盡可能地增高能夠在起動(dòng)操作過(guò)程中的一個(gè)沖程中增高的 溫度并最終減小實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所需的沖程數(shù)目。例如，假設(shè)"對(duì)應(yīng)于最大泵 氣損失的最大溫度增量"是50C/沖程，并且"對(duì)應(yīng)于最大泵氣損失的 升程量"是例如mml。在偏差是150[1C1的情況下，如果在升程量維 持l[mm的同時(shí)在150[匸/ 50TC/沖程=3個(gè)[沖程(例如進(jìn)氣沖程、 壓縮沖程和膨脹沖程)中執(zhí)行起動(dòng)，則可以比升程量設(shè)定為其它升程量 的情況下更快地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)溫度。此時(shí)，如果沖程數(shù)目具有分?jǐn)?shù)，則可以 根據(jù)情況將升程量修改成不同于與最大泵氣損失對(duì)應(yīng)的升程量。
另外，"對(duì)應(yīng)于最大泵氣損失的升程量"可通過(guò)實(shí)驗(yàn)或通過(guò)模擬確 定為在有限程度上確實(shí)使泵氣損失最大化的升程量。從廣義上來(lái)說(shuō)，只 要預(yù)期泵氣損失會(huì)或多或少地導(dǎo)致產(chǎn)生溫度增量，便可允許存在一些裕 度。另外，升程量也可以之后通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)改變。
另外，如果偏差不大于與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的最大泵氣損失對(duì)應(yīng)的最大 溫度增量，則從熱效率方面來(lái)說(shuō)，如上所述地將升程量設(shè)定為對(duì)應(yīng)于最 大泵氣損失的量并不是必然有利的。因此，在這種情況下，進(jìn)氣門控制 裝置將如上所述地基于所述偏差來(lái)執(zhí)行該過(guò)程，并隨后根據(jù)情況設(shè)定升 程量。
如上所述，在設(shè)定了目標(biāo)溫度的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第一控制設(shè)備和 第二控制設(shè)備的一個(gè)方面，所述目標(biāo)溫度設(shè)定裝置可根據(jù)供給所述內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的燃料的比重修正所設(shè)定的目標(biāo)溫度。根據(jù)這個(gè)方面，考慮到燃料的比重與原燃料的含量比有關(guān)并且氣化 燃料的難度可通過(guò)燃料的比重間接指示，因此得以根據(jù)比重來(lái)修正目標(biāo) 溫度，例如在采用比較難于氣化的燃料—諸如原燃料時(shí)根據(jù)燃料的比重 來(lái)增高目標(biāo)溫度。替代性地，在相反情況下，根據(jù)比重對(duì)目標(biāo)溫度的修 正通過(guò)例如在采用比較容易氣化的燃料時(shí)根據(jù)燃料的比重降低目標(biāo)溫 度來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣一來(lái)，不管原燃料如何，均可以使燃料充分氣化，從而
更確定地減少內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的未燃燒HC的排放。
替代性地，如上所述，在設(shè)定了目標(biāo)溫度的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的第一 控制設(shè)備和第二控制設(shè)備的一個(gè)方面，所述目標(biāo)溫度設(shè)定裝置可根據(jù)燃 料的介電常數(shù)修正所設(shè)定的目標(biāo)溫度。
根據(jù)這個(gè)方面，考慮到燃料的介電常數(shù)與燃料的酒精濃度有關(guān)并且 氣化燃料的難度可通過(guò)燃料的介電常數(shù)來(lái)間接指示，因此可以根據(jù)燃料 的介電常數(shù)修正目標(biāo)溫度，例如在采用比較難于氣化的燃料-諸如酒精 濃度高的燃料時(shí)根據(jù)燃料的介電常數(shù)來(lái)增高目標(biāo)溫度。替代性地，在相 反情況下，根據(jù)燃料的介電常數(shù)對(duì)目標(biāo)溫度的修正通過(guò)例如在采用比較 容易氣化的燃料-諸如酒精濃度低的燃料時(shí)根據(jù)燃料的介電常數(shù)降低 目標(biāo)溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣一來(lái)，不管燃料中的酒精濃度如何，均可以使燃 料充分氣化，從而更確定地減少內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的未燃燒HC的排放。
通過(guò)閱讀下面的實(shí)施方式，本發(fā)明的這些效果以及其它優(yōu)點(diǎn)將變得 顯而易見(jiàn)。


圖l是示出設(shè)置有第一實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是示出第一實(shí)施方式的進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作特性的說(shuō)明 性圖表。
圖3是示出第一實(shí)施方式的控制設(shè)備的操作過(guò)程的流程圖。
圖4是示出第一實(shí)施方式的氣門操作設(shè)備的立體圖。
圖5是示出在第一實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸中的氣門開(kāi)啟正時(shí) 與曲柄轉(zhuǎn)角之間關(guān)系的圖表。圖6是示出第一實(shí)施方式的氣門操作設(shè)備的局部分解圖。 圖7是示出第一實(shí)施方式的氣門操作設(shè)備的截面圖。 圖8是示出同一氣缸組中重疊的凸輪的視圖。 圖9是示出扭矩減小機(jī)構(gòu)的視圖。
圖IO是示出設(shè)置成用于扭矩減小機(jī)構(gòu)的反相凸輪的視圖。
圖11是示出設(shè)置有第二實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的示 意圖。
圖12是示出第二實(shí)施方式的進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作特性的說(shuō) 明性圖表。
圖13是示出第二實(shí)施方式的控制設(shè)備的操作過(guò)程的流程圖。
圖14是示出二氧化碳濃度與扭矩變化之間關(guān)系的圖表。
圖15是示出設(shè)置有第三實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的示 意圖。
圖16是示出第三實(shí)施方式的進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作特性的說(shuō) 明性圖表。
圖17是示出第三實(shí)施方式的控制設(shè)備的操作過(guò)程的流程圖。
圖18是示出設(shè)置有第四實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的示 意圖。
圖19是示出在第四實(shí)施方式中進(jìn)氣門的升程量與溫度增量以及泵 氣損失之間的關(guān)系的特性圖表。
圖20是示出在第四實(shí)施方式中的進(jìn)氣/膨脹沖程以及壓縮/排氣沖 程中的進(jìn)氣流的示意圖。
圖21是示出第四實(shí)施方式的進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作特性的說(shuō) 明性圖表。
圖22是示出作為子程序的第四實(shí)施方式的控制設(shè)備的操作原理的一部分的流程圖。 附圖標(biāo)記說(shuō)明
2…氣釭，10…氣門操作設(shè)備，100…控制設(shè)備，110…進(jìn)氣門控制裝 置，120…排氣門控制裝置，200…發(fā)動(dòng)機(jī)，202…火花塞，203…進(jìn)氣門， 204…排氣門,206、 234…進(jìn)氣管，210…排氣管，211…噴射器，130." 目標(biāo)溫度設(shè)定裝置，2012…水溫傳感器，2231…比重傳感器，2232…介 電傳感器。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖依次針對(duì)每個(gè)實(shí)施方式論述實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。
〈第一實(shí)施方式〉
下面將參照?qǐng)Dl至圖IO說(shuō)明第一實(shí)施方式的控制設(shè)備。 《整體結(jié)構(gòu)》
首先將參照?qǐng)Dl和圖2說(shuō)明設(shè)置有第一實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng) 機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。圖l是示出設(shè)置有第一實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)的 結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是示出第一實(shí)施方式的進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作 特性的說(shuō)明性圖表。
在圖1中，作為本發(fā)明的"內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)"的一種示例，發(fā)動(dòng)機(jī)200 是往復(fù)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)200是四個(gè)氣缸2排成一列的直列 四缸型發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，圖l僅示出了四個(gè)氣缸中的一個(gè)氣缸；然而，其 它氣缸也具有大體相同的結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，氣缸室(cylinder) 201、進(jìn)氣管206以及排氣管206 形成在氣缸2中。
氣缸室201構(gòu)造成通過(guò)采用火花塞202使混合氣在氣缸室201內(nèi)爆 燃。該爆燃所致的未圖示的活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為未圖示的曲柄軸的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在進(jìn)氣管206中，與氣缸室201內(nèi)部的連通狀態(tài)通過(guò)開(kāi)啟/關(guān)閉進(jìn)氣門203來(lái)控制。因此，在進(jìn)氣管206中，從外部吸入的空氣(即進(jìn)氣) 與從作為燃料噴射設(shè)備的噴射器211噴射出的燃料相互混合(即形成了 混合氣)，并且該混合氣通過(guò)進(jìn)氣門203供應(yīng)給氣缸室201。另外，每個(gè) 氣缸2設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣門203和兩個(gè)排氣門204，但是圖1中僅示出了 其中的一個(gè)進(jìn)氣門和排氣門。
來(lái)自外部的空氣通過(guò)進(jìn)氣管234供應(yīng)給氣缸2的進(jìn)氣管206。進(jìn)氣 管234在中部分為四個(gè)分支，每個(gè)分支連接到四個(gè)氣缸2的進(jìn)氣管206 中相應(yīng)的一個(gè)進(jìn)氣管上。而且，在中部或進(jìn)氣管234上，設(shè)置有未圖示 的節(jié)氣門和空氣流量計(jì)。節(jié)氣門構(gòu)造成通過(guò)以電子方式控制節(jié)氣門的開(kāi) 啟程度來(lái)控制空氣量?？諝饬髁坑?jì)在進(jìn)氣管234中設(shè)置在節(jié)氣門前面并 測(cè)量進(jìn)氣量。
對(duì)于每個(gè)氣缸來(lái)說(shuō)，噴射器211設(shè)置在分支部之后的進(jìn)氣管206中。 這樣一來(lái)，可以控制每個(gè)氣缸的噴射量和失火。另外，噴射器211可設(shè) 置在分支部之前的進(jìn)氣管234中或者設(shè)置在每個(gè)氣缸內(nèi)。
排氣管210構(gòu)造成通過(guò)排氣門排放在氣缸室201內(nèi)產(chǎn)生的廢氣。廢 氣從氣缸2的排氣管210通過(guò)連接到其它排氣管210中的每個(gè)排氣管 210并收集廢氣的排氣管和催化劑而排放到外部。催化劑是所謂的三元 催化劑并具有減少?gòu)U氣中的CO (—氧化碳)、HC (碳?xì)浠衔?以及 NOx (氧化氮)的功能。催化劑包括例如鉑和銠。
如圖1所示，特別是在第一實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)200設(shè)置有氣門操 作設(shè)備IO。如后面參照?qǐng)D4所描述的，氣門操作設(shè)備10構(gòu)造成改變四 個(gè)氣缸2中每個(gè)氣缸的進(jìn)氣門203和排氣門204的氣門工作特性。另夕卜， 可變氣門操作機(jī)構(gòu)可以是任何能夠控制進(jìn)氣門和排氣門的開(kāi)啟/關(guān)閉正 時(shí)的機(jī)構(gòu)?？梢允褂镁€控凸輪(cam-by-wire)、電磁驅(qū)動(dòng)閥等。
在圖l中，控制設(shè)備100設(shè)置有進(jìn)氣門控制裝置110;排氣門控 制裝置120;點(diǎn)火控制裝置202C;以及燃料噴射控制裝置211C,并且 控制設(shè)備100控制發(fā)動(dòng)機(jī)200的整體運(yùn)轉(zhuǎn)。這些裝置優(yōu)選地構(gòu)造成邏輯 運(yùn)算電路，集中為公知的電子控制單元(ECU)、中央處理單元(CPU)、 存儲(chǔ)有控制程序的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、存儲(chǔ)有各種數(shù)據(jù)的隨機(jī)存儲(chǔ)器 (RAM)等。而且，該控制設(shè)備通過(guò)總線連接到輸入端口以便接收來(lái) 自各種傳感器的輸入信號(hào)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)200的轉(zhuǎn)數(shù)N、曲柄轉(zhuǎn)角CA等)，并連接到輸出端口以便將控制信號(hào)傳輸給氣門操作設(shè)備10等的各種致動(dòng)器。
作為本發(fā)明的"進(jìn)氣門控制裝置"的一個(gè)示例，進(jìn)氣門控制裝置110 構(gòu)造成控制氣門操作設(shè)備10從而在發(fā)動(dòng)機(jī)200起動(dòng)時(shí)執(zhí)行的起動(dòng)操作 過(guò)程中(或者從發(fā)動(dòng)機(jī)200的初始控制開(kāi)始直到點(diǎn)火)將進(jìn)氣門203設(shè) 定為持續(xù)開(kāi)啟。換句話說(shuō)，可以在起動(dòng)操作過(guò)程中在整個(gè)進(jìn)氣沖程、壓 縮沖程、膨脹沖程以及排氣沖程中都使進(jìn)氣門203保持開(kāi)啟，這不同于 發(fā)動(dòng)機(jī)200的正常工況。更具體地說(shuō)，在第一實(shí)施方式中，如圖2所示， 可以在起動(dòng)操作過(guò)程中的時(shí)間段T1內(nèi)將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟。
作為本發(fā)明的"排氣控制裝置"的一個(gè)示例，排氣門控制裝置120 構(gòu)造成控制氣門操作設(shè)備10從而在發(fā)動(dòng)機(jī)200起動(dòng)時(shí)執(zhí)行的起動(dòng)操作 過(guò)程中(或者從發(fā)動(dòng)機(jī)200的初始控制開(kāi)始直到點(diǎn)火)將排氣門204設(shè) 定為持續(xù)關(guān)閉。換句話說(shuō)，可以在起動(dòng)操作過(guò)程中在整個(gè)進(jìn)氣沖程、壓 縮沖程、膨脹沖程以及排氣沖程中都使排氣門204保持關(guān)閉，這不同于 發(fā)動(dòng)機(jī)200的正常工況。更具體地說(shuō)，在第一實(shí)施方式中，如圖2所示， 可以在起動(dòng)操作過(guò)程中的時(shí)間段T1內(nèi)將排氣門204設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。
點(diǎn)火控制裝置202C構(gòu)造成控制火花塞202的點(diǎn)火正時(shí)。
燃料噴射控制裝置211C構(gòu)造成控制噴射器211的燃料噴射量、燃 料噴射正時(shí)等。
控制設(shè)備100控制氣門操作設(shè)備10,從而在起動(dòng)操作結(jié)束之后—一 換句話說(shuō)在發(fā)動(dòng)機(jī)200點(diǎn)火之后一一將進(jìn)氣門203和排氣門204設(shè)定為 處于正常工作狀態(tài)。也就是說(shuō)，如圖2所示，在起動(dòng)操作之后的時(shí)間段 T2 (即時(shí)間段T2a、 T2b、 T2c和T2d )內(nèi)，進(jìn)氣門203和排氣門204 處于正常工作狀態(tài)。具體而言，在對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣沖程的時(shí)間段T2a中，進(jìn) 氣門203開(kāi)啟而排氣門204關(guān)閉。在對(duì)應(yīng)于壓縮沖程的時(shí)間段T2b和對(duì) 應(yīng)于膨脹沖程的時(shí)間段T2c中，進(jìn)氣門203和排氣門204都關(guān)閉。在對(duì) 應(yīng)于排氣沖程的時(shí)間段T2d中，進(jìn)氣門203關(guān)閉而排氣門204開(kāi)啟。另 夕卜，還可以根據(jù)具體情況設(shè)定時(shí)間段T2a與T2b的重疊以及時(shí)間段T2c 與T2d的重疊。
《操作過(guò)程》接下來(lái)參照?qǐng)D3以及圖l和圖2說(shuō)明第一實(shí)施方式的控制設(shè)備的操 作過(guò)程。圖3是示出第一實(shí)施方式的控制設(shè)備的操作過(guò)程的流程圖。
在圖3中，首先判定發(fā)動(dòng)機(jī)200是否在初始控制過(guò)程中(步驟Sll )。 也就是說(shuō)，由控制設(shè)備100判定起動(dòng)操作是否開(kāi)始。如果判定出發(fā)動(dòng)機(jī) 200不在初始控制過(guò)程中(即發(fā)動(dòng)機(jī)200沒(méi)有被起動(dòng))(步驟Sll:否)， 則控制設(shè)備100終止該操作過(guò)程。另一方面，如果判定出發(fā)動(dòng)機(jī)200在 初始控制過(guò)程中(步驟Sll:是)，則判定在發(fā)動(dòng)機(jī)200中噴射器211 是否執(zhí)行了燃料噴射以及火花塞202是否進(jìn)行了點(diǎn)火(步驟S12)。也 就是說(shuō)，判定起動(dòng)操作是否結(jié)束。如果判定出起動(dòng)操作沒(méi)有結(jié)束(即在 起動(dòng)操作過(guò)程中)(步驟S12:否)，則利用進(jìn)氣門控制裝置110控制氣 門操作設(shè)備10從而將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟，并且利用排氣門控 制裝置120控制氣門操作設(shè)備10從而將排氣門204設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉(步 驟S13)。在此之后，再次執(zhí)行步驟Sll中的上述操作過(guò)程。也就是說(shuō)， 在發(fā)動(dòng)機(jī)200的起動(dòng)操作過(guò)程中，重復(fù)進(jìn)行步驟Sll和步驟S13之間的 一系列操作過(guò)程。也就是說(shuō)，如圖2所示，在起動(dòng)操作過(guò)程中的時(shí)間段 Tl中，由控制設(shè)備100控制氣門操作設(shè)備10，從而使得進(jìn)氣門203持 續(xù)開(kāi)啟而排氣門204持續(xù)關(guān)閉。因此，通過(guò)該起動(dòng)操作，在該起動(dòng)操作 之前即存在于發(fā)動(dòng)機(jī)200的每個(gè)氣缸2中的包括未燃燒的HC在內(nèi)的殘 余氣體沒(méi)有通過(guò)排氣門204流入排氣管210，而是通過(guò)進(jìn)氣門203流入 進(jìn)氣管206。以這種方式流入進(jìn)氣管206的殘余氣體在處于隨后將描迷 的起動(dòng)操作之后的正常工作狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)200的進(jìn)氣沖程中再次與從噴 射器211新供給的燃料和空氣一起被吸入氣缸2內(nèi)。因此，包含在起動(dòng) 操作之前的殘余氣體中的未燃燒的HC在發(fā)動(dòng)機(jī)200的氣缸2中燃燒。 因此，可以抑制或防止在起動(dòng)操作之前就包含在殘余氣體中的未燃燒的 HC由于該起動(dòng)操作而通過(guò)諸如排氣管210之類的排氣通道排放到發(fā)動(dòng) 機(jī)200外部。另一方面，如果判定出起動(dòng)操作結(jié)束(即不在起動(dòng)操作過(guò) 程中)(步驟S12:是)，則控制i殳備100將進(jìn)氣門203和排氣門204控 制在正常工作狀態(tài)(步驟S14)。也就是說(shuō)，如上面參照?qǐng)D2所述，在 起動(dòng)操作之后的時(shí)間段T2內(nèi)，進(jìn)氣門203和排氣門204被設(shè)定在正常 工作狀態(tài)。
接下來(lái)將參照?qǐng)D4至圖10說(shuō)明第一實(shí)施方式的氣門操作設(shè)備的結(jié) 構(gòu)和操作原理。圖4示出第一實(shí)施方式的氣門操作設(shè)備。如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)200是 四個(gè)氣缸2排成一列的直列四缸式發(fā)動(dòng)機(jī)。在圖4中，每個(gè)氣缸2沿它 們的排列方向從一端到另一端用#1到#4標(biāo)示以便對(duì)它們進(jìn)行區(qū)別。 通常，在直列四缸式的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)200中，外部一對(duì)氣缸2( #1、 # 4)的爆燃間隔相差360。 CA(意指曲柄轉(zhuǎn)角，下文中具有相同意思)， 并且內(nèi)部一對(duì)氣缸2 ( #2、 #3)在氣缸2- #1的爆燃正時(shí)ht的基礎(chǔ) 上分別相差180° CA和540。 CA，從而實(shí)現(xiàn)各氣缸的規(guī)則的爆燃間隔 180° CA。另外，可以合適地確定爆燃首先進(jìn)行的氣缸2- #2和氣缸2 -#3的爆燃正時(shí)。本文中，進(jìn)行說(shuō)明的前提是氣缸2- #2的爆燃正時(shí) 早于氣缸2- #3的爆燃正時(shí)。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)200的爆燃順序是#1—# 3— #4— #2。
每個(gè)氣缸2設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣門203。此處省略了對(duì)排氣門204的描 述。氣門操作設(shè)備IO以開(kāi)啟/關(guān)閉方式驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門203。如眾所周知的， 通過(guò)穿過(guò)未圖示的氣缸蓋的氣門桿導(dǎo)引件來(lái)設(shè)置氣門桿203a，進(jìn)氣門 203得以沿氣門桿203a的軸向以可往復(fù)方式設(shè)置。如圖7所示，進(jìn)氣門 203的上端安裝有氣門提升器4以便與進(jìn)氣門203 —體地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在 氣門提升器4與氣缸蓋之間設(shè)置有氣門彈簧4。在進(jìn)氣門203中，氣門 密封面203b在對(duì)氣門彈簧5的壓縮的斥力作用下沿氣門關(guān)閉方向緊密 地貼附到進(jìn)氣端口的氣門墊上。氣門操作設(shè)備10抵抗氣門彈簧的力而 沿氣門開(kāi)啟方向驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門203。
圖5 (a)示出每個(gè)氣缸2中的進(jìn)氣門203的升程量(在氣門關(guān)閉狀 態(tài)的基礎(chǔ)上沿氣門開(kāi)啟方向的位移量)與曲柄轉(zhuǎn)角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。根 據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)200的具體參數(shù)將每個(gè)進(jìn)氣門203的工作角(該工作角是氣門 開(kāi)啟的時(shí)間段的值，該值由曲柄轉(zhuǎn)角表示)作為臨時(shí)指令來(lái)調(diào)節(jié)。而且， 在設(shè)置有可變氣門操作機(jī)構(gòu)的氣門操作設(shè)備上，甚至根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)200的 工況來(lái)改變工作角。通常，進(jìn)氣門203的工作角設(shè)定為大約240。 CA。 根據(jù)如上所述的工作角的設(shè)定，如圖5 (b)所示，在外部一對(duì)氣缸(# 1、 #4)之間氣門開(kāi)啟時(shí)間段不相互重疊。而且，如圖5 (c)所示，在 內(nèi)部一對(duì)氣缸(#2、 #3)之間氣門開(kāi)啟時(shí)間段也不相互重疊。因此， 如圖4所示，在氣門操作設(shè)備10中，外部的一對(duì)氣缸2被認(rèn)為是第一 氣缸組，而內(nèi)部的一對(duì)氣缸2被認(rèn)為是第二氣缸組，以便區(qū)別它們。而 且，為每個(gè)氣缸設(shè)置第一電動(dòng)機(jī)11和第二電動(dòng)機(jī)12,作為氣門驅(qū)動(dòng)源。圖6和圖7示出氣門操作設(shè)備10的細(xì)節(jié)。如這些圖中所示，氣門 操作設(shè)備10設(shè)置有上面提到的電動(dòng)機(jī)11和12;凸輪機(jī)構(gòu)13,作為 用于每個(gè)進(jìn)氣門203的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置；以及第一傳遞機(jī)構(gòu)14和第二傳 遞機(jī)構(gòu)15，其用于將電動(dòng)機(jī)11和12中每個(gè)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給相應(yīng)氣缸 組的凸輪機(jī)構(gòu)13。所有的凸輪機(jī)構(gòu)13具有相同的結(jié)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)13 具有作為回轉(zhuǎn)體的凸輪16。由于凸輪16的作用，進(jìn)氣門203上端的氣 門提升器4被擠壓，從而沿氣門開(kāi)啟方向驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門203。也就是說(shuō)， 氣門提升器4用作由凸輪16驅(qū)動(dòng)的接合器。如圖8所示，凸輪16的外 周上的輪廓設(shè)定為公知形狀，其中基圃16a的一部分設(shè)置有擴(kuò)展的尖部 16b。氣門提升器4被尖部16b擠壓。
第一傳遞機(jī)構(gòu)14具有凸輪軸(第一傳遞軸)17，其用于聯(lián)接外 部氣缸(#1和#4)的凸輪16;以及減速機(jī)構(gòu)18，其用于將電動(dòng)機(jī)ll 的旋轉(zhuǎn)傳遞給凸輪軸17。減速機(jī)構(gòu)18具有電動(dòng)機(jī)齒輪19，其與電動(dòng) 機(jī)ll的輸出軸lla相結(jié)合；以及從動(dòng)齒輪20，其以能夠一體旋轉(zhuǎn)的方 式設(shè)置在凸輪軸17的一個(gè)端部上并與電動(dòng)機(jī)齒輪19嚙合。凸輪軸17 具有結(jié)合第一軸21和第二軸22的聯(lián)接結(jié)構(gòu)，其中，第一軸21驅(qū)動(dòng)氣 缸# 1的凸輪16,而笫二軸22驅(qū)動(dòng)氣缸# 4的凸輪16。在第一軸21上， 以同心且一體化方式形成有聯(lián)接軸23，聯(lián)接軸23穿過(guò)氣缸#2和氣缸 #3的上方并延伸到氣缸#4。聯(lián)接軸23的端部上的聯(lián)軸器24同心地置 于第二軸22的聯(lián)軸器孔25中，從而將軸21和22同心地聯(lián)接起來(lái)。在 聯(lián)軸器24和聯(lián)軸器孔25之間設(shè)置有諸如花鍵之類的阻遏裝置，從而以 能夠一體旋轉(zhuǎn)的方式將第一軸21和第二軸22聯(lián)接起來(lái)。另外，聯(lián)接軸 23的直徑小于第一軸21和第二軸22的直徑。凸輪16與第一軸21和第 二軸22—體地形成；然而，凸輪16可形成為不同于第一軸21和第二 軸22的部件并通過(guò)諸如注射及收縮配合件之類的固定裝置固定在軸21 和22上。
另一方面，第二傳遞機(jī)構(gòu)15具有凸輪軸(第二傳遞軸)30,其 用于聯(lián)接內(nèi)部氣缸(#2和#3)的凸輪16;以及減速機(jī)構(gòu)31,其用于 將電動(dòng)機(jī)12的旋轉(zhuǎn)傳遞給凸輪軸30。減速機(jī)構(gòu)31具有電動(dòng)機(jī)齒輪 32,其與電動(dòng)機(jī)12的輸出軸12a相結(jié)合；中間齒輪33，其與電動(dòng)機(jī)齒 輪32相嚙合；以及從動(dòng)齒輪34，其以能夠一體旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置在凸輪 軸30的中部并與中間齒輪33嚙合。凸輪軸30形成為中空軸狀，并設(shè) 置有沿軸方向延伸的通孔30a。凸輪16 —體地形成在凸輪軸30的周緣上。凸輪軸17的聯(lián)接軸23以可旋轉(zhuǎn)方式插入凸輪軸30的通孔30a。這 樣一來(lái)，凸輪軸30便以可旋轉(zhuǎn)方式同心地設(shè)置在凸輪軸17的外周上。 另外，聯(lián)接軸30的外徑與凸輪軸17的第一軸21和第二軸22的外徑相 同。凸輪16可形成為不同于凸輪軸30的部件并通過(guò)諸如注射及收縮配 合件之類的固定裝置固定在凸輪軸30上。從動(dòng)齒輪34也一樣。
同一氣缸組的一個(gè)氣缸(#1或#3)的凸輪16以及另一個(gè)氣缸(# 2或#4)的凸輪16與凸輪軸17或30聯(lián)接成使得它們的尖部16b的頂 點(diǎn)16c沿圓周方向彼此相差180° 。這是因?yàn)檫@些氣缸2之間的進(jìn)氣門 203的氣門開(kāi)啟正時(shí)相差360。 CA。如圖8中清楚地示出，這導(dǎo)致產(chǎn)生 了范圍X，在范圍X中所述凸輪的尖部16b沿凸輪軸17和30中每個(gè)的 圓周方向不重疊。另外，基圓16a的直徑設(shè)定為在基圓16a與氣門提升 器4之間提供一定空隙(氣門間隙)。另外，凸輪機(jī)構(gòu)13可設(shè)置在曲柄 箱側(cè)，并且在該位置獲得的線性運(yùn)動(dòng)可通過(guò)諸如推桿之類的運(yùn)動(dòng)傳遞構(gòu) 件傳遞到進(jìn)氣門203。換句話說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)200不限于頂置凸輪軸(OHC) 型，可以是頂置氣門(OHV)型。
傳遞機(jī)構(gòu)14和15中的每個(gè)設(shè)置有扭矩減小機(jī)構(gòu)40。如圖9中詳細(xì) 示出的，扭矩減小機(jī)構(gòu)40設(shè)置有反相凸輪41;以及扭矩加栽設(shè)備42， 其用于將摩擦所致的負(fù)載施加到反相凸輪41的外周上。另外，圖9示 出了用于氣缸#2和氣缸#3的扭矩減小機(jī)構(gòu)40。用于氣缸#1和氣缸 #4的扭矩減小機(jī)構(gòu)40也具有相同結(jié)構(gòu)。反相凸輪41以能夠一體旋轉(zhuǎn) 的方式設(shè)置在凸輪軸17的第二軸22的邊緣部分和凸輪軸30的邊緣部 分。反相凸輪41可以與軸17和30—體地模制而成，或者可形成為不 同于軸17和30的部件并通過(guò)諸如注射及收縮配合件之類的固定裝置固 定在軸17和30上。反相凸輪41的外周表面構(gòu)造成凸輪表面。如圖10 所示，該凸輪表面的輪廓設(shè)定為基圓41的一部分設(shè)置有一對(duì)凹部41b 的形狀。凹部41b設(shè)置成使得它們的基底41c沿圓周方向相差180。。
回到圖9，扭矩加載設(shè)備42設(shè)置有提升器43，其面向反相凸輪 41的外周表面；彈簧支座44，其設(shè)置在提升器43的外側(cè)；以及螺旋彈 簧45,其設(shè)置在提升器43與彈簧支座44之間并且將彈力施加到提升器 43以使其朝反相凸輪41移動(dòng)。在提升器43的端部上，以可旋轉(zhuǎn)方式安 裝有滾輪46,并且該滾輪46被螺旋彈簧45的斥力壓向反相凸輪41的 外周表面。與凸輪軸17的反相凸輪41相對(duì)應(yīng)的提升器43相對(duì)于凸輪軸17的 圓周方向定位成使得當(dāng)滾輪46與設(shè)置在反相凸輪41上的其中一個(gè)凹 部41b的基底41c接觸時(shí)安裝在凸輪軸17上的用于氣缸#1的凸輪16 的尖部16b的頂點(diǎn)16c與用于氣缸并l的氣門提升器4相接觸，并使得 當(dāng)滾輪46與另 一個(gè)凹部41b的基底41c接觸時(shí)安裝在凸輪軸17上的用 于氣缸#4的凸輪16的尖部16b的頂點(diǎn)16c與用于氣缸并4的氣門提升 器4的凹部41b的基底41c相接觸。而且，與凸輪軸30的反相凸輪41 相對(duì)應(yīng)的提升器43相對(duì)于凸輪軸30的圓周方向定位成使得當(dāng)滾輪46 與設(shè)置在反相凸輪41上的一個(gè)凹部41b的基底41c接觸時(shí)安裝在凸輪 軸30上的用于氣缸#3的凸輪16的尖部16b的頂點(diǎn)16c與用于氣缸弁3 的氣門提升器4相接觸，并使得當(dāng)滾輪46與另一個(gè)凹部41b的基底41 c 接觸時(shí)安裝在凸輪軸30上的用于氣缸#2的凸輪16的尖部16b的頂點(diǎn) 16c與用于氣缸弁2的氣門提升器4的凹部41b的基底41c相接觸。
通過(guò)電動(dòng)機(jī)ll和12沿一個(gè)方向以發(fā)動(dòng)機(jī)200的曲柄軸的一半轉(zhuǎn)速 連續(xù)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的凸輪軸17和30，根據(jù)以這種方式構(gòu)造而成的氣門操作 設(shè)備10可以在曲柄軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門203開(kāi)啟/關(guān)閉，所述驅(qū)動(dòng)
備相同。
以相同的方式給排氣門204設(shè)置氣門操作設(shè)備10，并且氣門操作設(shè) 備10能夠驅(qū)動(dòng)排氣門204開(kāi)啟/關(guān)閉。
另外，第一實(shí)施方式中不僅能夠?qū)⒖勺儦忾T操作機(jī)構(gòu)用作氣門操作 設(shè)備IO，還能夠?qū)⒅T如線控凸輪、電磁驅(qū)動(dòng)閥之類已經(jīng)存在或?qū)?lái)開(kāi)發(fā) 出的各種機(jī)構(gòu)用作氣門操作設(shè)備10，只要它們能夠控制進(jìn)氣門和排氣門 的開(kāi)啟/關(guān)閉正時(shí)即可。
〈第二實(shí)施方式〉
接下來(lái)將參照?qǐng)D11至圖14說(shuō)明第二實(shí)施方式的控制設(shè)備。
《整體結(jié)構(gòu)》
首先將參照?qǐng)D11和圖12說(shuō)明設(shè)置有第二實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā) 動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。圖11是示出設(shè)置有第二實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng) 機(jī)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖12是示出第二實(shí)施方式的進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作特性的說(shuō)明性圖表。另外，在圖11和圖12中，與圖l和圖2中示 出的元件相同的構(gòu)成元件采用相同的附圖標(biāo)記，其相關(guān)說(shuō)明根據(jù)情況予 以省略。
在圖11中，發(fā)動(dòng)機(jī)220不同于上面參照?qǐng)Dl描述的發(fā)動(dòng)機(jī)200，不 同點(diǎn)在于發(fā)動(dòng)機(jī)220設(shè)置有用于檢測(cè)進(jìn)氣管206中的進(jìn)氣的二氧化碳濃 度的二氧化碳濃度傳感器213。
在圖11中，控制設(shè)備102設(shè)置有進(jìn)氣門控制裝置112;以及排氣 門控制裝置122，并且控制設(shè)備102控制發(fā)動(dòng)機(jī)200的整體運(yùn)轉(zhuǎn)。如參 照?qǐng)Dl描述的控制設(shè)備100中一樣，這些裝置優(yōu)選地構(gòu)造成邏輯運(yùn)算電 路，集中在公知的電子控制單元(ECU)、中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ) 有控制程序的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、存儲(chǔ)有各種數(shù)據(jù)的隨機(jī)存儲(chǔ)器 (RAM)等。而且，該控制設(shè)備通過(guò)總線連接到輸入端口以便接收來(lái) 自諸如二氧化碳濃度傳感器之類的各種傳感器的輸入信號(hào)，并連接到輸 出端口以便將控制信號(hào)傳輸給氣門操作設(shè)備10等的各種致動(dòng)器。
作為本發(fā)明的"進(jìn)氣門控制裝置"的一個(gè)示例，進(jìn)氣門控制裝置112 構(gòu)造成控制氣門操作設(shè)備10從而在發(fā)動(dòng)機(jī)220起動(dòng)時(shí)執(zhí)行的起動(dòng)操作 過(guò)程中將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟，如在第一實(shí)施方式的進(jìn)氣門控制 裝置110中一樣。因此，如圖12所示，可以在起動(dòng)操作過(guò)程中的時(shí)間 段T1中將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟。而且，特別是在第二實(shí)施方式 中，進(jìn)氣門控制裝置112構(gòu)造成控制氣門操作設(shè)備10，從而在從起動(dòng)操 作之后到作為本發(fā)明的"已燃?xì)怏w濃度"的一個(gè)示例的發(fā)動(dòng)機(jī)220的二 氧化碳濃度等于或大于預(yù)定值時(shí)的時(shí)間段內(nèi)在排氣沖程中將進(jìn)氣門203 設(shè)定為開(kāi)啟。也就是說(shuō)，如圖12所示，在從起動(dòng)操作之后到發(fā)動(dòng)機(jī)220 的二氧化碳濃度等于或大于預(yù)定值時(shí)的時(shí)間段T3(即時(shí)間段T3a、 T3b、 T3c和T3d)內(nèi)，可以在對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣沖程的時(shí)間段T3a以及對(duì)應(yīng)于排氣 沖程的時(shí)間段T3d中將進(jìn)氣門203設(shè)定為開(kāi)啟。而且，可以在對(duì)應(yīng)于壓 縮沖程的時(shí)間段T3b以及對(duì)應(yīng)于膨脹沖程的時(shí)間段T3c中將進(jìn)氣門203 設(shè)定為關(guān)閉。另外，在第二實(shí)施方式中，作為發(fā)動(dòng)機(jī)220的燃燒極限的 二氧化碳濃度值預(yù)先設(shè)定為預(yù)定值。
作為本發(fā)明的"排氣控制裝置"的一個(gè)示例，排氣門控制裝置122 構(gòu)造成控制氣門操作設(shè)備10，從而在起動(dòng)操作過(guò)程中將排氣門204設(shè)定 為持續(xù)關(guān)閉。也就是說(shuō)，如圖12所示，在起動(dòng)操作過(guò)程中的時(shí)間段T1中，可以將排氣門204設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。而且，特別是在第二實(shí)施方式 中，排氣門控制裝置122構(gòu)造成控制氣門操作設(shè)備10,從而在從起動(dòng)操 作之后到發(fā)動(dòng)機(jī)220的二氧化碳濃度等于或大于預(yù)定值時(shí)的時(shí)間段內(nèi)在 排氣沖程中將排氣門204設(shè)定為關(guān)閉。也就是說(shuō)，如圖12所示，在時(shí) 間段T3內(nèi)，可以將排氣門204設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。
如果二氧化碳濃度等于或大于預(yù)定值，控制設(shè)備102便控制氣門操 作設(shè)備10從而將進(jìn)氣門203和排氣門204設(shè)定為處于正常工作狀態(tài)下。 也就是說(shuō)，如圖12所示，在起動(dòng)操作之后二氧化碳濃度等于或大于預(yù) 定值的時(shí)間段T4 (即時(shí)間段T4a、 T4b、 T4c和T4d )內(nèi)，進(jìn)氣門203 和排氣門204均處于正常工作狀態(tài)。具體而言，在對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣沖程的時(shí) 間段T4a內(nèi)，進(jìn)氣門203設(shè)定為開(kāi)啟而排氣門204設(shè)定為關(guān)閉。在對(duì)應(yīng) 于壓縮沖程的時(shí)間段T4b和對(duì)應(yīng)于膨脹沖程的時(shí)間段T4c內(nèi)，進(jìn)氣門 203和排氣門204都設(shè)定為關(guān)閉。在對(duì)應(yīng)于排氣沖程的時(shí)間段T4d內(nèi)， 進(jìn)氣門203設(shè)定為關(guān)閉而排氣門204設(shè)定為開(kāi)啟。另外，還可以根據(jù)具 體情況設(shè)定時(shí)間段T4a與時(shí)間段T4b的重疊以及時(shí)間段T4c與時(shí)間段 T4d的重疊。
《操作過(guò)程》
接下來(lái)參照?qǐng)D13和圖14以及圖11和圖12說(shuō)明第二實(shí)施方式的控 制設(shè)備的操作過(guò)程。圖13是示出笫二實(shí)施方式的控制設(shè)備的操作過(guò)程 的流程圖。圖14是示出二氧化碳濃度與扭矩變化之間關(guān)系的圖表。另 外，在圖13中，與圖3中示出的第一實(shí)施方式的過(guò)程相同的搮作過(guò)程 采用相同的附圖標(biāo)記，其相關(guān)說(shuō)明根據(jù)情況予以省略。
在圖13中，控制設(shè)備102的操作過(guò)程不同于上面參照?qǐng)D3描述的 第一實(shí)施方式中的操作原理，具體不同之處有下列幾點(diǎn)。也就是說(shuō)，如 果判定出在發(fā)動(dòng)機(jī)220中噴射器211執(zhí)行了燃料噴射并且火花塞202執(zhí) 行了點(diǎn)火(步驟S12:是)，則在控制設(shè)備102將進(jìn)氣門203和排氣門 204控制成處于正常工作狀態(tài)下(步驟S14)之前執(zhí)行步驟S21和步驟 S22中的一系列操作過(guò)程。
也就是說(shuō)，如果判定出在發(fā)動(dòng)機(jī)220中噴射器211執(zhí)行了燃料噴射 并且火花塞202執(zhí)行了點(diǎn)火(步驟S12:是)，首先，進(jìn)氣門控制裝置 112控制氣門操作設(shè)備10從而在進(jìn)氣沖程甚至排氣沖程中將進(jìn)氣門203設(shè)定為開(kāi)啟，并且排氣門控制裝置122控制氣門操作設(shè)備10從而將排 氣門204設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉(步驟S21 )。然后，控制設(shè)備102判定進(jìn)氣 管206中的二氧化碳濃度是否等于或大于預(yù)定值(步驟S22)。如果進(jìn) 氣管206中的二氧化碳濃度小于預(yù)定值(步驟S22:否)，則再次執(zhí)行 步驟S21中的操作過(guò)程。另一方面，如果進(jìn)氣管206中的二氧化碳濃度 等于或大于預(yù)定值(步驟S22:是)，則控制設(shè)備102將進(jìn)氣門203和 排氣門204控制成處于正常工作狀態(tài)下(步驟S14)。也就是"^兌，如圖 12所示，在從起動(dòng)操作之后到發(fā)動(dòng)機(jī)220的二氧化碳濃度等于或大于預(yù) 定值時(shí)的時(shí)間段T3內(nèi)，進(jìn)氣門203在對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣沖程的時(shí)間段T3a以 及對(duì)應(yīng)于排氣沖程的時(shí)間段T3d內(nèi)被設(shè)定為開(kāi)啟。而且，進(jìn)氣門203 在對(duì)應(yīng)于壓縮沖程的時(shí)間段T3b以及對(duì)應(yīng)于膨脹沖程的時(shí)間段T3c內(nèi) 被設(shè)定為關(guān)閉。排氣門204設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。因此，可以在起動(dòng)操作之 后抑制或阻止殘余氣體中含有的未燃燒的HC排放到發(fā)動(dòng)機(jī)220外部。 這樣是有效的，因?yàn)槠饎?dòng)操作剛剛結(jié)束之后殘余氣體中含有的未燃燒的 HC很可能比正常工況中發(fā)動(dòng)機(jī)220的廢氣所含有HC更多。
此處，如圖14所示，就第二實(shí)施方式中的預(yù)定值來(lái)說(shuō)，作為燃燒 極限的進(jìn)氣管206中的二氧化碳濃度基于扭矩變化來(lái)設(shè)定。也就是說(shuō)， 該預(yù)定值設(shè)定為允許扭矩變化的范圍內(nèi)二氧化碳濃度的最大值。因此， 可以阻止發(fā)動(dòng)機(jī)220由于二氧化碳濃度過(guò)高而運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的情況發(fā)生。
該預(yù)定值可基于發(fā)動(dòng)機(jī)220的轉(zhuǎn)數(shù)和燃料數(shù)量設(shè)定為可變的。而且， 可執(zhí)行判定進(jìn)氣管206中的氧氣濃度是否小于預(yù)定值的操作過(guò)程，而不 是判定二氧化碳濃度是否等于或大于預(yù)定值的操作過(guò)程(步驟S22)。 在這種情況下，預(yù)定值可設(shè)定為作為燃燒極限的氧氣濃度值。
另外，第二實(shí)施方式設(shè)計(jì)成使得二氧化碳濃度由二氧化碳濃度傳感 器213來(lái)檢測(cè)；然而，二氧化碳濃度也可以由控制設(shè)備102通過(guò)設(shè)置在 進(jìn)氣側(cè)的穩(wěn)壓罐的容積以及從氣缸2吹回的已燃?xì)怏w的量而按順序估算 出。
〈第三實(shí)施方式〉
接下來(lái)將參照?qǐng)D15至圖17說(shuō)明第三實(shí)施方式的控制設(shè)備。 《整體結(jié)構(gòu)》200680045626.8
說(shuō)明書(shū)第21/28頁(yè)
首先將參照?qǐng)D15和圖16說(shuō)明設(shè)置有第三實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā) 動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。圖15是示出設(shè)置有第三實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng) 機(jī)結(jié)構(gòu)的示意圖。圖16是示出第三實(shí)施方式的進(jìn)氣門和排氣門的氣門 工作特性的i兌明性圖表。另外，在圖15和圖16中，與圖l和圖2中示 出的元件相同的構(gòu)成元件采用相同的附圖標(biāo)記，其相關(guān)說(shuō)明根據(jù)情況予 以省略。
在圖15中，發(fā)動(dòng)機(jī)230不同于上面參照?qǐng)D11描述的發(fā)動(dòng)機(jī)220， 不同點(diǎn)在于排氣管210中部設(shè)置有排氣節(jié)氣門212。排氣節(jié)氣門212可 調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)排氣管210的廢氣流。排氣節(jié)氣門212的開(kāi)啟由控制i殳備103 控制。
在圖15中，控制設(shè)備103設(shè)置有進(jìn)氣門控制裝置113;以及排氣 節(jié)氣門控制裝置140，并且控制設(shè)備103控制發(fā)動(dòng)機(jī)200的整體運(yùn)轉(zhuǎn)。 如參照?qǐng)Dl描述的控制設(shè)備100中一樣，這些裝置優(yōu)選地構(gòu)造成邏輯運(yùn) 算電路，集中為公知的電子控制單元(ECU)、中央處理單元(CPU)、 存儲(chǔ)有控制程序的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、存儲(chǔ)有各種數(shù)據(jù)的隨機(jī)存儲(chǔ)器 (RAM)等。而且，該控制設(shè)備通過(guò)總線連接到輸入端口以便接收來(lái) 自諸如A/F傳感器之類的各種傳感器的輸入信號(hào)，并連接到輸出端口以 便將控制信號(hào)傳輸給排氣節(jié)氣門211的各種致動(dòng)器。
作為本發(fā)明的"進(jìn)氣門控制裝置"的一個(gè)示例，進(jìn)氣門控制裝置113 構(gòu)造成控制氣門操作設(shè)備10從而在發(fā)動(dòng)機(jī)230起動(dòng)時(shí)執(zhí)行的起動(dòng)操作 過(guò)程中將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟，如在第二實(shí)施方式的進(jìn)氣門控制 裝置112中一樣。因此，如圖16所示，可以在起動(dòng)操作過(guò)程中的時(shí)間 段T1中將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟。而且，特別是在第二實(shí)施方式 中，進(jìn)氣門控制裝置113構(gòu)造成控制氣門操作設(shè)備10,從而在從起動(dòng)操 作之后到作為本發(fā)明的"已燃?xì)怏w濃度"的一個(gè)示例的發(fā)動(dòng)機(jī)230的二 氧化碳濃度等于或大于預(yù)定值時(shí)的時(shí)間段內(nèi)在排氣沖程中將進(jìn)氣門203 設(shè)定為開(kāi)啟。也就是說(shuō)，如圖16所示，在從起動(dòng)操作之后到發(fā)動(dòng)機(jī)230 的二氧化碳濃度等于或大于預(yù)定值時(shí)的時(shí)間段T3內(nèi)，可以在對(duì)應(yīng)于進(jìn) 氣沖程的時(shí)間段T3a以及對(duì)應(yīng)于排氣沖程的時(shí)間段T3d內(nèi)將進(jìn)氣門203 設(shè)定為開(kāi)啟。而且，可以在對(duì)應(yīng)于壓縮沖程的時(shí)間段T3b以及對(duì)應(yīng)于膨 脹沖程的時(shí)間段T3c內(nèi)將進(jìn)氣門203設(shè)定為關(guān)閉。另外，在第三實(shí)施方 式中，作為發(fā)動(dòng)機(jī)230的燃燒極限的二氧化碳濃度值預(yù)先設(shè)定為預(yù)定值。作為本發(fā)明的"排氣控制裝置"的一個(gè)示例，排氣節(jié)氣門控制裝置
140構(gòu)造成在起動(dòng)操作過(guò)程中將排氣節(jié)氣門212設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。也就 是說(shuō)，如圖16所示，在起動(dòng)操作過(guò)程中的時(shí)間段T1內(nèi)，可以將排氣節(jié) 氣門212設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。而且，排氣節(jié)氣門控制裝置140構(gòu)造成在從 起動(dòng)操作之后到發(fā)動(dòng)機(jī)230的二氧化碳濃度等于或大于預(yù)定值時(shí)的時(shí)間 段內(nèi)將排氣節(jié)氣門212設(shè)定為關(guān)閉。也就是說(shuō)，如圖16所示，在時(shí)間 段T3內(nèi)，可以將排氣節(jié)氣門212設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。
如果由二氧化碳濃度傳感器213檢測(cè)到的二氧化碳濃度等于或大于 預(yù)定值，控制設(shè)備103便控制氣門操作設(shè)備10和排氣節(jié)氣門212從而 將進(jìn)氣門203和排氣節(jié)氣門212設(shè)定為處于正常工作狀態(tài)下。也就是說(shuō)， 如圖16所示，在起動(dòng)操作之后二氧化碳濃度等于或大于預(yù)定值的時(shí)間 段T4內(nèi)，進(jìn)氣門203和排氣節(jié)氣門212均處于正常工作狀態(tài)。具體而 言，在對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣沖程的時(shí)間段T4a中，進(jìn)氣門203設(shè)定為開(kāi)啟而排氣 節(jié)氣門212設(shè)定為關(guān)閉。在對(duì)應(yīng)于壓縮沖程的時(shí)間段T4b和對(duì)應(yīng)于膨脹 沖程的時(shí)間段T4c內(nèi)，進(jìn)氣門203和排氣節(jié)氣門212都設(shè)定為關(guān)閉。在 對(duì)應(yīng)于排氣沖程的時(shí)間段T4d內(nèi)，進(jìn)氣門203設(shè)定為關(guān)閉而排氣節(jié)氣門 212設(shè)定為開(kāi)啟。另外，還可以根據(jù)具體情況設(shè)定時(shí)間段T4a與時(shí)間段 T4b的重疊以及時(shí)間段T4c與時(shí)間段T4d的重疊。
《操作過(guò)程》
接下來(lái)參照?qǐng)D17以及圖15和圖16說(shuō)明第三實(shí)施方式的控制設(shè)備 的操作過(guò)程。圖17是示出第三實(shí)施方式的控制設(shè)備的操作過(guò)程的流程 圖。另外，在圖17中，與圖3中示出的第一實(shí)施方式的過(guò)程相同的操 作過(guò)程采用相同的附圖標(biāo)記，其相關(guān)說(shuō)明根據(jù)情況予以省略。
在圖17中，控制設(shè)備103的操作過(guò)程不同于上面參照?qǐng)D3描述的 第一實(shí)施方式中的操作原理，具體不同之處有下列幾點(diǎn)。也就是說(shuō)，如 果判定出在發(fā)動(dòng)機(jī)230中噴射器211沒(méi)有執(zhí)行燃料噴射并且火花塞202 沒(méi)有執(zhí)行點(diǎn)火(步驟S12:否)，則執(zhí)行步驟S31中的操作過(guò)程，而不 是步驟S13中的操作過(guò)程(參見(jiàn)圖3)。而且，如果判定出在發(fā)動(dòng)機(jī)230 中噴射器211執(zhí)行了燃料噴射并且火花塞202執(zhí)行了點(diǎn)火(步驟S12: 是)，則執(zhí)行步驟S32到步驟S24中的一系列操作過(guò)程，而不是步驟S14 中的操作過(guò)程(參見(jiàn)圖3)。換句話說(shuō)，控制設(shè)備103的操作過(guò)程不同于 上面參照?qǐng)D13描述的第二實(shí)施方式的操作過(guò)程，具體表現(xiàn)在執(zhí)行與排氣節(jié)氣門212相關(guān)的操作過(guò)程(步驟S31、步驟S32、步驟S33、以及 步驟S34)，而不是與排氣門204相關(guān)的操作過(guò)程(步驟S13、步驟S14、 步驟S21、以及步驟S22)。
也就是說(shuō)，特別是在第三實(shí)施方式中，如果判定出在發(fā)動(dòng)機(jī)230中 噴射器211沒(méi)有執(zhí)行燃料噴射并且火花塞202沒(méi)有執(zhí)行點(diǎn)火-即發(fā)動(dòng)機(jī) 處于起動(dòng)操作過(guò)程中(步驟S12:否)，則進(jìn)氣門控制裝置113控制氣門 操作設(shè)備10從而將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟，并且排氣節(jié)氣門控制 裝置140將排氣節(jié)氣門212設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉(步驟S31)。然后，再次 執(zhí)行步驟Sll中的上述操作。也就是說(shuō)，在發(fā)動(dòng)機(jī)230的起動(dòng)操作過(guò)程 中，反復(fù)執(zhí)行從步驟S11到步驟S13的一系列操作過(guò)程。也就是說(shuō)，如 圖16所示，氣門操作設(shè)備10和排氣節(jié)氣門212被控制為在起動(dòng)操作過(guò) 程中的時(shí)間段T1內(nèi)將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟并將排氣節(jié)氣門212 設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。因此，通過(guò)起動(dòng)操作，在起動(dòng)操作之前存在于發(fā)動(dòng)機(jī) 230的每個(gè)氣缸2中的含有未燃燒HC的殘余氣體不流到排氣管210的 排氣節(jié)氣門212的下游，而是通過(guò)進(jìn)氣門203流到進(jìn)氣管206。在起動(dòng) 操作之后處于正常工作狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)230的進(jìn)氣沖程中，以此方式流到 進(jìn)氣管206的殘余氣體再次與從噴射器216新供給的燃料和空氣一起被 吸入氣缸2。因此，在起動(dòng)操作之前包含在殘余氣體中的未燃燒的HC 在發(fā)動(dòng)機(jī)230的每個(gè)氣缸2中燃燒。因此，可以抑制或阻止在起動(dòng)操作 之前就有的殘余氣體中含有的未燃燒的HC通過(guò)起動(dòng)操作經(jīng)由諸如排氣 管210之類的排氣通道排放到發(fā)動(dòng)機(jī)230外部。
另一方面，如果判定出在發(fā)動(dòng)機(jī)230中噴射器211執(zhí)行了燃料噴射 并且火花塞202執(zhí)行了點(diǎn)火(步驟S12:是)，首先，進(jìn)氣門控制裝置 113控制氣門操作設(shè)備10從而在進(jìn)氣沖程甚至排氣沖程中將進(jìn)氣門203 設(shè)定為開(kāi)啟，并且排氣節(jié)氣門控制裝置140控制氣門操作設(shè)備10從而 將排氣節(jié)氣門212設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉(步驟S32)。然后，控制設(shè)備103 判定進(jìn)氣管206中的二氧化碳濃度是否等于或大于預(yù)定值(步驟S33 )。 如果進(jìn)氣管206中的二氧化碳濃度小于預(yù)定值(步驟S33:否)，則再 次執(zhí)行步驟S32中的操作過(guò)程。另一方面，如果進(jìn)氣管206中的二氧化 碳濃度等于或大于預(yù)定值(步驟S33:是)，則控制設(shè)備103將進(jìn)氣門 203和排氣節(jié)氣門212控制成處于正常工作狀態(tài)下(步驟S34 )。也就是 說(shuō)，如圖16所示，在從起動(dòng)操作之后到發(fā)動(dòng)機(jī)220的二氧化碳濃度等 于或大于預(yù)定值時(shí)的時(shí)間段T3內(nèi)，進(jìn)氣門203在對(duì)應(yīng)于進(jìn)氣沖程的時(shí)間段T3a以及對(duì)應(yīng)于排氣沖程的時(shí)間段T3d內(nèi)設(shè)定為開(kāi)啟。而且，進(jìn) 氣門203在對(duì)應(yīng)于壓縮沖程的時(shí)間段T3b以及對(duì)應(yīng)于膨脹沖程的時(shí)間段 T3c內(nèi)設(shè)定為關(guān)閉。排氣節(jié)氣門212設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。因此，可以在起 動(dòng)操作之后抑制或阻止殘余氣體中含有的未燃燒的HC排放到發(fā)動(dòng)機(jī) 230外部。
從第三實(shí)施方式中可清楚地看到，如果如上所述才艮據(jù)情況采用排氣節(jié) 氣門在初始控制中關(guān)閉的構(gòu)造，則也可以控制設(shè)置有下述可變氣門^Mt機(jī) 構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，所述可變氣門操作^)僅僅能夠改變進(jìn)氣門而非 進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作特性。換句話說(shuō)，即使排氣門沒(méi)有設(shè)置可變氣 門操作機(jī)構(gòu)，也可以更大程度或更小程度地獲得本發(fā)明的效果。
〈第四實(shí)施方式〉
接下來(lái)將參照?qǐng)D18至圖22說(shuō)明第四實(shí)施方式的控制設(shè)備。 《整體結(jié)構(gòu)》
首先將參照?qǐng)D18至圖21說(shuō)明設(shè)置有第四實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā) 動(dòng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。另外，在圖18至圖21中，與圖l和圖2中示出的第 一實(shí)施方式的元件相同的構(gòu)成元件采用相同的附圖標(biāo)記，其相關(guān)說(shuō)明根 據(jù)情況予以省略。
圖18是示出設(shè)置有第四實(shí)施方式的控制設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的示意圖。
在圖18中，發(fā)動(dòng)機(jī)240不同于上面參照?qǐng)Dl描述的發(fā)動(dòng)機(jī)200，不 同點(diǎn)在于其設(shè)置有水溫傳感器2012;目標(biāo)溫度設(shè)定裝置130;比重傳 感器2231;以及介電傳感器2232。進(jìn)氣門控制裝置114基于水溫傳感 器2012所指示的冷卻水的實(shí)際溫度與目標(biāo)溫度設(shè)定裝置130設(shè)定的目 標(biāo)溫度之間的偏差將進(jìn)氣門203的升程量設(shè)定為預(yù)定升程量。此時(shí)，根 據(jù)比重傳感器2231和介電傳感器2232的輸出來(lái)修正目標(biāo)溫度。
作為本發(fā)明的"溫度指示裝置"的一個(gè)示例，水溫傳感器2012設(shè) 置在包括氣缸室201的氣釭體的水套中。水溫傳感器2012檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī) 240的冷卻水的溫度并將該溫度傳輸給與其電連接的控制設(shè)備140。
作為本發(fā)明的"目標(biāo)溫度設(shè)定裝置"的一個(gè)示例，目標(biāo)溫度設(shè)定裝目標(biāo)溫度。具體而言，目標(biāo)溫度設(shè)定裝置130基于燃料箱223中的燃料 的溫度特性(例如氣化溫度)設(shè)定目標(biāo)溫度。
比重傳感器2231檢測(cè)燃料箱223中原燃料的含量比，從而從量上 估測(cè)使燃料氣化的難度。
介電傳感器2232檢測(cè)燃料箱223中燃料的酒精濃度，從而從量上 估測(cè)使燃料氣化的難度。
圖19是示出在第四實(shí)施方式中進(jìn)氣門的升程量與溫度增量以及泵 氣損失之間的關(guān)系的特性圖表。
圖19中示出的關(guān)系是，當(dāng)進(jìn)氣門203的升程量減小得更多時(shí)，冷 卻水的溫度增量AT相對(duì)增大。首先，這種關(guān)系產(chǎn)生的原因是進(jìn)氣門的 升程量與泵氣損失之間成反比。這是因?yàn)楫?dāng)升程量減小得更多時(shí)，認(rèn)為 經(jīng)過(guò)進(jìn)氣門203時(shí)的能量損失增大得越多。其次，這是因?yàn)楸脷鈸p失與 冷卻水的溫度增量成正比。這是因?yàn)楸脷鈸p失所致的能量損失被認(rèn)為作 為熱量而使空氣溫度增高。然后，圖19示出了 "對(duì)應(yīng)于最大泵氣損失 的最大溫度增量"ATmax是例如50[r/沖程，并且規(guī)定這種狀態(tài)的升 程量是例如l[mml。也就是說(shuō)，如果升程量設(shè)定為l[mm，則在每個(gè)沖 程內(nèi)冷卻水的溫度預(yù)期增高50TC 。如果基于升程量與溫度增量之間的關(guān) 系來(lái)控制進(jìn)氣門203的氣門開(kāi)啟狀態(tài)，則期望在起動(dòng)操作過(guò)程中在進(jìn)氣 /膨脹沖程以及壓縮/排氣沖程中溫度增高預(yù)定量。這方面將通過(guò)圖20來(lái) 說(shuō)明。圖20是示出在第四實(shí)施方式中在進(jìn)氣/膨脹沖程以及壓縮/排氣沖 程中進(jìn)氣流的示意圖。
在圖20中，在發(fā)動(dòng)機(jī)240的起動(dòng)操作過(guò)程中，排氣門204設(shè)定為 持續(xù)關(guān)閉，而進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟，同時(shí)升程量維持預(yù)定升程量。 然后，與活塞2011的豎向運(yùn)動(dòng)一起，(a)進(jìn)氣/膨脹沖程和(b)壓縮/ 排氣沖程交替性地反復(fù)進(jìn)行若干次。此時(shí)，包含未燃燒燃料的空氣在氣 缸室201與進(jìn)氣管206之間來(lái)回流動(dòng)。因此，在升程量維持預(yù)定升程量 的情況下經(jīng)過(guò)進(jìn)氣門203時(shí)，溫度增高了AT，這是泵氣損失所致的能 量損失。如果以這種方式增高的溫度達(dá)到目標(biāo)溫度，則控制設(shè)備104終 止起動(dòng)操作。圖21是示出在第四實(shí)施方式中進(jìn)氣門和排氣門的氣門工 作特性的說(shuō)明性圖表。如圖21所示，控制設(shè)備104控制氣門操作設(shè)備10從而在起動(dòng)操作結(jié)束之后-換句話說(shuō)在發(fā)動(dòng)機(jī)240點(diǎn)火之后將進(jìn)氣 門203和排氣門204設(shè)定為處于正常工作狀態(tài)下。
如上所述，在氣門設(shè)定為處于正常工作狀態(tài)下之前執(zhí)行上述起動(dòng)， 從而使得氣缸室201中的溫度合適地增高，這加快了在正常工作狀態(tài)下 提供新燃料以及未燃燒燃料的氣化和微?；乃俣取Ｒ虼?，即使在正常 狀態(tài)下也可以避免產(chǎn)生未燃燒燃料，使得可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)240的未燃燒 HC的排放。
《操作過(guò)程》
接下來(lái)參照?qǐng)D22以及圖3和圖18至21說(shuō)明第四實(shí)施方式的控制 設(shè)備的操作過(guò)程。圖22是示出第四實(shí)施方式的控制設(shè)備的操作過(guò)程的 流程圖。另外，在圖22中，與圖3中示出的第一實(shí)施方式的過(guò)程相同 的操作過(guò)程采用相同的附圖標(biāo)記，其相關(guān)說(shuō)明根據(jù)情況予以省略。
在圖3中，首先，如果判定出發(fā)動(dòng)機(jī)240在初始控制過(guò)程中(步 驟Sll:是)并且如果判定出起動(dòng)操作沒(méi)有結(jié)束(即在起動(dòng)操作過(guò)程中) (步驟S12:否)，則通過(guò)使用進(jìn)氣門控制裝置114將氣門操作設(shè)備10 控制為使進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟，并且通過(guò)利用排氣門控制裝置 120將氣門操作設(shè)備10控制為使排氣門204設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉(步驟 S13)。這種控制(即步驟S13)將在圖22中通過(guò)利用子程序進(jìn)行詳細(xì) 論述。
在圖22中，首先，通常預(yù)先使用目標(biāo)溫度^L定裝置130從燃料氣 化/微?；慕嵌仍O(shè)定冷卻水的目標(biāo)溫度(步驟S131 )。
然后，通過(guò)使用比重傳感器2231和介電傳感器2232來(lái)測(cè)量存儲(chǔ) 在燃料箱223中的燃料的比重和介電常數(shù)，并且指示原燃料的含量比和 酒精濃度，從而估算使燃料氣化的難度(步驟S132 )。
然后，通過(guò)使用目標(biāo)溫度設(shè)定裝置130而基于燃料的比重和介電 常數(shù)來(lái)修正目標(biāo)溫度。也就是說(shuō)，修正目標(biāo)溫度的目的是為了彌補(bǔ)預(yù)先 設(shè)定目標(biāo)溫度時(shí)所估計(jì)的氣化燃料的難度與氣化燃料的實(shí)際難度之間 的差距。通常情況下，燃料越不容易氣化，目標(biāo)溫度便被修正得越高。 然而，如果目標(biāo)溫度增加得過(guò)高則會(huì)對(duì)另一部件的操作產(chǎn)生不利影響， 因而可以根據(jù)情況設(shè)定上限。如果如上所述地設(shè)定冷卻水的目標(biāo)溫度，那么由水溫傳感器2012 來(lái)檢測(cè)實(shí)際溫度(步驟S134 )。
進(jìn)氣門控制裝置114基于冷卻水的目標(biāo)溫度與實(shí)際溫度之間的溫 度偏差的范圍設(shè)定預(yù)定升程量(步驟S135)。
此處，如果上述溫度偏差等于或小于表示與目標(biāo)溫度之間的可接 受誤差的ATmin(步驟S135:是)，即如果實(shí)際溫度已經(jīng)在可接受為目 標(biāo)溫度的誤差的范圍內(nèi)，則不是特別需要在起動(dòng)操作過(guò)程中增高溫度。 因此，該子程序終止。
另一方面，如果上述溫度偏差大于ATmin (步驟S135:否)，即 如果實(shí)際溫度不在可接受為目標(biāo)溫度的誤差的范圍內(nèi)，然后，判定上述 溫度差是否等于或小于ATmax (例如50 [匸/沖程)(步驟S136 )。此處 △ Tmax表示與每個(gè)沖程內(nèi)的最大泵氣損失相對(duì)應(yīng)的最大溫度增量。
此處，如果上述溫度偏差等于或小于最大溫度增量ATmax(步驟 S136:是)，則通過(guò)例如執(zhí)行一個(gè)進(jìn)氣沖程便可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)溫度。因此， 在圖19中的特性圖表的基礎(chǔ)上，基于溫度偏差(即溫度增量)來(lái)設(shè)定 進(jìn)氣門203的預(yù)定升程量(步驟S1371)。預(yù)定升程量通常通過(guò)映射或 者通過(guò)表達(dá)式"預(yù)定升程量=F (目標(biāo)溫度-實(shí)際溫度)"來(lái)獲得。此處， 函數(shù)"預(yù)定升程量-F (溫度增量AT)"是表達(dá)了目標(biāo)溫度增量AT與 使溫度增加所述量的預(yù)定升程量之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的函數(shù)。
另一方面，如果上述溫度偏差大于最大溫度增量ATmax (步驟 S136:否)，甚至如果進(jìn)氣門203的升程量維持在提供最大溫度增量A Tmax的預(yù)定升程量，溫度便不會(huì)超出目標(biāo)溫度。因此，預(yù)定升程量設(shè) 定為允許最大溫度增量ATmax的升程量(步驟S1372 )。預(yù)定升程量通 常通過(guò)映射或者通過(guò)表達(dá)式"預(yù)定升程量-F ( AT)"來(lái)獲得。
隨后，通過(guò)進(jìn)氣門控制裝置114控制氣門操作設(shè)備10，從而在升 程量維持上述預(yù)定升程量的同時(shí)將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟。與此同 時(shí)或者一前一后地，通過(guò)排氣門控制裝置120控制氣門操作設(shè)備10，從 而將排氣門204設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉(步驟S138)。然后，按照原樣，執(zhí)行 起動(dòng)的一個(gè)沖程(步驟S139)。例如，執(zhí)行一個(gè)進(jìn)氣沖程。此時(shí)，如圖 19至圖21所示，通過(guò)吸收泵氣損失所致的能量損失，冷卻水的溫度增高了AT。也就是說(shuō)，含有在氣缸室201和進(jìn)氣管206之間來(lái)回流動(dòng)的 未燃燒燃料的空氣的溫度相對(duì)增高。
通常，起動(dòng)操作的若干沖程反復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到目標(biāo)溫度，然后 該子程序終止(步驟S135:是)。
然后，回到圖3，由于子程序的作用，如果判定出起動(dòng)操作已經(jīng) 終止(即不在起動(dòng)操作過(guò)程中)，則控制設(shè)備104控制進(jìn)氣門203和排 氣門204從而將其設(shè)定為處于正常工作狀態(tài)下(步驟S14 )。也就是說(shuō)， 如上面參照?qǐng)D21所述，在起動(dòng)操作之后的時(shí)間段T2內(nèi)，進(jìn)氣門203 和排氣門204設(shè)定為處于正常工作狀態(tài)下。
從第四實(shí)施方式中能夠清楚地看到，如果在起動(dòng)操作過(guò)程中在升 程量維持預(yù)定升程量的同時(shí)將進(jìn)氣門203設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟而將排氣門 204設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉，便會(huì)加快未燃燒燃料和正常工作狀態(tài)中提供的新 燃料的氣化或微?；乃俣?。因此，甚至在正常狀態(tài)下也可避免產(chǎn)生未 燃燒燃料，使得可以在更大程度上減少發(fā)動(dòng)機(jī)240的未燃燒HC的排放。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，如果期望,可以在不偏離能夠從權(quán) 利要求書(shū)和整個(gè)說(shuō)明書(shū)中獲取的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或精神的情況下做出本 發(fā)明的各種改型。另外本發(fā)明的技術(shù)范圍旨在包括涉及這些改型的用于 控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備可應(yīng)用于例如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，所述控制設(shè)備用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括能夠改變進(jìn)氣門和排氣門的氣門工作特性的可變氣門操作機(jī)構(gòu)，所述控制設(shè)備包括進(jìn)氣門控制裝置，其用于控制所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)，從而在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)操作過(guò)程中將所述進(jìn)氣門設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟；以及排氣控制裝置，其用于控制所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)和排氣節(jié)氣門中的至少一個(gè)，從而在所述起動(dòng)操作過(guò)程中將所述排氣門和所述排氣節(jié)氣門中的至少一個(gè)設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉，所述排氣節(jié)氣門設(shè)置在排氣通道中所述排氣門的下游側(cè)。
2. —種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，所述控制設(shè)備用于控制內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括能夠改變進(jìn)氣門和排氣門的氣門工 作特性的可變氣門操作機(jī)構(gòu)，所述控制設(shè)備包括進(jìn)氣門控制裝置，其用于控制所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)，從而在所述 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)操作過(guò)程中將所述進(jìn)氣門設(shè)定為開(kāi)啟，并且在第一時(shí) 間段內(nèi)將所述進(jìn)氣門設(shè)定為在排氣沖程中開(kāi)啟，所述第一時(shí)間段是從所時(shí)的時(shí)間段；以及排氣控制裝置，其用于控制所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)和排氣節(jié)氣門中 的至少一個(gè)，從而在所述起動(dòng)操作過(guò)程中以及在所述第一時(shí)間段內(nèi)將所 述排氣門和所述排氣節(jié)氣門中的至少一個(gè)設(shè)定為關(guān)閉，所述排氣節(jié)氣門 設(shè)置在排氣通道中所述排氣門的下游側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中，所 述進(jìn)氣門控制裝置具有用于估算所述已燃?xì)怏w濃度的濃度估算裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中，所 述濃度估算裝置基于與所述進(jìn)氣門連通的進(jìn)氣管中的二氧化碳濃度來(lái) 估算所述已燃?xì)怏w濃度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中，所述進(jìn)氣門控制裝置根據(jù)一個(gè)或多個(gè)用于限定所述工況的參數(shù)將所述預(yù) 定值設(shè)定為可變的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)分為多個(gè)氣缸，所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)具有氣門操作設(shè)備，所述氣門操作設(shè)備通過(guò) 利用設(shè)置在所述多個(gè)氣缸的每個(gè)氣缸中的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置而將從氣門驅(qū)所述多個(gè)氣缸中每個(gè)氣缸的所述進(jìn)氣門和排氣門開(kāi)啟/關(guān)閉，并且所述氣門操作設(shè)備包括由氣缸組共用的作為所述氣門驅(qū)動(dòng)源的電 動(dòng)機(jī)，所述氣缸組包括氣門開(kāi)啟時(shí)間段不重疊的多個(gè)氣缸；以及傳遞機(jī) 構(gòu)，其用于將所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給所述氣缸組的每個(gè)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置 的回轉(zhuǎn)體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)分為多個(gè)氣缸，所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)具有氣門操作設(shè)備，所述氣門操作設(shè)備通過(guò) 利用設(shè)置在所述多個(gè)氣缸的每個(gè)氣缸中的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置而將從氣門驅(qū)所述多個(gè)氣缸中每個(gè)氣缸的所述進(jìn)氣門和排氣門開(kāi)啟/關(guān)閉，并且所述氣門操作i殳備包括由氣缸組共用的作為氣門驅(qū)動(dòng)源的電動(dòng) 機(jī)，所述氣缸組包括氣門開(kāi)啟時(shí)間段不重疊的多個(gè)氣缸；以及傳遞機(jī)構(gòu)， 其用于將所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給所述氣缸組的每個(gè)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置的 回轉(zhuǎn)體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中，所 述進(jìn)氣門控制裝置控制所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)，從而在所述起動(dòng)操作過(guò) 程中在將所述進(jìn)氣門設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟的同時(shí)將升程量維持為預(yù)定升程量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中，所 述進(jìn)氣門控制裝置控制所述可變氣門操作機(jī)構(gòu)，從而在所述起動(dòng)操作過(guò) 程中在將所述進(jìn)氣門設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟的同時(shí)將升程量維持為預(yù)定升程量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，還包括 溫度指示裝置，其用于指示冷卻所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水的實(shí)際溫度；以及目標(biāo)溫度設(shè)定裝置，其用于設(shè)定在所述起動(dòng)操作過(guò)程中所述冷卻水 將要達(dá)到的目標(biāo)溫度，所述進(jìn)氣門控制裝置基于所述實(shí)際溫度與所述目標(biāo)溫度之間的偏 差設(shè)定所述預(yù)定升程量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，還包括 溫度指示裝置，其用于指示冷卻所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水的實(shí)際溫度；以及目標(biāo)溫度設(shè)定裝置，其用于設(shè)定在所述起動(dòng)操作過(guò)程中所述冷卻水 將要達(dá)到的目標(biāo)溫度，所述進(jìn)氣門控制裝置基于所述實(shí)際溫度與所述目標(biāo)溫度之間的偏 差設(shè)定所述預(yù)定升程量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中， 如果所述偏差大于與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的最大泵氣損失對(duì)應(yīng)的最大溫 度增量，所述進(jìn)氣門控制裝置便將與所述最大泵氣損失對(duì)應(yīng)的升程量設(shè) 定為所述預(yù)定升程量，而不是基于所述偏差設(shè)定所述預(yù)定升程量。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中， 如果所述偏差大于與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的最大泵氣損失對(duì)應(yīng)的最大溫 度增量，所述進(jìn)氣門控制裝置^t將與所述最大泵氣損失對(duì)應(yīng)的升程量設(shè) 定為所述預(yù)定升程量，而不是基于所述偏差設(shè)定所述預(yù)定升程量。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述目標(biāo)溫度設(shè)定裝置根據(jù)供給所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的燃料的比重 修正所設(shè)定的所述目標(biāo)溫度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中， 修正所設(shè)定的所述目標(biāo)溫度.
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中， 所述目標(biāo)溫度設(shè)定裝置根據(jù)供給所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒的燃料的介電 常數(shù)修正所設(shè)定的所述目標(biāo)溫度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，其中， 常數(shù)修正所設(shè)定的所述目標(biāo)溫度。
全文摘要
一種控制設(shè)備(100)，其控制發(fā)動(dòng)機(jī)(200)的工況，發(fā)動(dòng)機(jī)(200)包括能夠改變進(jìn)氣門(203)和排氣門(204)的氣門工作特性的氣門操作設(shè)備(10)。該控制設(shè)備設(shè)置有進(jìn)氣門控制裝置(110)，其用于控制氣門操作設(shè)備(10)從而在發(fā)動(dòng)機(jī)(10)的起動(dòng)操作過(guò)程中將進(jìn)氣門(203)設(shè)定為持續(xù)開(kāi)啟；以及排氣控制裝置(120)，其用于控制氣門操作設(shè)備(10)從而在所述起動(dòng)操作過(guò)程中將排氣門(204)設(shè)定為持續(xù)關(guān)閉。
文檔編號(hào)F01L13/00GK101321932SQ20068004562
公開(kāi)日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者川合孝史, 森田晃司 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社