内燃机的控制装置的制作方法

本发明涉及具备能够改变进气门的闭阀正时的进气门驱动装置的内燃机的控制装置。

背景技术：

以往以来，已知火花点火式内燃机的控制装置(例如，参照专利文献1)，其具备向进气口内喷射燃料的进气口喷射阀和能够改变进气门的闭阀正时的进气门驱动装置，进行通过使膨胀比相比于压缩比增大来提高内燃机效率的阿特金森循环(Atkinson Cycle)。

专利文献1所公开的装置(以下，称为“现有装置”)构成为：通过将进气门的闭阀正时设为下止点以后、并将一度被吸入到气缸内的空气的一部分推回进气口内，来使压缩开始正时延迟。因此，现有装置通过使压缩开始正时延迟来实现使膨胀比相比于压缩比增大的阿特金森循环，使内燃机效率提高。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2000－073901号公报

技术实现要素：

然而，在现有装置中，在为了进行阿特金森循环而使进气门的闭阀正时变为进气下止点以后的情况下，从进气口喷射阀喷射出的燃料在一度流入缸内后，在进气下止点后的进气门开阀期间被吹回进气口内。此时，在执行了使来自进气口喷射阀的燃料喷射停止的燃料切断控制的情况下，在燃料切断控制执行前被吹回了进气口内的燃料会在燃料切断控制的执行期间再度流入缸内。结果，可能会导致含有在燃料切断控制的执行期间再度流入了缸内的燃料的混合气在燃料切断控制期间没有完全燃烧而作为未燃气体向排气通路中吹出。

本发明是为了应对上述的问题而完成的。即，本发明的一个目的在于提供一种“内燃机的控制装置(以下，称为‘本发明装置’)”，其适用于具备能够改变进气门的闭阀正时的进气门驱动装置、并实现阿特金森循环的内燃机，在进行燃料切断控制的情况下抑制未燃气体向排气通路的吹出。

本发明装置适用于具备在进气门开阀期间向缸内或进气通路内喷射燃料的燃料喷射装置和能够改变所述进气门的闭阀正时的进气门驱动装置的内燃机。

进而，本发明装置具备闭阀正时控制单元和燃料切断控制单元。闭阀正时控制单元构成为将所述进气门的闭阀正时切换为进气下止点以后的第1闭阀正时、和作为与所述第1闭阀正时相比提前了的正时的第2闭阀正时。

燃料切断控制单元构成为进行使来自所述燃料喷射装置的燃料喷射停止的燃料切断控制。

进而，本发明装置构成为：在所述进气门的闭阀正时是所述第1闭阀正时时所述执行条件成立的情况下，在将所述进气门的闭阀正时切换为所述第2闭阀正时后执行所述燃料切断控制。

由此，因为进气门的闭阀正时提前，所以在进气下止点以后进气门打开的期间被吹回进气通路内的燃料量减少。结果，能够使在进行了燃料切断控制的情况下作为未燃气体而向排气通路流动的燃料量降低。

而且，从燃料喷射装置喷射出的燃料在进气门开阀期间被吹回到进气通路内，是在进气下止点后的进气门开阀期间发生的。因此，在本发明装置的一个方案中，构成为：所述第2闭阀正时为进气下止点以前。

由此，因为第2闭阀正时被设为进气下止点以前，所以在进气下止点以后进气门打开的期间变为零。因此，与第2闭阀正时为进气下止点以后的情况相比，能够使被吹回进气通路内的燃料量进一步地减少。结果，在进行了燃料切断控制的情况下，与第2闭阀正时为进气下止点以后的情况相比，能够使作为未燃气体而向排气通路流动的燃料量减少。

另外，在第1闭阀正时中被吹回到进气通路内的燃料的一部分有可能会在变更为第2闭阀正时后也会残存于进气通路内。因此，在本发明装置的一个方案中，构成为：所述燃料切断控制部在所述进气门的闭阀正时变更为所述第2闭阀正时后的预定期间以后进行所述燃料切断控制。

由此，通过在变更为第2闭阀正时后的预定期间以后进行所述燃料切断控制，能够降低在第1闭阀正时中被吹回到进气通路内的燃料中的在变更为第2闭阀正时后也会残存于进气通路内的燃料量。结果，与刚切换为第2闭阀正时后就执行燃料切断控制的情况相比，能够使作为未燃气体而向排气通路流动的燃料量降低。

本发明的其他目的、其他特征以及所带来的优点能从一边参照以下的附图、一边记述的对本发明的各实施方式进行的说明中容易地理解。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的内燃机的概略图。

图2是本发明的实施方式所涉及的进气门的阀特性的图。

图3是本发明的实施方式所涉及的燃料切断控制的时间图。

图4是示出了第一装置的CPU所执行的燃料切断控制的例程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的“内燃机的控制装置(以下，有时称为‘本控制装置’)”进行说明。

(概略构成)

本控制装置适用于图1所示出的火花点火式多气缸内燃机10(以下，称为“内燃机”)。此外，图1仅图示出特定的气缸的剖面，其他气缸也具备同样的构成。

该内燃机10包括：缸体部20、固定于缸体部20的上方的缸盖30、用于向缸体部20供给空气的进气系统40、以及用于将来自缸体部20的排气向外部放出的排气系统50。

缸体部20包括：缸21、活塞22、连杆23以及曲轴24。活塞22在缸内往复运动，活塞22的往复运动经由连杆23而传递至曲轴24，由此使曲轴24旋转。活塞22的顶面、缸21的壁面以及缸盖30的下表面划定燃烧室25。

缸盖30具备：连通于燃烧室25的进气口31、使进气口31开闭的进气门32、驱动进气门32并且能够改变进气门32的阀特性的进气门驱动装置33、连通于燃烧室25的排气口34、使排气口34开闭的排气门35、驱动排气门35的排气凸轮轴36、火花塞37、包括产生向火花塞37提供的高电压的点火线圈的点火器38、以及将燃料向进气口31内喷射的燃料喷射阀39。燃料喷射阀39的燃料喷射被控制成在进气口31开阀的时期(即，进气行程)向燃烧室25内供给燃料。

进气门驱动装置33是具有将进气门32的阀特性切换为两种阀特性的功能的可气门机构。图2的A表示进气门32的阀特性为第1阀特性的情况。第1阀特性是大作用角32a的阀特性，进气开阀正时IVO是进气上止点TDC的正时，进气闭阀正时IVC是进气下止点BDC后的正时(例如下止点后ABDC60～70°)。图2的B表示第2阀特性。第2阀特性是小作用角32b的阀特性，进气开阀正时IVO是进气上止点TDC的正时，进气闭阀正时IVC是下止点BDC的正时。

进气系统40具备：进气管41，其包括连通于进气口31并与进气口31一起形成进气通路的进气歧管；空气滤清器42，其设于进气管41的端部；节气门43，其位于进气管41内，使进气通路的开口剖面面积可变；以及节气门致动器43a，其构成节气门驱动单元。

排气系统50具备：连通于排气口34的排气歧管51、连接于排气歧管51的排气管道(排气管)52、以及在排气管道52上配置的三元催化剂53。

另一方面，该系统具备：热线式空气流量计61、节气门位置传感器62、曲轴位置传感器63、以及加速器开度传感器64。

热线式空气流量计61检测在进气管41内流动的吸入空气的每单位时间的质量流量，输出表示质量流量Ga的信号。

节气门位置传感器62检测节气门43的开度，输出表示节气门开度TA的信号。

曲轴24每旋转10度，曲轴位置传感器63输出脉冲。从曲轴位置传感器63输出的脉冲通过后述的电气控制装置70而转换为表示内燃机旋转速度NE的信号。进而，电气控制装置70基于来自曲轴位置传感器63的信号来求得内燃机10的曲轴角度(绝对曲轴角θ)。

加速器开度传感器64检测由驾驶员操作的加速踏板81的加速器开度，输出表示加速踏板81的加速器开度Accp的信号。加速踏板81的加速器开度Accp是表示内燃机10负荷的大小的一个参数。

电气控制装置70是包含CPU71、ROM72、RAM73、备用RAM74、以及含有AD转换器的接口75等的周知的微型计算机。

接口75与上述传感器61～64连接，向CPU71供给来自这些传感器的信号。进而，接口75根据CPU71的指示，向进气门驱动装置33、节气门致动器43a输出驱动信号，向各气缸的燃料喷射阀39输出喷射指示信号，向各气缸的点火器38输出点火信号。

本控制装置通过切换进气门32的阀特性来进行阿特金森循环。进而，本控制装置进行使来自燃料喷射阀39的燃料喷射停止的“燃料切断控制”。进而，本控制装置构成为：在进行阿特金森循环时，在后述的执行条件成立的情况下，不执行燃料切断控制，直到使进气门32的闭阀正时提前为止。因此，以下按照顺序对阿特金森循环、燃料切断控制进行说明。

(阿特金森循环)

阿特金森循环是使内燃机10的膨胀比相比于压缩比增大的循环。在本控制装置中，通过使进气门32的闭阀正时在进气下止点以后来实现。具体而言，本控制装置通过进气门驱动装置33使进气门32的阀特性为第1阀特性。由此，因为能够通过使进气门32的闭阀正时变为进气下止点以后来使膨胀比相比于压缩比增大(即，因为实现了阿特金森循环)，所以能够提高发动机10的发动机效率。

(燃料切断控制)

本控制装置的电气控制装置70所具备的CPU71在特定的内燃机10变为预定的运转条件的情况下，进行使燃料喷射阀39的燃料喷射停止的燃料切断控制。预定的运转条件(以下，称为“执行条件”)例如是内燃机10的输出转矩降低的情况。具体而言，本控制装置在加速踏板81的加速器开度Accp变为预定量以下(例如，加速器开度为零的Accpoff)的情况下，判定为执行条件成立，进行燃料切断控制。CPU71能够通过执行燃料切断控制来使发动机10的输出转矩快速地降低，并且能够通过抑制多余的燃料消耗来提高燃料经济性。

进而，CPU71构成为：在进气门32为第1阀特性时执行条件成立的情况下，不执行燃料切断控制，直到进气门32切换为第2阀特性、并经过预定期间为止。换言之，CPU71在进气门32的阀特性为第1阀特性时执行条件成立的情况下，在进气门32的阀特性切换为第2阀特性后经过预定期间之后，执行燃料切断控制。

以下是具体的描述，在进气门32为第1阀特性时，在加速踏板81的开度Accp变为了Accpoff的情况下，ECU71判定为执行条件成立。接下来，ECU71通过驱动进气门驱动装置33来使进气门32切换为第2阀特性。接下来，ECU71经过从切换为了第2阀特性开始、到残存于进气通路内的燃料量减少而变为恒定为止的预定期间之后，使来自燃料喷射阀39的燃料喷射停止(即，执行燃料切断控制)。

由此，通过使进气门32的阀特性从第1阀特性切换为第2阀特性来使进气下止点以后的进气门32的开阀期间缩短。因此，因为燃料向进气通路内吹回的期间变短，所以能够使被吹回到进气通路内的燃料量变少。结果，能够使在执行了燃料切断控制的情况下作为未燃气体而向排气通路流动的燃料量降低。进而，本控制装置在经过到残存于进气通路内的燃料量减少而变为恒定为止的预定期间后执行燃料切断控制。结果，与在切换为第2闭阀正时时执行燃料切断控制的情况相比，能够使作为未燃气体而向排气通路流动的燃料量降低。

接下来，参照图3的时间图来对本控制装置的电气控制装置70实际进行的燃料切断控制进行说明。图3示出了残存于进气通路内的燃料量随时间的变化、被吹回进气通路内的燃料的燃料量随时间的变化、以及进气门32的闭阀正时随时间的变化。图3还示出了来自燃料喷射阀39的燃料喷射量随时间的变化、和加速踏板81的开度Accp随时间的变化。

在从时刻t1到时刻t2为止的期间，加速踏板81的加速器开度Accp比加速器开度为零的Accpoff大，执行条件不成立。在时刻t2，因为加速踏板81的加速器开度Accp变为加速器开度为零的Accpoff，所以判定为执行条件成立。之后，在时刻t3，因为进气门32的阀特性从第1阀特性切换为第2阀特性，所以进气门的闭阀正时切换为进气下止点。相伴于进气门32的阀特性的切换，被吹回进气通路内的燃料量减少。在从时刻t3到时刻t4的期间，残存于进气通路内的燃料量与进气门32的阀特性为第1阀特性的情况相比减少而变为恒定。之后，通过在时刻t5执行燃料切断控制，来自燃料喷射阀39的燃料喷射量变为零。

(本控制装置的实际工作)

接下来，对本控制装置的实际工作进行说明。

本控制装置的CPU71(以下，称为“CPU”)在从发动机启动后的每一预定的正时执行图4的流程图所示出的燃料切断控制例程。因此，CPU在适当的正时开始步骤100的处理，判定执行条件是否成立。在此，首先对执行条件不成立的情况进行说明。

在执行条件不成立的情况下，在步骤100中，CPU判定为“否”，在步骤110中，将作为在进气门32的阀特性从第1阀特性切换为第2阀特性后所经过的期间的“经过期间T”设定为0。进而，CPU在步骤110中，将表示进气门32的阀特性从第1阀特性切换为了第2阀特性这一情况的“切换标志”设定为非激活(OFF)。

在执行了步骤110的处理后，CPU在步骤120中设定成执行来自燃料喷射阀39的燃料喷射，结束本例程。

接下来，对执行条件成立、切换标志为非激活、并且进气门32的阀特性为第2阀特性时的情况进行说明。CPU在步骤100中因为执行条件成立，所以判定为“是”，执行步骤130的处理。CPU在步骤130中判定进气门32的阀特性是否为第1阀特性。

因为进气门32的阀特性为第2阀特性，所以CPU在步骤130中判定为“否”，在步骤140中，CPU判定切换标志是否为非激活。CPU因为没有执行进气门32的阀特性从第1阀特性向第2阀特性的切换，所以判定为切换标志为非激活，因此将步骤140的处理判定为“是”，前进至步骤150。

CPU在步骤150中将经过时间T设定为0，并且将切换标志设定为非激活。

CPU在执行了步骤150的处理后，在步骤160中执行燃料切断控制，结束本例程。

接下来，对执行条件成立、进气门32的阀特性为第1阀特性的情况进行说明。CPU按照顺序执行步骤100和130的处理。CPU因为进气门32的阀特性为第1阀特性，所以将步骤130的处理判定为“是”，前进至步骤170。

CPU在步骤170的处理中将进气门32的阀特性从第1阀特性切换为第2阀特性，将切换标志设定为激活(ON)。

CPU在执行了步骤170的处理后，在步骤180中判定经过期间T是否为预定期间Ts以上。预定期间Ts是如下的期间，该期间被预先设定为使得成为从进气门32的阀特性从第1阀特性切换为第2阀特性开始到残存于进气通路内的燃料量减少而变为恒定为止的期间。

通常，在进气门32的阀特性刚从第1阀特性切换为第2阀特性后，因为经过期间T小于预定期间Ts，所以CPU将步骤180的处理判定为“否”，执行步骤190的处理。CPU在步骤190中通过将当前的经过期间T加上1来更新预定期间T。

在执行了步骤190的处理后，CPU在步骤120中设定为执行来自燃料喷射阀39的燃料喷射，结束本例程。

接下来，对执行条件成立、进气门32的阀特性从第1阀特性切换为第2阀特性后经过了预定期间Ts以上的情况进行说明。CPU按照顺序执行步骤100和步骤130的处理，进气门32的阀特性从第1阀特性切换为了第2阀特性，所以将步骤130的处理判定为“否”，前进至步骤140的处理。

CPU在步骤140中判定切换标志是否为非激活。CPU因为进气门32的阀特性从第1阀特性切换为了第2阀特性，所以将步骤140的处理判定为“否”，前进至步骤180的处理。

CPU因为经过期间T为预定期间Ts以上，所以将步骤180的处理判定为“是”，在步骤150中，将经过时间T设定为0，并且将切换标志设定为非激活。

CPU在执行了步骤150的处理后，在步骤160中执行燃料切断控制，结束本例程。

如以上所说明的那样，根据本控制装置，因为通过将进气门32的闭阀正时从第1闭阀正时变更为第2闭阀正时而将进气门32的闭阀正时提前，所以在进气下止点以后进气门打开的期间被吹回进气通路内的燃料量减少。结果，能够使在进行了燃料切断控制的情况下作为未燃气体而向排气通路流动的燃料量降低。

此外，本发明不限定于上述实施方式，能够在本发明的范围内采用各种变形例。例如，虽然在上述实施方式中构成为将燃料喷射阀配置于进气口，但也可以构成为将燃料喷射阀配置于缸内，还可以配置于缸内和进气口这两方。进而，内燃机也可以是能够改变机械压缩比的可变压缩比内燃机。在可变压缩比内燃机中，因为能够通过改变机械压缩比来使进气门的闭阀正时的延迟量变大，所以被吹回进气通路内的燃料量变多。因此，能够通过将本发明适用于可变压缩比内燃机来进一步地使被吹回进气通路内的燃料量降低。

进而，在本实施方式中，进气门驱动装置构成为能够改变进气门32的闭阀正时即可，例如可以是VVT(可变气门正时)之类的改变凸轮的相位的构成。进而，第2阀特性的闭阀正时可以在进气下止点前，只要与第1阀特性相比闭阀正时提前，则也可以在进气下止点后。

进而，虽然在本实施方式中构成为经过预定期间后执行燃料切断控制，但也可以构成为不等待预定期间而在使进气门的闭阀正时变为相比于第1闭阀正时提前了的闭阀正时时执行燃料切断控制。进而，预定期间既可以是时间，也可以是运转循环(run cycle)。

附图标记说明

10：内燃机

32：进气门

33：进气门驱动装置

39：燃料喷射阀

70：电气控制装置

71：CPU。