专利名称：内燃发动机的控制设备及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃发动机的控制设备及控制方法。更具体地， 本发明涉及这样一种内燃发动机的控制设备和控制方法，其在燃料切 断期间控制所述内燃发动机以停止驱动进气门和排气门。
背景技术：
例如日本专利申请/>开7>才艮No. JP-A-2004-1439卯描述了 一种相 关的设置有气门驱动机构的内燃发动机控制设备，所述驱动W^可暂 停进气门和排气门的打开操作。该相关的控制设备在燃料切断期间通 过暂停那些气门的打开操作而在多个气缸中使进气门或排气门或两者 保持关闭，以防止由于新鲜空气在燃料切断期间流入排气通路而使废 气控制催化剂劣化。
根据相关技术，进气门或排气门或两者在燃料切断期间保持关闭 所以可防止新鲜空气流入排气通路。然而，在燃料切断后运转恢复时， 进气门和/或排气门被再次驱动。如果此时在不给予特别考虑的某一时 间开始再次驱动进气门和/或排气门，新鲜空气有可能itX排气通路。 为了可靠地抑制催化剂劣化，即使在气釭恢复运转时也期望允许尽可 能少的新鲜空气流入排气通路。因此从这方面考虑上述的相关技术仍 有改进的空间。
发明内容
因此，本发明提供了一种内燃发动机的控制设备和控制方法，其
剂的劣化(本说明书中，恢复运转指的是在燃料切断之后通过重启燃 料喷射而使气缸再次以正常方式运转)。本发明的第一方面涉及一种内燃发动机的控制设备，其包括选择 性地驱动和停止具有多个气缸的内燃发动机的进气门和排气门的可变
气门驱动设备、用于在燃料切断执行^Hf得到满足时在所述内燃发动 机内执行燃料切断的燃料切断装置和用于停止所述可变气门驱动设备 使得在所述燃料切断期间每个气釭内的进气门和排气门至少之一保持 关闭的气门停止装置。该控制设备包括重新工作的气缸确定装置， 其用于基于所述可变气门驱动设备的停止位置和曲柄角至少之一确定 在燃料切断之后恢复运转时首先重启燃料喷射的重新工作的气缸；气 门驱动重启装置，其用于在燃料切断之后运转恢复时开始再次驱动所 述可变气门驱动i殳备，4吏得留在所确定出的重新工作的气缸内的燃烧 废气在运转恢复后在重新工作的气缸内执行第 一进气冲程之前排入排 气通路；以及燃料喷射重启装置，其用于在重新工作的气缸内重启燃 料喷射使得在重新工作的气釭恢复运转后第 一进气冲程期间吸入重新 工作的气缸的新鲜空气能够被燃烧。在本说明书中，术语"重新工作" 及其派生形式指的是燃料切断之后气缸恢复运转。类似地，术语"停 止工作"及其派生形式指的是在气釭内执行燃料切断。
根据所述第 一方面，每个气釭内的进气门和排气门至少之一可在 燃料切断期间保持关闭，所以可避免新鲜空气流入废气控制催化剂的 情形。由此，能够有效抑制所述催化剂的劣化。此外根据所述第一方 面，能够基于所述可变气门驱动设备和曲柄角至少之一确定在燃料切 断之后运转恢复时首先重启燃料喷射的重新工作的气缸。此外，可重 启所述可变气门驱动设备的驱动，使得留在所述重新工作的气釭内的 燃烧废气在运转恢复之后在重新工作的气釭内执行第 一进气冲程之前 排至排气通路。由此，能够抑制由于残余燃烧废气引起的不良燃烧， 并且能够稳定紧接在重新工作之后的燃烧。此外，根据所述第一方面， 能够在所述重新工作的气缸内重启燃料喷射，使得在所述重新工作的 气缸恢复运转后的第 一进气冲程期间吸入所述重新工作的气缸的新鲜 空气能够被燃烧。因此，重新工作后第一进气冲程期间吸入所述重新 工作的气缸的新鲜空气能够在燃烧后被输送至排气通路。由此，可以 在恢复运转时抑制新鲜空气流至所述催化剂。相应地，能够抑制所述 催化剂的劣化。
此外，才艮据本发明的第二方面，在所述第一方面中，重新工作的
气釭确定装置包括推荐的重新工作的气缸确定装置，其用于基于在燃 料切断期间所述可变气门驱动设备的停止位置确定推荐的重新工作的 气缸。
根据所述第二方面，可基于在燃料切断期间所述可变气门驱动设 备的停止位置确定推荐的重新工作的气釭。相应地，能够选择最佳的 重新工作的气缸以在不向所述催化剂输送新鲜空气的情形下恢复运转。
此外，根据本发明的第三方面，在所述第一方面中，所述可变气 门驱动设备具有至少一个以旋转方式驱动凸轮轴的电动马达，并且所 述重新工作的气缸确定装置包括推荐的重新工作的气缸确定装置，其
用于在燃料切断后运转恢复时当气缸的气门开始^L再次驱动时所述电 动马达仅正向旋转的条件下基于所述凸轮轴的停止位置将首先执行进 气冲程的气釭确定为推荐的重新工作的气缸。
根据所述第三方面，可执行重新工作后的第一进气沖程而不会反 向运转使所述可变气门驱动设备的凸轮轴旋转的电动马达的气缸可被 设定为，荐的重新工作的,釭。在将推荐的，新工作的气,作为重新
述电动马达上。
此外，根据本发明的第四方面，在所述第一方面中，所述可变气 门驱动设备具有至少 一个以旋转方式驱动凸轮轴的电动马达，并且所 述重新工作的气缸确定装置包括i)推荐的重新工作的气釭确定装置， 其用于在燃料切断后运转恢复时当气缸的气门开始被再次驱动时所述 电动马达仅正向旋转的条件下基于所述凸轮轴的停止位置将首先执行 进气冲程的气釭确定为推荐的重新工作的气釭；ii)可重新工作的气缸 确定装置，其用于在燃料切断后运转恢复时当气釭的气门开始被再次 驱动时所述电动马达被允许反向旋转时基于所述凸轮轴的停止位置将 首先执行进气冲程的气釭确定为可重新工作的气釭；以及iii)最终确 定装置，其用于从所述推荐的重新工作的气釭和所述可重新工作的气 缸中确定一个气釭作为重新工作的气缸。
根据所述第四方面，确定出推荐的重新工作的气釭，其中，可执 行重新工作后的第 一进气冲程而不会反向运转使所述可变气门驱动设
备的凸轮轴旋转的电动马达，还确定出可重新工作的气缸，其中，当 允许所述电动马达反向旋转时可在重新工作后执行第一进气冲程，并 且所述推荐的重新工作的气缸和所述可重新工作的气缸之一可被最终 设定为重新工作的气釭。因此，可根据燃料切断后恢复运转时的情形 确定最佳的重新工作的气釭。
此外，根据本发明的第五方面，在所述第四方面中，所述最终确 定装置将所述推荐的重新工作的气缸优先于所述可重新工作的气釭确 定为重新工作的气釭。
根据所述第五方面，将所述推荐的重新工作的气釭优先于所述可 重新工作的气缸确定为重新工作的气缸。因此，可减少所述可变气门 驱动设备的电动马达反向运转的机率，从而减少了施加在所述马达上 的负荷。
此外，才艮据本发明的第六方面，在所述第五方面中，所述最终确 定装置在燃料切断后应该快速恢复运转的预定情形下基于所述曲柄角 从所述推荐的重新工作的气缸和所述可重新工作的气缸中确定能够首 先重启燃烧的气缸为重新工作的气缸，并且在非所述预定情形的情形 下不论所述曲柄角如何都确定所述推荐的重新工作的气缸为重新工作 的气缸。
根据所述第六方面，在运转应该快速恢复的情形下，从所述推荐 的重新工作的气缸和所述可重新工作的气釭中，佳羞于所述曲柄角首 先再次执行燃烧的气缸作为重新工作的气釭。在任何其他情形下，不 管所述曲柄角如何都使所述推荐的重新工作的气缸作为重新工作的气 缸。因此，当情形要求运转快速恢复时，运转可无延迟地快速恢复。 此外，在不要求快速执行重新工作的情形下，可避免所述可变气门驱 动设备的电动马达的反转，从而使施加在所述电动马达上的负荷最小 化。
此外，根据本发明的第七方面，在所述第六方面中，所述预定情
形包括以下情形中的至少一种由于发动M度等于或小于预定的重 新工作速度而引起的自然重新工作的情况下发动机速度的减小等于或 大于预定值的情形，以及由于输出加速请求而引起的受迫重新工作的 情况下所需的加速度等于或大于预定值的情形。 根据所述第七方面，当发动机速度在自然重新工作的情况下快速 降低时，或当在受迫重新工作的情况下所需的加速程度较高时，燃料 切断后运转可无延迟地快速恢复。
此外，根据本发明的第八方面，所述第四至第七方面的任一方面
中的控制设备还包括最快的可重新工作的气釭确定装置，其用于基 于所述曲柄角从所述推荐的重新工作的气釭和所述可重新工作的气缸 中确定能够首先重启燃烧的最快的可重新工作的气釭；以及旋转方向 确定，置，其，于确，在将所述，快的可重新，作的气,作为重新工
时的旋转方向。
根据所述第八方面，从所述推荐的重新工作的气缸和所述可重新 工作的气釭中选择出基于所述曲柄角能够首先再次执行燃烧的最快的 可重新工作的气缸。此外，在^^所述最快的可重新工作的气缸作为重 新工作的气缸的情况下，在燃料切断后运转恢复时可确定所述电动马 达开始被再次驱动时的旋转方向。因此，当执行快速重新工作时，可 抑制燃料切断后恢复运转中的延迟，所以可平稳并快速地执行重新工 作。
此外，才艮据本发明的第九方面，所述第一至第八方面的任一方面 中的控制设备还包括气门重叠缩短装置，其用于在燃料切断后运转恢 复时使气门重叠期与正常情况相比缩短，其中同一气缸的排气门和进 气门在所述气门重叠期期间都打开。
根据所述第九方面，在燃料切断后运转恢复时，可缩短气门重叠 期。因此，可抑制气缸和排气通路内的燃烧废气紧接在运转恢复后回 流至进气通路。由此，所述燃烧废气将不会回流至所述气缸内，所以 即使在燃烧倾向于不稳定的紧接在运转恢复后的时间中也可抑制不良 燃烧和失火。
此外，才艮据本发明的第十方面，在所述第九方面中，所述气门重 叠缩短装置在燃料切断后运转恢复后当被执行以校正扭矩的点火正时 控制结束时取消气门重叠期的缩短。
才艮据所述第十方面，可在燃烧已充分稳定的最佳时间点取消运转 恢复后的气门重叠期的缩短控制。
此外，才艮据本发明的第十一方面，在所述第一至第十方面的任一 方面中，所述最快的可重新工作的气釭确定装置在曲轴旋转一周期间 基于所述曲柄角反复确定能够首先重启燃烧的最快的可重新工作的气 缸，并且所述重新工作的气釭确定装置包括所述最快的可重新工作的 气缸确定装置以及用于将在输出重新工作指令时由所述最快的可重新
工作的气缸确定装置所确定的成为最快的可重新工作的气缸的气缸i殳 定为所述重新工作的气釭的装置。
根据所述第十一方面，在燃料切断期间，可在重新工作请求输出 前基于所述曲柄角提前确定取决于所述曲柄角而连续变化的最快的可 重新工作的气缸。然后在重新工作请求输出时，在该时点时的最快的 可重新工作的气缸可被i殳定为重新工作的气釭。由此，可无延迟地立 即恢复运转。
此外，根据本发明的第十二方面，在所述第一至第十一方面的任 一方面中，燃料切断期间所述气门停止装置停止驱动所述可变气门驱 动设^f吏得每个气缸中的进气门保持关闭并且没有新鲜空气留在任何 气釭内。
根据所述第十二方面，燃料切断期间，可以将每个气缸的进气门 关闭并且没有新鲜空气留在任何气缸内。因此，即使在运转恢复时， 燃料切断期间已留在所述气釭内的新鲜空气也不能在流出到所述催化 剂，所以可在运转恢复时抑制新鲜空气被输送至所述催化剂，从而进 一步抑制了所述催化剂的劣化。
此外，根据本发明的第十三方面，在所述第一至第十二方面的任 一方面中，在所述燃料切断期间所述气门停止装置停止驱动所述可变 气门驱动设备，使得通过在活塞总是以相反方向移动的至少 一对气缸 内使进气门保持关闭并使排气门保持打开，燃烧废气通过所述排气通 路在该对气釭之间流通。
根据所述第十三方面，燃料切断期间，可以进行气体交换，其中， 燃烧废气在一对气缸之间通过排气通路流动。在其间执行气体交换的 气缸内，允许燃烧废气自由进入和离开，这也抑制了新鲜空气从所述 进气门轻微泄漏。因此，可以使燃料切断期间流至所述催化剂的空气 量特别小，从而进一步抑制了所述催化剂的劣化。此外，根据本发明的第十四方面，在所述第一至第十三方面的任 一方面中，所述重新工作的气釭确定装置从排气门在燃料切断期间保 持打开的气缸中确定一个气缸为重新工作的气釭。
根据所述第十四方面，可将燃料切断期间排气门保持打开的气缸 中的一个气釭设定为重新工作的气缸。当运转恢复时，所述重新工作 的气缸内的燃烧废气需要在所述重新工作的气釭内执行进气冲程前排 入所述排气通路。因此，使排气门已经打开的气缸作为重新工作的气 缸能够使燃烧废气在所述进气冲程前快速排出。由此，燃料切断后运 转能够平稳并快速地恢复而不^^延迟。
本发明的第十五方面涉及一种内燃发动机的控制方法，所述内燃
发动机包括可变气门驱动设备，其选择性地驱动和停止具有多个气 缸的内燃发动机的进气门和排气门；燃料切断装置，其用于在燃料切 断执行4Ht得到满足时在所述内燃发动机内执行燃料切断；以及气门 停止装置，其用于停止所述可变气门驱动设^^吏得每个气缸内的进气 门和排气门至少之一在燃料切断期间保持关闭。该控制方法包括以下 步骤基于所述可变气门驱动设备的停止位置和曲柄角至少之一确定 在燃料切断后恢复运转时首先重启燃料喷射的重新工作的气釭；开始 再次驱动所述可变气门驱动设^^吏得留在所确定出的重新工作的气缸 内的燃烧废气在运转恢复后在所述重新工作的气釭内执行第一进气冲 程前排入排气通路；以及在所述重新工作的气缸内重启燃料喷射使得 在所述重新工作的气釭恢复运转后在第 一进气冲程期间吸入所述重新 工作的气缸的新鲜空气能够被燃烧。
通过以下参照附图对优选实施方式的描述，本发明的前述及进一 步的目的、特征和优势将变得显而易见，图中相似的标号用来表示相 似的元件并且图中
图l是根据本发明的示例实施方式的系统的结构的视图2是可变进气门驱动设备的结构的立体图3是进气凸轮轴从轴线方向观察的视图4是可变排气门驱动设备的结构的视图； 图5是排气凸轮轴从轴线方向观察的视图6是示出每个气缸内排气凸轮轴的旋转角和排气门的升程之间的 关系的曲线图7是图示在燃料切断开始时停止每个气缸内进气门和排气门的运 转的控制的图表；
图8是图示其中所有气釭的进气门基于图7所示的停止所述气门运 转的控制而保持关闭的发动机的状态的视图9A是图示其中基于图7所示的停止所述气门运转的控制而^f吏弁l 和#2气缸的排气门保持关闭并且使#3和#4气缸的排气门保持打开(即 部分打开)的发动机的状态的视图9B是图9A所示的状态中的所述排气凸轮轴从轴线方向观察的 视图10是图示在将#3气釭作为重新工作的气缸的情况下在燃料切断
后恢复运转时再次开始燃料喷射和气门运转的控制的图表；
图11是图示在将#4气釭作为重新工作的气釭的情况下在燃料切断
后恢复运转时再次开始燃料喷射和气门运转的控制的图表；
图12是示出在执行快速重新工作时要成为重新工作的气釭的气缸 的图表；并且
图13是在本发明的示例实施方式中执行的程序的流程图。
具体实施例方式
系统结构
图1是根据本发明的示例实施方式的系统的结构的视图。图中所 示的结构包括内燃发动机10。这里，内燃发动机10是直列四缸内燃 发动机。活塞12设置在内燃发动机10的每个气釭内并且进气通路16 和排气通路18与每个气釭的燃烧室14连接。
节气门20设置在进气通路16中。检测节气门开度TA的节气门位
置传感器22靠近节气门20布置。此外，净化废气的催化剂26布置在 排气通路18中。
为内燃发动机10的每个气缸设置将燃料喷射至进气口内的燃料喷 射阀28和点燃燃烧室14内的空燃混合物的火花塞30。此外，内燃发 动机10包括驱动进气门32的可变进气门驱动设备34和驱动排气门 36的可变排气门驱动设备38。靠近内燃发动机IO的曲轴24设置了用 于检测曲轴24的旋转角(曲柄角)和旋转速度(发动fel度NE )的 曲柄角传感器42。
图1所示的系统包括ECU (电子控制单元)40。该ECU40连接 到各种传感器例如上述的节气门位置传感器22和曲柄角传感器42， 以及连接到例如燃料喷射阀38、火花塞30、可变进气门驱动设备34 和可变排气门驱动设备38的各种致动器。
此外，在该示例实施方式的系统中，还设置了分别检测进气凸轮 轴52和54及排气凸轮轴76的旋转角的凸轮角传感器84、 86和88， 稍后将对此进行描述。ECU40也与这些凸轮角传感器84、 86和88接 接。
可变气门驱动诏:备的结构
以下将参照图2至5描述根据本发明的示例实施方式的可变进气 门驱动设备34和可变排气门驱动设备38的结构。
图2是图1所示的可变进气门驱动i殳备的结构的立体图。图2所 示的可变进气门驱动设备34是用来驱动内燃发动机10的进气门32的 设备。图2中，参考标号#1、 #2、 #3和#4分别表示内燃发动机10的 第一、第二、第三和第四气缸。内燃发动机10的点火顺序与一般内燃 发动机的点火顺序相同，即#1 —#3 —#4 —#2。
如图2所示，为内燃发动机IO的每个气缸设置两个进气门32。气 门杆44固定到每个进气门32并且气门挺杆46安装到每个气门杆44 的上端部。来自未示出的气门弹簧的推动力施加到每个气门杆44，从 而迫使每个进气门32关闭。
相应的进气凸轮48或进气凸轮50布置在每一个气门挺杆46的上 方。如图2所示，图中，与布置于#1和#4气釭的气门>^杆46对应的
进气凸轮将称为进气凸轮48，并且与布置于#2和#3气釭的气门挺杆 46对应的进气凸轮将称为进气凸轮50。与#1和#4气缸对应的进气凸 轮48固定到进气凸轮轴52。与#2和#3气釭对应的进气凸轮50固定 到进气凸轮轴54，进气凸轮轴54布置在与进气凸轮轴52相同的轴线 上但能够独立于进气凸轮轴52旋转。亦即，由于具有图2所示的结构， 其中点火正时相差达360。CA的气缸使用共同的凸轮轴。根据这种结 构，这些进气凸轮轴即与#1和#4气缸对应的进气凸轮轴52和与#2和 #3气缸对应的进气凸轮轴54能够彼此独立地沿圆周方向旋转或滑动。 进气凸轮轴52和进气凸轮轴54由支撑构件例如未示出的气缸盖以旋 转方式支撑。
第一从动齿轮56绕与一个进气凸轮轴52相同的轴线被固定到一 个进气凸轮轴52。第一输出齿轮58与该第一从动齿轮56啮合。第一 输出齿轮58绕与第一马达60的输出轴相同的轴线固定到所述输出轴。
第一马达60的运转由ECU40控制。第一马达60能够正向和反向 旋转。正常运转期间，第一马达60被正向驱动使得来自所述马达的驱 动力经由第一从动齿轮56和第一输出齿轮58传递至进气凸轮轴52, 从而正向旋转进气凸轮轴52。由此，#1和#4气釭的进气门32能够被 驱动成打开和关闭。通迚基于曲柄角控制第一马达60的旋转量和旋转 速度，由此能够适当控制#1和#4气釭的进气门32的打开和关闭正时。
第二从动齿轮62绕与另一进气凸轮轴54相同的轴线固定到另一 进气凸轮轴54。第二输出齿轮66经由中间齿轮64与第二从动齿轮62 啮合。第二输出齿轮66绕与第二马达68的输出轴相同的轴线固定到 所述输出轴。
第二马达68的运转也由ECU40控制。第二马达68能够正向和反 向旋转。正常运转期间，第二马达68被正向驱动使得来自所述马达的 驱动力经由第二从动齿轮62、中间齿轮64和第二输出齿轮66传递至 进气凸轮轴54，从而正向旋转进气凸轮轴54。由此，#2和#3气釭的 进气门32能够被驱动成打开和关闭。通过基于曲柄角控制第二马达 68的旋转量和旋转速度，由此能够适当控制#2和#3气缸的进气门32 的打开和关闭正时。
图3是图2所示的进气凸轮48在进气凸轮轴52从轴线方向观察
时的详细结构的视图。如上所述，进气凸轮48 (#1)和进气凸轮48 (#4)固定到进气凸轮轴52。如图3所示，每一个用于#1气釭的进气 凸轮48 (#1)具有两个进气凸轮面，即非工作面48a (#1)和工作面 48b(#l),其具有不同的轮廓。形成非工作面48a(針)(即圆形基部) 使得离进气凸轮轴52的中心的距离固定不变。另一方面，形成工作面 48b (#1)使得更接近顶部48c (#1)时离进气凸轮轴52的中心的距离 逐渐增加然后越过顶部48c (#1)后则逐渐减小。同样，#4气釭的每 一个进气凸轮48 (#4)也具有类似于进气凸轮48 (#1)的非工作面 48a (#4)和工作面48b (#4 )。进气凸轮48 (#1)的顶部48c (#1)和 进气凸轮48 (#4 )的顶部48c (#4)被布置成沿进气凸轮轴52的圆周 方向彼此偏离180°。
这种进气凸轮轴52使得#1气釭的进气凸轮48和#4气釭的进气凸 轮48都能够通过非工作面48a (#1)而与气门挺杆46接触。在该状 态下通过停止第一马达60而停止进气凸轮轴52，由此使#1和#4气釭 的进气门32保持不打开，即，使#1和#4气缸的进气门32保持关闭。
虽然没有示出，进气轴54上的用于#2和#3气釭的进气凸轮50之 间的关系与上述的关系相似。因此，通过适当控制第二马达68旋转停 止的角度，可使#2和#3气釭的进气门32保持不打开即保持关闭。
接下来，图4是图1所示的可变排气门驱动设备38的结构的立体 图。图4所示的可变排气门驱动设^^是用来驱动内燃发动机10的排气 门36的设备。如图4所示，为内燃发动机10的每个气缸设置两个排 气门36。气门杆70固定到每个排气门36并且气门挺杆72安装到每 个气门杆70的上端部。来自未示出的气门弹簧的推动力施加到每个气 门杆70 ，从而迫使每个排气门36关闭。
在每个气门挺杆72的上方设置排气凸轮74。如图4所示，在排气 侧，对于每个气缸，所有排气凸轮74以不同的预定安装角固定到单个 排气凸轮轴76。从动齿轮78绕与排气凸轮轴76相同的轴线固定到排 气凸轮轴76的一端，并且输出齿轮80与该从动齿轮78啮合。输出齿 轮80绕与马达82的输出轴相同的轴线固定到所述输出轴。
第 一马达82的运转由ECU40控制。正常运转期间，马达82被正 向驱动使得来自所述马达的驱动力经由从动齿轮78和输出齿轮80传
递至排气凸轮轴76，从而正向旋转排气凸轮轴76。由此，#1和#4气 缸的排气门36可被驱动成打开和关闭。可通过基于所述曲柄角控制马 达82的旋转量和转速适当控制#1和#4气釭的进气门36的打开和关闭 正时。
图5是图4所示的排气凸轮轴76在从轴线方向观察排气凸轮轴76 时的详细结构的视图。如上所述，每个气釭#1至#4的排气凸轮74固 定到排气凸轮轴76。如图5所示，每一个排气凸轮74都具有非工作 面74a (圆形基部)和工作面74b (#1至#4),类似于进气凸轮48等。 与所述气釭相应的顶部74c (#1至#4)布置成沿排气凸轮轴76的圆周 方向以90。间隔偏离，以与内燃发动机IO中的点火顺序即#1—#3 —#4 —#2匹配。
图6是示出排气凸轮轴76的旋转角和每个气缸的排气凸轮36的 升程之间关系的曲线图。如图6所示，借助排气凸轮轴76,存在其中 具有相邻的点火顺序的气釭的排气门36同时打开(部分打开)的重叠 情况。因此，例如，当排气凸轮轴76的旋转停止在以图6所示的箭头 标示的位置处时，#3和#4气釭的排气门36都可保持打开。
示例实施方式的特征
该示例实施方式的系统中，停止燃料喷射的程序即执行燃料切断 (F/C )是在满足执行燃料切断的预定条件时例如车辆正在减速时执行 的。在相关的内燃发动机系统中执行燃料切断时，空气(新鲜空气) i"排气通路18并流入催化剂26。催化剂26在高温环境下与氧气接 触时易于劣化。因此，为了抑制催化剂26的劣化，祁^据该示例实施方 式的系统通it^执行燃frfe7断时停止进气门32和排气门36的打开而 抑制了含有氧气的新鲜空气流入排气通路18。
同样，在该示例实施方式中，在燃料切断开始时或在燃料切断后 重启燃料供应时(本说明书中，在燃料切断后重启燃料供应也可称为 "恢复运转"或"重新工作")，可通过以下述方式控制可变进气门驱 动设备34和可变排气门驱动设备38而使流入催化剂26的氧气量保持 得极其低。由此，可抑制催化剂26的劣化。
(燃*断开始时停止驱动气门的控制)
图7是图示了在燃料切断开始时在每个气釭内对停止进气门32和 排气门36的运转进行控制的图表。图中，水平轴线代表所述曲柄角。 两端都带箭头的实线表示进气门32是打开的，并且两端都带箭头的虚 线表示排气门36是打开的。这些箭头只是大致的指示标记，并没有将 气门重叠等考虑在内。
内燃发动机10中，#1和#4气釭的相位彼此偏差360°CA所以一个 气缸到达上死点(TDC)而另一个气釭同时到达下死点(BDC )。类似 地，#2和#3气釭的相位彼此偏差360。CA所以一个气缸到达TDC而 另 一个气釭同时到达BDC。
如图7所示，这里将描述其中当#1气缸处于排气冲程的终点(即 排气TDC)时已输出启动燃料切断指令(下称"停止工作指令")的 例子。#1气缸中，在停止工作指令已经输出后立即执行进气冲程。驱 动进气凸轮轴52的第一马达60的运转在随#1气釭的进气冲程照常打 开和关闭进气门32后停止。然后在执行所述燃料切断时，弁1和弁4气 缸的进气门32都保持关闭。
在#1气缸的进气冲程期间^X该气缸的空燃混合物在压缩冲程期 间被点燃并燃烧，然后在做功冲程(即膨胀冲程)期间膨胀。如稍后 所描述，驱动排气凸轮轴76的马达82此时已经停止所以#1气缸的排 气门36此后不会打开并在燃料切断期间也保持关闭。因此，弁l气缸 中，燃烧废气在燃料切断期间保持被截留在所述气釭内。
当输出所述停止工作指令时，#2气釭处于进气冲程的终点(即进 气BDC )。在#2气釭的进气门32随着进气冲程的终点而关闭后，驱动 进气凸轮轴54的第二马达68停止运转。此后，#2和#3气缸的进气门 32在燃料切断期间都保持关闭。
在停止工作指令输出时，吸入#2气缸的空燃混合物在压缩冲程期 间被点燃并燃烧，然后在膨胀冲程期间膨胀。排气凸轮轴76此时已经 停止所以此后#2气缸的排气门36不会打开并且在燃料切断期间也保 持关闭。因此，#2气缸中，燃烧废气在燃料切断期间与#1气釭中一样 保持被截留在所述气缸内。
当输出所述停止工作指令时，#3气缸处于做功沖程(即膨胀冲程) 的终点。此时，#3气缸的排气门36开始打开。然后驱动排气凸轮轴 76的马达82在排气门36随着排气冲程的终点而处于关闭的中途时停
止。更具体地说，马达82在排气凸轮轴76的旋转角处于图6中以箭 头标示的位置…即处于#3和#4气釭的排气门36都部分打开时的位置 时停止。此后，#3和#4气釭的排气门36在燃料切断期间都保持打 开。
当输出所述停止工作指令时，#4气釭处于压缩冲程的终点(即压 缩TDC)。 #4气缸中的空燃混合物此时被点燃并燃烧，然后在膨胀冲 程中膨胀。在所述膨胀冲程的后半部分，#4气釭的排气门36开始打 开，并且在它们部分打开时，排气凸轮轴76如上述停止。此后，#4 气釭的排气门36保持打开。
图8是图示其中所有气釭的进气门基于上述停止所述气门运转的 控制而保持关闭的发动机的状态的视图。该示例实施方式的可变进气 门驱动设备34能够通过将第 一马达60和第二马达68停止在进气凸轮 48和50的圆形基部与气门挺杆46接触的状态的所述ECU而使所有 气缸的进气门32保持关闭。由此，可防止新鲜空气在燃料切断期间被 导入所述气缸，从而抑制催化剂26与新鲜空气接触。
图9A是图示内燃发动机10的状态的视图，其中基于上述停止所 述气门运转的控制而使#1和#2气釭的排气门保持关闭并且#3和#4气 缸的排气门保持打开(即部分打开)。图9B是图9A所示的状态中的 排气凸轮轴76从轴线方向观察的视图。
内燃发动机10中，点火顺序是#1一#3 —#4 —#2所以#1和#4气釭 内的活塞12与#2和#3气釭内的活塞12以180°CA的相位差上下移动。 亦即，#3气釭内的活塞12与#4气釭内的活塞12总是沿不同的方向4亍 进。燃料切断期间，#3和#4气缸的排气门36都是打开的。因此当#3 气缸中的活塞12上升并且#4气缸中的活塞12下降时，从#3气缸排出 的燃烧废气通过排气歧管(即排气通路18 )被^Uv弁4气缸。反之，当 #4气缸中的活塞12上升并且#3气缸中的活塞12下降时，从#4气缸 排出的燃烧废气通过所述排气歧管被pAX弁3气缸。这样，燃料切断期 间，燃烧废气经由所述排气歧管在#3气釭和#4气缸之间来回流通。该 现象在后文中将称为"气体交换"。
在没有进行气体交换时，即使进气门32关闭也会由于活塞12移 动时产生缸内压力增大或减小而仍然存在部分泄漏。因此，部分空气，
虽然量很小，仍在燃料切断期间流至排气通路18。相比之下，在进行 气体交换的气缸中，可通过使所述燃烧废气自由进出所述气釭而抑制 进气门32的轻微泄漏。由此，能够进一步减少流至排气通路18的空 气量。因此，在本示例实施方式中，在燃料切断期间进行气体交换进 一步减少了流至催化剂26的氧气量，从而更好地抑制了催化剂26的 劣化。
在以上的描述中，描述了其中在#3气釭和#4气釭之间进行了气体 交换的例子。然而，其间进行了气体交换的气缸不限于这些气釭。只 要在其中流至排气通路18的气体沿相反方向流动的气釭之间进行了 气体交换，就可在任何一对气缸之间进行气体交换。例如，可在#1气 缸和#4气缸之间或在#2气缸和#4气缸之间进行气体交换。其间进行 气体交换的一对气釭也可根据所述停止工作指令输出的时间而改变。
这里，检查当以上述图7所示的方式执行停止运转气门的控制时 进气凸轮轴52和54的停止位置。#1气釭的进气门32已经关闭后用 于#1和#4气釭的进气凸轮轴52停止。因此，当第一马达开始正向再 次运转时，#4气釭的进气门首先打开。另一方面，在#2气缸的进气门 32已经关闭后用于#2和#3气釭的进气凸轮轴54停止。因此，当第二 马达开始正向再次运转时，#3气釭的进气门32首先打开。
当运转以上述方式在燃料切断后恢复时，首先需要确定其中燃料 喷射应该首先执行并且进气门32和排气门36应该首先被驱动的气釭。 下文中，其中在燃料切断后将首先执行燃料喷射的气釭将称为"重新 工作的气釭"。为了最小化催化剂26劣化的可能性，在确定哪一个气 缸将成为重新工作的气釭时必须紧记以下几点。
(1)为了最小化催化剂26劣化的可能性，优选的是即使在燃料 切断后恢复运转时也要尽最大的可能使未燃烧的空气(即新鲜空气) 不被送到排气通路18。因此，如果新鲜空气在进气门32开始被再次 驱动时被吸入所述气缸，理想的是使所述新鲜空气燃烧。为了燃烧被 吸入例如本示例实施方式的汽缸的进气口喷射式内燃发动机10中的 气缸的新鲜空气，必须与所述新鲜空气一起将燃料供给至所述气缸。 为了将燃料供给至所述气缸，可以在进气冲程的中途从燃料喷射阀28 喷射燃料，M促进燃料雾化状况等角度考虑，通常需要在进气门32 打开前在排气冲程期间将燃料喷射到进气口内。亦即，在进气门32要
所述气缸的进气口内。
(2) 通常，紧接在燃料切断后的运转恢复之后，燃烧容易不稳定。 在本示例实施方式的情况中，如上i^E燃料切断期间在每个气缸中都
存留有燃烧废气。如果所述气釭中的燃烧废气在进气门32开始被再次 驱动时流出至所述进气口 (即进气通路16)，所述燃烧废气将在进气 冲程时再次流入所述气釭。如果发生该情况，空燃比中的燃烧废气的 百分比将会增加，从而将会对燃烧造成不利影响，并且在最坏的情况 下将会导致失火。为了避免这种情况，必须尽最大的可能将所述气釭 中的燃烧废气在燃料切断结束后的第一个进气冲程之前排出至排气通 路18。
(3) 当气门以图7所示的方式停止时并且第一马达60和第二马 达68在燃料切断后运转恢复时开始正向再次运转时，如上所述#4气 缸或#3气釭的进气门32首先打开。因此，如果第一马达60和第二马 达68仅正向运转，可选择作为重新工作的气缸的气釭自然会被限制。 另一方面，如果运转恢复时第一马达60和第二马达68反向运转，#1 气釭或#2气釭的进气门32也可首先打开。然而，从减少作用在第一 马达60和第二马达68上的负荷的角度考虑，优选的是所述马达不经 常枕良向驱动。
因此，如果第一马达60和第二马达68仅正向旋转，将会首先打 开的进气门32是#4气缸或#3气缸的进气门，所以重新工作的气釭必 须是这两个气釭之一。如果#4气釭是重新工作的气釭，则基于点火顺 序下一个执行进气冲程的气缸将是#2气釭。然而，为了使#2气釭的进 气门32首先打开，第二马达68必须反向运转。因此，#4气釭不能够 是重新工作的气釭。另一方面，如果#3气釭是重新工作的气釭，则下 一个执行进气冲程的气釭将是#4气釭，所以#4气缸的进气门32可通 过第一马达60正向运转打开。
这样，当所述气门以图7所示的方式停止时，在可变气门驱动设 备34和38 ^L再次驱动时通过仅正向运转的马达82、第一马达60和 第二马达68首先执行进气冲程的气缸是#3气缸。该示例实施方式中， 在可变气门驱动设备34和38被再次驱动时通过仅正向运转的马达82 、 60和68首先执行进气冲程的气釭将被称为"推荐的重新工作的气釭"。然而，如果所述气门以非图7所示的方式停止，另一个气缸会是推荐 的重新工作的气缸。
下文将参照图10描述在成为推荐的重新工作的气釭的#3气缸作 为重新工作的气釭的情况下，在燃料切断后恢复运转时为再次开始执 行燃料喷射和驱动所述气门而进行的控制情况。图10和图11 (图11 将在后面描述)中，水平轴线代表所述曲柄角，两端都带箭头的实线 表示进气门32是打开的，两端都带箭头的虚线表示排气门36是打开 的，正如图7所示的一样。此外，带阴影线的部分表示正在执行燃料 喷射。
这里，如图10所示，当#1和#4气缸处于TDC并且#2和#3气缸 处于BDC时，输出燃料切断后恢复运转的指令(以下称为"重新工作 指令")。紧接在输出该重新工作指令之后，#3气缸内的活塞12上升 使得#3气釭内的燃烧废气排入排气通路18。亦即，#3气缸执行排气 冲程。在#3气缸的该排气冲程期间，再次开始#3气釭的燃料喷射。亦 即，燃料从#3气釭的燃料喷射阀28喷入所述进气口内。
此外，在#3气缸的排气冲程的最后阶段期间，驱动排气凸轮轴76 的马达82开始再次运转4吏得#3气釭的排气门36关闭。相应地，第二 马达68开始正向再次运转使得#3气缸的进气门32打开。由此，#3气 釭执行恢复运转后的第一进气冲程。此时，燃料已经喷入#3气缸的进 气口所以含有该燃料的空燃混合物可被^1^#3气釭。因此，这种情况 下被^1^#3气缸的气体可在燃烧后被传送至排气通路18。相应地，新 鲜空气将不会被传送至催化剂26所以可抑制催化剂26的劣化。
当恢复运转后首先在#3气釭内执行进气冲程时，在#4气缸内执行 排气冲程。在该排气冲程期间，燃料切断期间在#3气釭和#4气釭之间 进行气体交换的燃烧废气从#4气釭排出至排气通路18。因此，新鲜空 气将不会被传送至催化剂26所以可抑制催化剂26的劣化。此外，在 该排气冲程期间，燃料从#4气釭的燃料喷射阀28喷射在进气口内。 在排气冲程结束后，#4气缸的排气门36关闭并且第一马达60正向再 次运转使得#4气缸的进气门32打开。由此，#4气缸执行恢复运转后 的第一进气冲程，并且含有所述燃料的空燃混合物被吸入所述气缸。 这里，被^1^#4气釭的气体在燃烧后被传送至排气通路18。因此，新 鲜空气不会被传送至催化剂26，从而能够使催化剂26的劣化得到抑 制。
接下来，根据点火顺序，同样地对#2气缸和#1气釭按顺序再次执 行燃料喷射和驱动排气门36和进气门32。当运转恢复后在#2和#1气 缸内最初执行排气冲程时，燃料切断期间截留在这些气缸内的燃烧废 气排出至排气通路18。同样，运转已恢复后在第一进气冲程时被^ #2和#1气缸内的气体在燃烧后被传送至排气通路18。这样，新鲜空 气不^^从#2和#1气釭传送至催化剂26所以可抑制催化剂26的劣化。
同样，如上所述，在该示例实施方式中，当每个气釭的排气门36 和进气门32开始被再次驱动时，排气门36关闭的时间比正常的早并 且进气门32打开的时间比正常的晚。由此，排气门36和进气门32都 打开的重叠期比正常的短(所述缩短的期间也包括才艮本不重叠)。因此， 可抑制所述气缸内和排气通路18内的燃烧废气回流至进气通路16。 由此，所述燃烧废气不会再次流入所述气缸所以可抑制运转恢复后的 不良燃烧和失火。
如以上参照图10所述，可通itxt是推荐的重新工作的气缸(即这 种情况中的#3气釭)的重新工作的气缸恢复运转而在运转恢复时防止 新鲜空气iiAjl化剂26。由此，可抑制催化剂26的劣化。此外，不 需要反向运转可变气门驱动设备34和38的第一马达60、第二马达68 或马达82,所以可避免产生通过使它们反向运转而会施加于其上的负 荷。
当在以图10中的实线箭头标示的时间点输出重新工作指令时，通 过<^1推荐的重新工作的气釭的#3气釭作为重新工作的气釭而无延迟 地从而快速地使运转得以恢复。
反之，取决于所述重新工作指令输出的时间，如果#3气釭是重新 工作的气缸，则运转可能会延迟恢复。例如，可能会存在这样的情况， 其中重新工作指令在以图10中的虚线箭头标示的时间点即在#1和#4 气釭处于BDC并且#2和#3气釭处于TDC时输出。在这种情况下，#3 气釭在所述指令输出时处于TDC，所以如果马达82和第二马达68在 该时点被再次驱动而使得#3气缸的排气门36关闭并且#3气釭的进气 门32打开，则可在#3气釭内执行进气冲程。然而，如果空气在此时 被pil^，则不含燃料的空气被pAy^3气釭，4吏得空气不能够燃烧并且
最终导致作为新鲜空气而排出至排气通路18。因此，从抑制催化剂26 劣化的角度考虑，空气不应该在此时被^#3气釭。相应地，即使在 以所述虚线箭头标示的时间点输出了重新工作指令，也需要等到所述 曲柄角前进360°CA并且与在以所述实线箭头标示的时间点输出重新 工作指令时相同的时间点使空气吸入弁3气缸。
这样，当重新工作指令在以图10中的虚线箭头标示的时间输出时， 运转恢复的时间与当重新工作指令在以实线箭头标示的时间输出时运 转恢复的时间相同，而与重新工作指令的输出比以实线箭头标示的时 间早180。CA的事实无关。亦即，运转在大约180。CA的延迟后恢复。
当重新工作指令在以图10中的虚线箭头标示的时间输出时，通过 使#4气缸一而不是^A推荐的重新工作的气缸的弁4气釭一成为重新 工作的气缸可使运转无延迟地恢复。通过在第二马达68开始被再次驱 动时使其反向运转，能够使所述#4气缸成为重新工作的气缸。下面， 将参照图11描述在#4气釭作为重新工作的气缸的情况下，在燃料切断 后恢复运转时为恢复燃料喷射并开始再次驱动气门而进行的控制情 况。
图11中，重新工作指令在#1和#4气釭处于BDC并且#2和#3气 缸处于TDC时输出。亦即，重新工作指令在与图10中的以虚线箭头 标示的时间相同的时间输出。在这种情况下，当输出重新工作指令时， 驱动排气凸轮轴76的马达82首先开始正向再次运转。由此，#3气釭 的排气门36关闭从而仅有#4气釭的排气门36是打开的。此时，#4气 釭内的活塞12上升使得在弁4气缸内执行排气冲程。在该排气冲程期 间，在燃料切断期间在#3气缸和#4气缸之间进行气体交换的燃烧废气 从#4气缸排至排气通路18。因此，新鲜空气未被传送至催化剂26所 以可抑制催化剂26的劣化。此外，#4气釭中的燃料喷射在#4气釭的 排气冲程期间恢复。亦即，燃料从#4气缸的燃料喷射阀28喷入进气 口内。
在#4气缸的排气门36随着该气釭的排气冲程的结束而关闭后，第 一马达60开始正向再次运转使得#4气釭的进气门32打开。由此，#4 气缸执行运转恢复后的第一进气冲程。此时，燃料已经喷入#4气釭的 进气口内，所以含有燃料的空燃混合物可被PiU^幷4气缸。因而，被吸 入#4气釭的气体可在燃烧后被传送至排气通路18。因此，新鲜空气不
会被传送至催化剂26所以可抑制催化剂26的劣化。
当#4气釭执行运转恢复后的第一进气冲程时，在#2气釭内执行排 气冲程。在该排气冲程中，在燃料切断期间截留在所述气缸内的燃烧 废气被排至排气通路18。因此，新鲜空气不会^L传送至催化剂26所 以可抑制催化剂26的劣化。
此外，在#2气釭的排气冲程期间，燃料从#2气釭的燃料喷射阀28 喷入进气口内。随着该排气冲程的结束，#2气釭的排气门36关闭并 且第二马达68开始反向再次运转。第二马达68的该反向运转使进气 凸轮轴54旋转预定角度从而打开#2气釭的进气门32。由此，#2气釭 执行运转恢复后的第 一进气冲程，使得含有燃料的空燃混合物被吸入 所述气釭。在该进气冲程期间，第二马达68运转的方向与正向相^jf吏 得随着该进气冲程的结束#2气釭的进气门32关闭。此后，第二马达 68继续正向运转。由此，这里，通过首先使第二马达68开始反向运 转，可首先打开#2气釭而不^J3气缸的进气门32。在#2气缸的运转 恢复后的第 一进气冲程期间被吸入该气缸的气体在燃烧后被传送至排 气通路18。因此，新鲜空气不会被传送至催化剂26所以可抑制催化 剂26的劣化。
接下来排气门36和进气门32开始被再次驱动，并且根据点火顺 序，按顺序同样地为#1和#3气釭恢复燃料喷射。没有新鲜空气从#1 或#3气釭传送至催化剂26所以可抑制催化剂26的劣化。
即使在以图11所示的方法开始从#4气釭进行运转恢复的情况下， 当每个气釭的排气门36和进气门32开始被再次驱动时，排气门36关 闭的时间也比正常的早并且进气门32打开的时间比正常的晚，正如图 10所示的情况一样。相应地，其中排气门36和进气门32同时打开的 气门重叠期可比正常的短，这抑制了气釭内和排气通路18内的燃烧废 气回流至进气通路16内。由此，所述燃烧废气将不会再次流入所述气 缸所以可抑制运转恢复后的不良燃烧和失火。
如以上参照图11所述，如果第二马达68在其开始再次运转时反 向运转，可以将#4气釭而不是#3气釭作为重新工作的气釭而在燃料切 断后4吏运转恢复。然后当重新工作指令在#1和#4气缸处于BDC并且 #2和#3气缸处于TDC时输出时，通过使#4气釭成为重新工作的气釭
可使运转无延迟地恢复。此外，即使#4气釭是重新工作的气釭，新鲜 空气也不会在运转恢复时传送至催化剂26，所以可如同#3气缸是重新 工作的气缸时一样抑制催化剂26的劣化。
在本说明书的下文中，当可变进气门驱动设备34被再次驱动时， 在第一马达60或第二马达68被允许反向运转时将会在其中执行第一 进气冲程的气釭将称为"可重新工作的气釭"。亦即，前面的示例中， #4气釭是可重新工作的气缸。然而，如果所述气门是以不同于图7所 示的方式停止，则另一个气缸可以是可重新工作的气缸。此外，可以 有多个可重新工作的气缸。
燃料切断后气缸运转以两种方式中的其一恢复，即自然重新工作 或受迫重新工作。自然重新工作是当所述气釭随着车辆速度降低而发 动^it度NE降低至预定的重新工作转速(例如1100rpm)时恢复运 转时的重新工作方式。而受迫重新工作则是当所述气缸在驾驶员请求 加速即在驾驶员a加速器踏板时恢复运转时的重新工作方式。
对于自然重新工作，当发动feUL NE i^it降低时，从可靠地避 免发动机熄火的角度考虑，优选的是尽可能快速地使运转恢复。此夕卜， 对于受迫重新工作，当加速器踏板被快速 时，可确定驾驶员请求 突然加速，优选的是尽可能快速地使运转恢复。在这些情况下，优选 的是不发生延迟，即使如上所述的大约180°CA的延迟也不发生。另 一方面，如果不是所述的情况，即运转不需要快速恢复，则恢复运转 中大约180°CA的延迟不会成为问题。
鉴于此，对于该示例实施方式，当不需要快速恢复运转时，无论 所述曲柄角如何，都使所述推荐的重新工作的气釭(在所述情况下是 #3气釭)成为重新工作的气缸。当运转开始从所述推荐的重新工作的 气釭恢复时，不需务使可变进气门驱动设备的第一马达60和第二马达 68反向运转，所以可避免产生由于使它们反向运转而施加在这些马达 上的负荷。
另一方面，当情形要求运转快速恢复时，在所述重新工作指令输 出时基于所述曲柄角从所述推荐的重新工作的气缸(在所述情况下是 #3气缸)和可重新工作的气釭(在所述情况下是#4气釭)中选择其中 可发生燃烧最快的气缸作为重新工作的气釭。现在将参照图12更详细
地描述以上所述的气门停止方式的示例。当重新工作指令在所述曲柄
角处于#1和#4气缸的TDC前后卯。CA以及#2和#3气缸的BDC前后 90°CA的范围内时输出时，从#3气缸开始的重新工作将允许燃烧最快 地再次开始，如图IO所示。因此在这种情况下，如图12所示，4吏#3 气缸成为重新工作的气缸。反之，当重新工作指令在所述曲柄角处于 #1和#4气缸的BDC前后卯。CA以及#2和#3气缸的TDC前后90。CA 的范围内时输出时，从#4气缸开始的重新工作将允许燃烧最快地再次 开始，如图ll所示，因此在这种情况下，如图12所示，使#4气釭成 为重新工作的气缸。这种控制在下文中将称为"快速重新工作"。
这样，根据该示例实施方式，当情形要求运转快速恢复时，执行 快速重新工作使得不管重新工作指令在什么时间输出运转都能无延迟 地恢复。此外，当运转不需要快速恢复时，则使所述推荐的重新工作 的气缸优先于所述可重新工作的气缸，从而使所述推荐的重新工作的 气缸成为重新工作的气釭，这样减少了反向驱动可变进气门驱动设备 34的第一马达60和第二马达68的频度。由此，可减少由于4吏它们反 向运转而将施加在这些马达上的负荷。
示例实施方式的具体程序
图13是为了实现前述功能而由示例实施方式中的ECU40执行的 程序的流程图。该程序以预定循环…例如在曲轴24旋转一周内进行多 次一反复执行。
根据图13所示的程序，首先确定是否执行了燃料切断(步骤100 )， 如果没有执行燃料切断，则该程序循环立即结束。如果执行了燃料切 断，则获取进气门32和排气门36的停止位置即进气凸轮轴52和54 以及排气凸轮轴76的停止位置(步骤102)。可基于例如从凸轮角传 感器84、 86和88的输出或基于来自第一马达60、第二马达68和马 达82的信号而获取这些停止位置。
继续，基于在步骤102中获得的进气凸轮轴52和54及排气凸轮 轴76的停止位置信息而从#1至#4气缸中确定推荐的重新工作的气釭 (例如#3气釭)(步骤104 )。此外在步骤104中，基于上述停止位置 信息还确定当第一马达60和第二马达68在被再次驱动时而反向运转 时的可重新工作的气缸(例如#4气缸)。
接下来，基于从曲柄角传感器42的输出获得当前曲柄角(步骤 106 )，并且基于所获得的当前曲柄角从所述推荐的重新工作的气釭和 可重新工作的气缸中确定在恢复运转时其中可最快发生燃烧的气缸 (下文称为"最快的可重新工作的气釭")(步骤108)。例如，在图12 所示的示例中，如果当前曲柄角处于#1和#4气釭的TDC前后90° CA 以及#2和#3气釭的BDC前后90°CA的范围内，则确定#3气缸为最快 的可重新工作的气釭。另一方面，如果当前曲柄角处于#1和#4气缸的 BDC前后卯。CA以及#2和#3气缸的TDC前后卯。CA的范围内，则 选##4气缸为最快的可重新工作的气缸。
此外，在步骤108中，还确定出与所确定出的最快的可重新工作 的气缸对应的第一马达60和第二马达68再次被驱动时的旋转方向。 例如，在图12所示的示例中，当确定出#3气缸是所述最快的可重新 工作的气缸时，则确定第一马达60和第二马达68都将正向运转。另 一方面，当确定出#4气缸是所述最快的可重新工作的气缸时，则确定 第一马达60将正向运转而第二马达68将反向运转。
继续，接着确定重新工作指令是否已经输出(步骤110)。如果还 未输出重新工作指令，则该程序循环立即结束。然而，如果已经输出 重新工作指令，则确定该重新工作指令基于自然重新工作还是基于受 迫重新工作(步骤112 )。
如果在步骤112中确定所述重新工作指令基于自然重新工作，则 确定每单位时间发动fel度NE中的变化量ANE是否小于预定的确定 值p (步骤114)。如果确定所述变化量等于或大于所述确定值p，则 意味着发动M度NE的减小(即减速)较小并且不用担心发动机熄 火从而可确定出不需要快速重新工作。反之，如果变化量ANE小于确 定值P,则意味着发动M度NE的减小(即减速)较大从而确定所述 情形要求快速重新工作以可靠地避免发动机熄火。
另一方面，如果在步骤112中确定所述重新工作指令基于受迫重 新工作，则确定每单位时间加速器踏板的膝皆量(A pedal)是否大于 预定的确定值ot (步骤116 )。如果确定Apedal等于或小于所述确定值 a,则意味着所述加速器踏板的 速率较慢并且驾驶员所需的加速程 度较小从而可确定出所述情形不要求快速重新工作。反之，如果A pedal大于所述确定值a，则意味着所述加速器踏板的員速率较快并
且驾驶员所需的加速程度较大从而可确定出所述情形要求快速重新工 作。
这样，当在步骤114中变化量ANE等于或大于所述确定值p或者 在步骤116中Apedal等于或小于所述确定值a时，则不需要快速重新 工作。因此，在这些情况下，将在步骤104中确定出的推荐的重新工 作的气缸最终确定为重新工作的气缸，并且从所述推荐的重新工作的 气缸开始恢复运转(步骤118 )。在步骤118中执行的恢复燃料喷射和 再次驱动气门的过程与上述图IO所示的过程相同，所以在此省略对其 的描述。此外，当运转在此时恢复时，则如上所述地执行通过提早关 闭排气门36和推迟打开进气门32来缩短气门重叠期的过程(步骤 120 )。
另一方面，当在步骤114中变化量ANE小于所述确定值p或者在 步骤116中Apedal大于所述预定值a时，则需要快速重新工作。因此， 在这些情况下，获取与在步骤108中选择的最新的最快的可重新工作 的气缸有关的信息(步骤122)。该最新的最快的可重新工作的气缸被 最终确定为重新工作的气缸，并且基于在步骤108中确定出的第一马 达60和第二马达68的旋转方向从当前最快的可重新工作的气釭开始 恢复运转(步骤124 )。例如，当#3气缸(即所述推荐的重新工作的气 缸)是当前最快的可重新工作的气缸时，则通过使笫一马达60和第二 马达68都开始正向运转来执行图10所示的恢复燃料喷射及再次驱动 所述气门的过程。反之，例如，当斜气缸(即可重新工作的气缸)是 当前最快的可重新工作的气缸时，则通过^f吏笫一马达60开始正向运转 并且使第二马达68开始反向运转来执行图11所示的恢复燃料喷射和 再次驱动所述气门的过程。
即使在运转开始从最快的可重新工作的气釭恢复时，也要与步骤 120 —样执行通过提早关闭排气门36并且推迟打开进气门32而缩短 气门重叠期的过程(步骤126)。当燃烧稳定时，取消通过步骤120或 步骤126中的过程来缩短气门重叠期的控制。例如，其正时可按如下 方式设定。通常，在运转恢复后的片刻，执行参考基准点火正时改变 点火正时的控制以校正扭矩。在该点火正时控制结束时可结束对缩短 气门重叠期的控制。
根据上述图13所示的程序，燃料切断期间可在所述重新工作指令 输出前基于所述曲柄角提前设定取决于所述曲柄角而连续变化的最快 的可重新工作的气釭。因此，在需要快速重新工作时，可在重新工作 指令输出时立即从最快的可重新工作的气缸开始进行恢复运转的过 程。由此，可更好地抑制恢复运转中的延迟。
上述示例实施方式描述了一种其中燃料喷入进气口的进气口喷射 式内燃发动机的控制设备。然而本发明不限于此，并且也可应用于其 中燃料直接喷入气釭内的缸内直喷式内燃发动机。
此外，在上述示例实施方式中，驱动排气凸轮轴76的马达82总 是仅正向运转，而从不反向运转。然而，根据本发明的另一示例实施 方式，驱动排气门76的马达82也可反向旋转。
此外，在上述示例实施方式中，从两个气缸中确定最快的可重新 工作的气釭。然而，根据另一示例实施方式，也可从三个或更多气缸 中确定最快的可重新工作的气缸。
在上述示例实施方式中，所述第一方面中的"燃料切断装置"通 it^E内燃发动机10内执行燃料切断的ECU40来实现。所述第一、第 十二和第十三方面中的"气门停止装置"通过以基于图7至9所述的 方式停止可变进气门驱动设备34和可变排气门驱动设备38的ECU40 来实现。所述第一方面中的"重新工作的气釭确定装置"通过执行步 骤102、 104、 112至118、 122和124中的过程的ECU40来实现。所 述第一方面中的"气门驱动重启装置"通过以基于图10和11所述的 方式开始再次驱动可变进气门驱动设备34和可变排气门驱动i殳备38 的ECU40来实现，并且所述第一方面中的"燃料喷射重启装置"通过 以基于图10和11所述的方式重启燃料喷射的ECU40来实现。
此外，在上述示例实施方式中，第一马达60、第二马达68和马 达82对应于所述第三和第四方面中的电动马达。此外，所述第二、第 三和第四方面中的"推荐的重新工作的气釭确定装置"通过在步骤104 的过程中确定出推荐的重新工作的气釭的ECU40来实现，并且所述第 四方面中的"最终确定装置"通过执行步骤112至118、 122和124中 的过程的ECU40来实现。
此外，在上述示例实施方式中，所述第八和第十一方面中的"最 快的可重新工作的气釭确定装置"通过在步骤106和108的过程中确
定出最快的可重新工作的气缸的ECU40来实现。所述"旋转方向确定 装置"通过在步骤108的过程中确定出第一马达60和第二马达68的 旋转方向的ECU40来实现。所述第九方面中的"气门重叠缩短装置" 通过执行步骤120和126中的过程的ECU40来实现，并且所述第十一 方面中的"用于将最快的可重新工作的气缸^L定为重新工作的气缸的 装置"通过执行步骤122和124中的过程的ECU40来实现。
修改示例
在上述示例实施方式中，借助马达直接驱动所述凸轮轴的可变进 气门驱动设备34和可变排气门驱动设备38被用作用于驱动进气门32 和排气门36的设备。然而，可应用于本发明的可变气门驱动设备不限 于上述结构。例如，所述可变气门驱动设备也可以使用电磁驱动阀， 所述电磁驱动阀使用电磁力驱动进气门或排气门。
此外，在上述示例实施方式中，为了方便起见所描述的内燃发动 机是一种直列四缸内燃发动机。然而，可应用于本发明的内燃发动机 不限于这种构形。
尽管已参照其示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应该理 解本发明不限于所述示例性实施方式或构造。相反，本发明意在覆盖 各种修改和同等装置。此外，尽管已以各种示例性组合和构形示出了 示例性实施方式的各种元件，但是包括更多、更少或仅有单个元件的 其他组合或构形也在本发明的精神和范围之内。
权利要求
1. 一种内燃发动机(10)的控制设备，所述内燃发动机包括:可变气门驱动设备(34、38)，其选择性地驱动和停止具有多个气缸的所述内燃发动机的进气门(32)和排气门(36)；燃料切断装置(40)，其用于在燃料切断执行条件得到满足时在所述内燃发动机(10)内执行燃料切断；以及气门停止装置，其用于停止所述可变气门驱动设备(34、38)使得在所述燃料切断期间每个气缸内的所述进气门(32)和所述排气门(36)至少之一保持关闭，其特征在于所述内燃发动机的控制设备包括:重新工作的气缸确定装置，其用于基于所述可变气门驱动设备(34、38)的停止位置和曲柄角至少之一确定在燃料切断后运转恢复时首先重启燃料喷射的重新工作的气缸；气门驱动重启装置，其用于在燃料切断后运转恢复时开始再次驱动所述可变气门驱动设备(34、38)使得留在所确定出的重新工作的气缸内的燃烧废气在运转恢复后在所述重新工作的气缸内执行第一进气冲程前排入排气通路(18)；以及燃料喷射重启装置，其用于在所述重新工作的气缸内重启燃料喷射使得在所述重新工作的气缸恢复运转后在所述第一进气冲程期间吸入所述重新工作的气缸的新鲜空气能够被燃烧。
2. 如权利要求1所述的内燃发动机(10)的控制设备，其中所述 重新工作的气釭确定装置包括推荐的重新工作的气釭确定装置，其用于基于在所述燃料切断期间所述可变气门驱动设备(34、 38)的所述停止位置确定推荐的重新工作的气缸。
3. 如权利要求1所述的内燃发动机(10)的控制设备，其中所述 可变气门驱动设备(34、 38 )由驱动所述进气门(32 )和所述排气门(36) 至少之一的电磁驱动阀形成。
4. 如权利要求1所述的内燃发动机(10)的控制设备，其中所述 可变气门驱动设备(34、 38 )具有至少一个以旋转方式驱动凸轮轴(52、 54)的电动马达(60、 68)，并且所述重新工作的气釭确定装置包括推 荐的重新工作的气釭确定装置，其用于在燃料切断后运转恢复时当所述 气缸的气门开始被再次驱动时所述电动马达(60、 68)仅正向旋转的条 件下基于所述凸轮轴(52、 54)的停止位置将首先执行进气冲程的气釭 确定为推荐的重新工作的气釭。
5.如权利要求1所述的内燃发动机(10)的控制设备，其中所述 可变气门驱动设备(34、 38 )具有至少一个以旋转方式驱动凸轮轴(52、 54)的电动马达(60、 68)，并且所述重新工作的气釭确定装置包括i) 推荐的重新工作的气釭确定装置，其用于在燃料切断后运转恢复时当所 述气釭的气门开始被再次驱动时所述电动马达(60、 68)仅正向旋转的 条件下基于所述凸轮轴(52、 54)的停止位置将首先执行进气冲程的气 缸确定为推荐的重新工作的气釭；ii)可重新工作的气釭确定装置，其述电动马达(60、 68)被允许反向旋转时基于所述凸轮轴(52、 54)的 所述停止位置将首先执行进气冲程的气釭确定为可重新工作的气缸；以 及iii)最终确定装置，其用于从所述推荐的重新工作的气缸和所述可重 新工作的气缸中确定一个气釭作为所述重新工作的气釭。
6.如权利要求5所述的内燃发动机(10)的控制设备，其中所述 最终确定装置将所述推荐的重新工作的气缸优先于所述可重新工作的 气缸确定为所述重新工作的气缸。
7.如权利要求6所述的内燃发动机(10)的控制设备，其中所述 最终确定装置在燃料切断后应该快速恢复运转的预定情形下基于所述 曲柄角从所述推荐的重新工作的气缸和所述可重新工作的气缸中确定 能够首先重启燃烧的气釭为所述重新工作的气釭，并且在非所述预定情 形的情形下不论所述曲柄角如何都确定所述推荐的重新工作的气缸为 所述重新工作的气釭。
8.如权利要求7所述的内燃发动机(10)的控制诏:备，其中所述 预定情形包括以下情形中的至少一种由于发动M度等于或小于预定 的重新工作速度而引起的自然重新工作的情况下发动机速度的减小等 于或大于预定值的情形，以及由于输出加速请求而引起的受迫重新工作 的情况下所需的加速度等于或大于预定值的情形。
9. 如权利要求5至8中任一项所述的内燃发动机(10 )的控制设 备，进一步包括最快的可重新工作的气釭确定装置，其用于基于所述曲柄角从所述 推荐的重新工作的气缸和所述可重新工作的气缸中确定能够首先重启 燃烧的最快的可重新工作的气釭；以及旋转方向确定装置，其用于确定在将所述最快的可重新工作的气釭 作为所述重新工作的气缸的情况下在燃料切断后运转恢复时所述马达 (60、 68)开始被再次驱动时的旋转方向。
10. 如权利要求1至9中任一项所述的内燃发动机(10 )的控制设 备，进一步包括气门重叠缩短装置，其用于在燃料切断后运转恢复时使气门重叠期 与正常情况相比缩短，其中同一气釭的所述排气门(36)和所述进气门 (32)在所述气门重叠期期间都打开。
11. 如权利要求10所述的内燃发动机(10)的控制设备，其中所 述气门重叠缩短装置消除所述气门重叠期。
12.如权利要求10或11所述的内燃发动机(10 )的控制设备，其 中所述气门重叠缩短装置在燃料切断后运转恢复后当被执行以校正扭 矩的点火正时控制结束时取消所述气门重叠期的缩短。
13.如权利要求1至12中任一项所述的内燃发动机(10)的控制设备，其中所述最快的可重新工作的气釭确定装置在曲轴旋转一周期间 基于所述曲柄角反复确定能够首先重启燃烧的最快的可重新工作的气 缸，并且所述重新工作的气釭确定装置包括所述最快的可重新工作的气 缸确定装置以及用于将在输出重新工作指令时由所述最快的可重新工 作的气缸确定装置所确定的气釭设定为所述重新工作的气釭的装置。
14.如权利要求1至13中任一项所述的内燃发动机(10)的控制 设备，其中在所述燃料切断期间所述气门停止装置停止驱动所述可变气 门驱动设备(34、 38)使得每个气缸中的所述进气门(32)保持关闭并 且没有新鲜空气留在任何气缸内。
15. 如权利要求1至14中任一项所述的内燃发动机(10)的控制 设备，其中在所述燃料切断期间所述气门停止装置停止驱动所述可变气 门驱动设备(34、 38)，使得通过在活塞(12)总是以相反方向移动的 至少一对气缸内使所述进气门(32)保持关闭并使所述排气门(36)保 持打开，燃烧废气通过所述排气通路(18)在该对气缸之间流通。
16. 如权利要求15所述的内燃发动机(10)的控制设备，其中该 对气^f艮据所述燃料切断的开始正时而改变。
17. 如权利要求1至16中任一项所述的内燃发动机(10)的控制 设备，其中所述重新工作的气缸确定装置从所述排气门(36)在所述燃 料切断期间保持打开的气釭中确定一个气釭为所述重新工作的气缸。
18. —种内燃发动机(10)的控制方法，所述内燃发动机包括可 变气门驱动设备(34、 38)，其选择性地驱动和停止具有多个气缸的所 述内燃发动机的进气门(32)和排气门(36);燃料切断装置(40)，其 用于在燃料切断执行M得到满足时在所述内燃发动机(10 )内执行燃 料切断；以及气门停止装置，其用于停止所述可变气门驱动i殳备(34、 38)使得每个气缸内的所述进气门(32)和所述排气门(36)至少之一 在所述燃料切断期间保持关闭，所述内燃发动机的控制方法包括以下步骤基于所述可变气门驱动设备(34、 38)的停止位置和曲柄角至少之 一确定在燃料切断后运转恢复时首先重启燃料喷射的重新工作的气釭；在燃料切断后运转恢复时开始再次驱动所述可变气门驱动设备 (34、 38)使得留在所确定出的重新工作的气缸内的燃烧废气在运转恢 复后在所述重新工作的气缸内执行第一进气冲程前排入排气通路(18); 以及在所述重新工作的气缸内重启燃料喷射使得在所述重新工作的气 缸恢复运转后在所述第 一进气冲程期间吸入所述重新工作的气缸的新 鲜空气能够，烧。
19.如权利要求18所述的内燃发动机(10)的控制方法，其中基 于所述燃料切断期间所述可变气门驱动设备(34、 38)的所述停止位置 确定推荐的重新工作的气缸。
20.如权利要求18所述的内燃发动机(10)的控制方法，其中所 述可变气门驱动设备(34、 38 )具有至少一个以旋转方式驱动凸轮轴(52、 54)的电动马达(60、 68)，并且在燃料切断后运转恢复时当所述气釭 的气门开始被再次驱动时所述电动马达(60、 68)仅正向旋转的条件下 基于所述凸轮轴(52、 54)的停止位置将首先执行进气冲程的气釭确定 为推荐的重新工作的气缸。
21.如权利要求18所述的内燃发动机(10)的控制方法，其中所 述可变气门驱动设备(34、38 )具有至少一个以旋转方式驱动凸轮轴(52、 54)的电动马达(60、 68);在燃料切断后运转恢复时当所述气釭的气 门开始被再次驱动时所述电动马达(60、 68 )仅正向旋转的条件下基于 所述凸轮轴(52、 54)的停止位置将首先执行进气冲程的气缸确定为推 荐的重新工作的气缸；在燃料切断后运转恢复时当所述气釭的气门开始 被再次驱动时所述电动马达(60、 68)被允许反向旋转时基于所述凸轮轴(52、 54)的所述停止位置将首先执行进气冲程的气缸确定为可重新 工作的气釭；并JL^所述推荐的重新工作的气缸和所述可重新工作的气 缸中确定一个气釭为所述重新工作的气釭。
22. 如权利要求21所述的内燃发动机(10)的控制方法，其中将 所述推荐的重新工作的气缸优先于所述可重新工作的气缸确定为所述 重新工作的气釭。
23. 如权利要求22所述的内燃发动机(10)的控制方法，其中在 燃料切断后应该快速恢复运转的预定情形下基于所述曲柄角从所述推 荐的重新工作的气缸和所述可重新工作的气缸中确定能够首先重启燃 烧的气缸为所述重新工作的气釭，并且在非所述预定情形的情形下不论 所述曲柄角如何都确定所述推荐的重新工作的气缸为所述重新工作的 气缸。
24. 如权利要求23所述的内燃发动机(10)的控制方法，其中所 述预定情形包括以下情形中的至少一种由于发动fel;变等于或小于预 定的重新工作速度而引起的自然重新工作的情况下发动机速度的减少 等于或大于预定值的情形，以及由于输出加速请求而引起的受迫重新工 作的情况下所需的加速度等于或大于预定值的情形。
25. 如权利要求21至24中任一项所述的内燃发动机(10 )的控制 方法，进一步包括以下步骤基于所述曲柄角从所述推荐的重新工作的气缸和所述可重新工作 的气缸中确定能够首先重启燃烧的最快的可重新工作的气缸；以及确定在将所述最快的可重新工作的气缸作为所述重新工作的气缸 的情况下在燃料切断后运转恢复时所述马达(60、 68)开始^L再次驱动 时的旋转方向。
26. 如权利要求18至25中任一项所述的内燃发动机(10 )的控制 方法，进一步包括以下步骤在燃料切断后运转恢复时使气门重叠期与正常情况相比缩短，其中 同一气釭的所述排气门(36)和所述进气门(32)在所述气门重叠期期 间都打开。
27. 如权利要求26所述的内燃发动机(10)的控制方法，其中所 述气门重叠期被消除。
28.如权利要求26或27所述的内燃发动机(10 )的控制方法，其 中在燃料切断后运转恢复后当被执行以校正扭矩的点火正时控制结束 时所述气门重叠期的缩短祐^取消。
29.如权利要求18至28中任一项所述的内燃发动机(10 )的控制 方法，其中在曲轴旋转一周期间基于所述曲柄角反复确定能够首先重启 燃烧的最快的可重新工作的气缸，并且将在输出重新工作指令时确定为 所述最快的可重新工作的气釭的气釭设定为所述重新工作的气釭。
30.如权利要求18至29中任一项所述的内燃发动机(10 )的控制 方法，其中在所述燃料切断期间所述可变气门驱动设备(34、 38)停止 被驱动使得每个气釭内的所述进气门(32)保持关闭并且没有新鲜空气 留在任何气釭内。
31.如权利要求18至30中任一项所述的内燃发动机(10 )的控制 方法，其中在所述燃料切断期间所述可变气门驱动i殳备(34、 38)停止 被驱动，使得通过在活塞(12)总是以相反方向移动的至少一对气缸内 使所述进气门(32)保持关闭并使所述排气门(36)保持打开，燃烧废 气通过所述排气通路(18 )在该对气缸之间流通。
32.如权利要求31所述的内燃发动机(10)的控制方法，其中该 对气^t艮据所述燃料切断的开始正时而改变。
33.如权利要求18至32中任一项所述的内燃发动机(10 )的控制 方法，其中从所述排气门(36)在所述燃料切断期间保持打开的气缸中 确定一个气釭为所述重新工作的气釭。
34. —种内燃发动机的控制设备，包括可变气门驱动设备，其选择性地驱动和停止具有多个气釭的所述内 燃发动机的进气门和排气门；燃料切断设备，其在燃料切断执行条件得到满足时在所述内燃发动 机内执行燃^7断；气门停止设备，其停止所述可变气门驱动i殳^f吏得在所述燃料切断 期间每个气缸内的所述进气门和所述排气门至少之一保持关闭；重新工作的气缸确定设备，其基于所述可变气门驱动设备的停止位 置和曲柄角至少之一确定在燃料切断后运转恢复时首先重启燃料喷射 的重新工作的气釭；气门驱动重启i史备，其在燃料切断后运转恢复时开始再次驱动所述 可变气门驱动设^H"吏得留在所确定出的重新工作的气缸内的燃烧废气 在运转恢复后在所述重新工作的气缸内执行第 一进气冲程前排入排气 通路；以及燃料喷射重启设备，其在所述重新工作的气缸内重启燃料喷射使得 在所述重新工作的气缸恢复运转后在所述第 一进气冲程期间吸入所述 重新工作的气缸的新鲜空气能够被燃烧。
全文摘要
燃料切断期间，基于进气门和排气门的停止位置确定推荐的重新工作的气缸和可重新工作的气缸(步骤104)。然后基于曲柄角从所述推荐的重新工作的气缸和所述可重新工作的气缸中确定最快的可重新工作的气缸(步骤108)。此外，还确定出当使所述最快的可重新工作的气缸成为重新工作的气缸时马达在可变气门驱动设备开始被再次驱动时的旋转方向。当重新工作指令输出时，在情形要求快速重新工作时运转从所述最快的可重新工作的气缸恢复(步骤124)。当情形不要求快速重新工作时运转从所述推荐的重新工作的气缸恢复(步骤118)。
文档编号F02D41/36GK101379283SQ200780004997
公开日2009年3月4日 申请日期2007年2月7日 优先权日2006年2月10日
发明者木户冈昭夫, 江崎修一, 锦织贵志 申请人:丰田自动车株式会社