用于内燃发动机的控制装置的制作方法

专利名称：用于内燃发动机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃发动机的控制装置，更具体地，涉及用于配有可变地设定气 门正时的可变气门机构的内燃发动机的控制装置。
背景技术：
用于配有可变气门机构的内燃发动机的控制装置是已知的，如例如在日本专利申 请公开No. 2001-355462 (JP-A-2001-355462)中所公开。根据相关技术的用于内燃发动机 的这种控制装置具有一种结构，其中当内燃发动机处于低速和低负载运转时执行排气门早 闭控制。在排气门早闭控制中，排气门关闭正时通过操作可变气门机构来执行。结果，在进 气上止点附近，出现其中进气和排气门均处于关闭状态(所谓的负重叠时段)的时间段，或 者已有的负重叠时段延长。在负重叠时段内，残留在各气缸中的废气被活塞的上升运动压缩为具有高温。因 此，在相关技术中，通过排气门早闭产生高温残留废气以及通过使用所述残留废气作为内 部EGR气体来使燃烧特性更好。此外，在相关技术中，在进行空转时，不执行排气门早闭控制，但是排气门在进气 上止点处基本上关闭。结果，燃烧特性因与废气回吹的减少(或消除)对应的量而变得稳 定。因此，在相关技术中，空转稳定性提高。以该方式，在相关技术中，各气缸中的残留废气在负重叠时段期间通过排气门早 闭控制压缩。在排气门早闭控制中，如果在负重叠时段结束之后进气门打开，则出现残留废 气从气缸回吹到进气系统中的情况。因此，如果在从内燃发动机起动起至发动机已经起动之后的时间段期间实施排气 门早闭控制，则燃烧的状态可因废气的回吹而变得更好。也就是说，当在发动机起动时和起 动后进气负压小时，使废气足以出现回吹，并且与喷射的燃料相撞，使燃料雾化成细颗粒。然而，例如，在发动机起动之后立即进行第一空转操作时，进气负压随发动机转速 的升高而增加。如果在进气负压已按前述方式增加的状态下进行排气门早闭控制，因为气 缸内侧和进气侧之间的压差大，所以废气的回吹量可能变得过大且燃烧状态可能变差。因 此，相关技术存在难以使早闭控制和空转稳定化都有利地实施的问题，即使可以在空转运 转时实施排气门早闭控制。

发明内容
本发明是鉴于前述问题完成的，并且提供一种用于内燃发动机的控制装置，该控 制装置能够通过排气门早闭控制使燃烧状态稳定且同时改善废气排放品质。根据本发明的一个方面，提供一种内燃发动机控制装置，其包括可变气门机构，其 可变地设定内燃发动机的进气门和排气门中的至少一个的气门正时；回吹产生装置，其通 过由可变气门机构控制气门正时而使废气从气缸向进气系统回吹；通常气门正时控制装置，其在回吹产生装置未工作时通过根据内燃发动机的运转状态来操作可变气门机构而在 相较于回吹产生装置具有较少回吹废气量的情况下控制气门正时；喷射量增量装置，其计 算用于将内燃发动机的燃料喷射量保持在增量状态的喷射量中的增量，并且随时间流逝而 减少喷射量中的增量；以及回吹禁止装置，其在喷射量中的增量减少到下限标准值或减少 为低于下限标准值时禁止回吹产生装置的工作。在内燃发动机控制装置中，优选回吹产生装置通过将以曲柄角表示的排气门的排 气门关闭正时从对应于进气上止点的正时控制至提前侧而使废气从气缸向进气系统回吹。根据前述用于内燃发动机的控制装置，如果在喷射量中的增量已降低至或低于下 限标准值时回吹产生装置正在运转，则回吹废气的量变得过大。因此，根据喷射量增量减少 时回吹禁止装置，如果喷射量中的增量降低至或低于下限标准值并且所述燃烧状态受到回 吹废气的不利影响，则可以确定地禁止所述回吹产生装置的运转。也就是说，可以只在充分实现回吹效果的合适时间段期间(其间燃烧状态具有稳 定裕量且HC等的排放量大的时间段)操作回吹产生装置且通过在其它时间段期间的通常 气门正时控制使燃烧状态稳定化。因此，甚至在发动机起动之后立即执行第一空转操作等 的情况下，也可以改善驾驶性能并同时提高废气排放品质。在所述内燃发动机控制装置中，还优选回吹禁止装置在检测到对内燃发动机的加 速请求时禁止回吹产生装置的工作。根据该内燃发动机控制装置，在所述回吹产生装置运转期间，出现泵气损失等，因 此难以对应于加速请求来提高所述内燃发动机的输出。因此，根据加速请求时回吹禁止装 置，在执行加速操作时，可以检测操作，并且可以迅速禁止所述回吹产生装置的运转。结果， 控制顺利地变化至所述通常气门正时控制，使得可以有利地处理加速请求。因此，在加速请 求时，判定可以增加所述内燃发动机的输出，从而可以提高驾驶性能。此外，在所述内燃发动机控制装置中，还优选回吹禁止装置在预期到将产生对内 燃发动机的加速请求时禁止回吹产生装置的工作。根据前述内燃发动机控制装置，在其中所述回吹产生装置运转的情况下，例如在 所述发动机起动之后紧接着的情形等，所述可变阀结构的响应变得比通常操作状态期间 低。因此，根据所述回吹禁止装置，在预期产生所述加速请求的时间点时，可以迅速禁止所 述回吹产生装置的运转，并且可以实施到所述通常时刻控制的切换。也就是说，可以在实际 产生所述加速请求之前开始所述控制的切换。结果，甚至在所述回吹产生装置的运转期间(其间所述可变气门机构的响应延迟 大)，也可以根据所述加速请求的产生时刻开始所述通常气门正时控制。因此，可以避免因 控制的响应延迟引起的在加速早期时间段期间的输出不足等的出现，从而可以提高驾驶性 能。还优选所述控制装置包括空转检测装置，其在加速器操作装置处于未被操作状态 时输出空转信号，加速器操作装置被操作用以加速或减速内燃发动机，其中回吹禁止装置 在空转检测装置的输出从空转信号变成非空转信号时预期到将产生加速请求。根据前述内燃发动机控制装置，所述空转检测装置的输出可以在由被大幅操作的 所述加速器操作装置产生的加速请求之前从所述空转信号变化至非空转信号。因此，回吹 禁止装置可以根据所述空转信号的所述输出状态预先预测所述加速请求的产生。
此外，还优选前述内燃发动机控制装置包括变速位置检测装置，其检测变速操作 装置是处于空档位置还是处于驱动操作位置，变速操作装置被操作用以进行内燃发动机的 变速器变速操作，其中回吹禁止装置在变速操作装置从空档位置被切换到驱动操作位置时 预期到将产生加速请求。根据该内燃发动机控制装置，在产生所述加速请求之前，所述变速操作装置有时 从空档位置切换至驱动操作位置。因此，所述回吹禁止装置可以在所述变速操作装置从所 述空档位置切换至所述驱动操作位置时预期所述加速请求的产生。在前述内燃发动机控制装置中，还优选回吹产生装置引起进气门和排气门在进气 上止点附近处于关闭状态的负重叠时段，并且与回吹产生装置相比，通常气门正时控制装 置使负重叠时段较短。根据上述内燃发动机控制装置，所述回吹产生装置能够在所述负重叠时段期间压 缩气缸中残留的废气，使得所述压缩的废气可以产生到所述进气系统中的回吹。另一方面， 通常气门正时控制装置能够使所述负重叠时段比所述回吹产生装置的短，并且还能够通过 使所述负重叠时段变为零来产生通常气门重叠。因此，可以减少或基本上消除所述废气的 回吹。在前述内燃发动机控制装置中，还优选下限标准值根据这样的喷射量中的最小增 量来设定喷射量中的最小增量使得内燃发动机的燃烧状态甚至在出现废气回吹时也能够 被稳定。根据上述内燃发动机控制装置，如果起动后增加量比所述下限标准值少，则在出 现所述废气回吹时所述燃烧状态变得不稳定。因此，可以将其中喷射量增量小于或等于所 述下限标准值的范围设定为所述回吹产生装置的禁止区域。根据本发明的进一步构造，还优选回吹产生装置实现通过操作可变气门机构而提 前排气门的关闭正时的排气门早闭控制以便在进气系统中引起废气回吹，并且控制装置还 包括转动对应校正装置，其根据内燃发动机的空转操作期间的发动机转速来校正由排气门 早闭控制设定的排气门的关闭正时。根据上述内燃发动机控制装置，所述排气门早闭控制能够在空转期间通过使所述 排气门的所述关闭正时提前来产生所述废气的回吹。此时，转动对应校正装置可以根据发 动机转速通过排气门早闭控制来校正所述排气门的所述关闭正时。因此，即使所述废气的 回吹流量根据所述发动机转速的变化来增加或降低，也可以通过校正所述关闭正时来恰当 地控制回吹流量。结果，在所述空转期间，可以避免因转速变化引起的燃烧状态的变差，并且可以最 大程度地实现所述排气门早闭控制的效果。因此，可以改善所述空转期间的燃料经济性或 所述废气排放品质，并且还可以确保空转稳定性。在前述内燃发动机控制装置中，优选如果空转操作期间的发动机转速较高，则转 动对应校正装置进一步延迟排气门的关闭正时。根据前述内燃发动机控制装置，所述空转操作期间所述发动机转速越高，则所述 转动对应校正装置可以校正所述排气门的所述关闭正时至所述延迟侧越多。因此，在发动 机的低转速期间，可以保持其中所述排气门的所述关闭时间已提前的状态，其原因是回吹 流量相对小。结果，可以有效地执行排气门早闭控制并同时抑制所述回吹对所述燃烧状态
7的影响。此外，当发动机转速高时，可以使所述排气门的所述关闭时间延迟对应的量。因 此，可以通过所述关闭正时的延迟抵消因所述转速的升高的影响引起的所述废气回吹流量 的增加量，并且可以根据燃烧的稳定性恰当地控制所述废气回吹量。此外，还优选前述内燃发动机控制装置还包括温度检测装置，其检测内燃发动机 的温度状态；以及温度对应校正装置，如果空转操作的温度状态较高，则温度对应校正装置 进一步延迟排气门的关闭正时。根据上述内燃发动机控制装置，在所述空转期间的温度状态越高，则所述温度对 应校正装置可以将所述排气门的所述关闭正时向所述延迟侧延迟越多。在该情况下，当冷 却液温度低时，例如，在所述冷的第一空转运转期间等，所述内燃发动机的摩擦并且执行高 负载运转，使所述燃烧状态具有稳定裕量，并且可以增加所述废气回吹流量。因此，在其间所述HC等的排放量大的冷却液温度低时，可以将所述排气门的所述 关闭正时保持在提前状态，并且可以充分实现所述排气门早闭控制的效果。此外，在冷却 液温度高时，例如在热空转运转等期间，所述燃烧状态没有稳定裕量，使得可延迟所述排气 门的所述关闭正时。因此，可以抑制回吹的影响，并且可以更优先考虑所述燃烧状态的稳定 性。此外，根据本发明的进一步构造，还优选所述内燃发动机控制装置包括获取外部 空气温度的外部空气温度获取装置，其中回吹产生装置至少基于外部空气温度来判定是否 执行控制可变气门机构以便形成负气门重叠时段的负气门重叠时段形成控制；并且，如果 判定要执行负气门重叠时段形成控制，则回吹产生装置执行负气门重叠时段形成控制。此处的“外部空气温度”是指所述内燃发动机周围的空气的温度。根据上述内燃发动机控制装置，在所述外部空气温度低的情况下，判定要执行负 气门重叠时段形成控制。因此，甚至在外部空气温度低时，也可以抑制冷却液温度降低，并 且可以增加冷却液温度的升高程度。因此，例如，甚至在外部空气温度低的情况下，冷却液的温度可变化至比存在由驾 驶员发出的加热器请求时的加热器请求温度高或相等的温度。此外，可使冷却液温度迅速 达到加热器请求温度。此外，在通过执行负气门重叠时段形成控制来抑制冷却液温度降低或增大冷却液 温度的升高程度的情况下，内燃发动机的输出波动比通过升高燃烧温度(即，增加负载、调 节点火正时等)来抑制冷却液温度降低或增大冷却液温度的升高程度的情况下的小。因 此，根据该设计，可以抑制冷却液温度降低和增大冷却液温度的升高程度，并且同时抑制驾 驶性能变差。此外，在前述内燃发动机控制装置中，还优选的是，如果满足不包括涉及外部空气 温度的条件的预定条件，则回吹产生装置将根据第一模式确定负气门重叠时段的第一控制 作为负气门重叠时段形成控制来执行，并且如果不满足预定条件且外部空气温度比第一阈 值低，则回吹产生装置将根据第二模式确定负气门重叠时段的第二控制作为负气门重叠时 段形成控制来执行。根据上述内燃发动机控制装置，如果外部空气温度低，甚至在不满足预定条件的 情况下，也可以执行第二控制来形成负气门重叠时段。因此，前述设计也可以抑制冷却液温度降低或增大冷却液温度的升高程度，即使在所述外部温度低时也是如此。在该情况下，第二控制的第二模式可以与第一控制的第一模式相同，或者可以与 其不同。此外，存在来自驾驶员的加热器请求和比预定的操作量少的加速器操作量也可以 包含在用于执行所述第二控制的条件中。这是基于如下事实在不存在加热器请求的情况 下，或者在加速器操作量大情况下，执行负气门重叠时段形成控制的需要小。此外，还优选所述内燃发动机控制装置包括获取内燃发动机的冷却液的温度的温 度检测装置，其中在不满足预定条件、外部空气温度比第一阈值低并且冷却液温度比第二 阈值低的情况下，回吹产生装置执行第二控制。根据上述内燃发动机控制装置，甚至在所述外部空气温度低的情况下，也可以使 比所述第二阈值低冷却液温度迅速达到所述第二阈值。此外，在所述冷却液态温度比所述 第二阈值高或相等的情况下，可以禁止执行第二控制。因此，可以减少不必要地执行第二控 制的出现。结果，可以抑制因负气门重叠时段的形成等引起的经济性降低。在该情况下，存在来自驾驶员的加热器请求和比预定操作量少的加速器操作量也 可以包含在用于执行所述第二控制的条件中。此外，在所述内燃发动机控制装置中，还优选的是，在不满足预定条件、外部空气 温度比第一阈值低、冷却液温度高于或等于第二阈值并且冷却液温度具有降低趋势的情况 下，回吹产生装置也执行第二控制。根据上述内燃发动机控制装置，可以在所述冷却液已比所述第二阈值高或相等且 具有降低趋势变得比所述第二阈值低之前执行所述第二控制。因此，可以抑制具有降低趋 势的冷却液温度降低，并且因此可以抑制其变得比所述第二阈值低。在该情况下，也可以将 存在的来自驾驶员的加热器请求和比预定操作量少的加速器操作量也可以包含在用于执 行所述第二控制的条件中。此外，在所述内燃发动机控制装置中，例如还优选回吹产生装置确定代表内燃发 动机的运转状态的参数的值的范围，使得范围在外部空气温度为第二温度的情况下比在外 部空气温度为高于第二温度的第一温度的情况下大，并且，如果参数的值在范围内，则回吹 产生装置执行负气门重叠时段形成控制。更具体地，在所述外部空气温度比所述第一阈值大或相等的情况下，所述回吹产 生装置可以判定所述范围为所述第一范围，并且在所述外部空气温度比所述第一阈值低的 情况下，可以判定所述范围为所述第二范围。根据上述内燃发动机控制装置，在所述外部空气温度低的情况下，可以将代表所 述内燃发动机的运转状态的参数的值的范围(用于执行所述负气门重叠时段形成控制)判 定为所述第二范围。因此，可以增加所述参数的值在所述范围内的出现情况。结果，甚至在 外部空气温度低的情况下，也可以执行所述负气门重叠时段形成控制，使得可以抑制所述 冷却液温度的降低，并且可以增大所述液体温度的升高程度。在该情况下，也可以将存在的来自驾驶员的加热器请求和比预定操作量少的加速 器操作量也可以包含在用于判定前述范围为所述第二范围的条件中。此外，还优选所述内燃发动机控制装置还包括获取内燃发动机的冷却液的温度的 温度检测装置，其中在外部空气温度比第一阈值低并且冷却液温度比第二阈值低的情况 下，回吹产生装置将范围确定为第二范围。
根据所述内燃发动机控制装置，甚至在所述外部空气温度低的情况下，也可以使 比所述第二阈值低的所述冷却液温度迅速达到所述第二阈值。此外，在所述冷却液温度比 所述第二阈值高或相等的情况下，可以禁止将所述范围判定为所述第二范围。因此，该设 计也可以减少不必要地形成所述负气门重叠时段的出现，并且可以抑制燃料经济性的降低寸。在该情况下，也可以将存在的来自驾驶员的加热器请求和比预定操作量少的加速 器操作量也可以包含在用于判定前述范围为所述第二范围的条件中。此外，在所述内燃发动机控制装置中，还优选的是，在外部空气温度比第一阈值 低、冷却液温度高于或等于第二阈值并且冷却液温度具有降低趋势的情况下，回吹产生装 置也将所述范围确定为第二范围。根据上述内燃发动机控制装置，在已比所述第二阈值高或相等且具有降低趋势的 所述冷却液温度变得比所述第二阈值低之前可以判定所述范围所述第二范围。因此，这也 可以抑制所述冷却液温度变得比所述第二阈值低。在该情况下，也可以将存在的来自驾驶 员的加热器请求和比预定操作量少的加速器操作量也可以包含在用于判定前述范围为所 述第二范围的条件中。根据本发明的进一步构造，还优选所述内燃发动机控制装置包括负压获取装置， 其获取内燃发动机的进气负压；负压判定装置，其判定在内燃发动机进入减速状态时是否 存在对制动装置而言充足的进气负压；以及标准正时设定装置，当负压判定装置判定进气 负压充足时，标准正时设定装置通过可变气门机构将气门正时设定为适用于减速时的标准 正时，其中当负压判定装置判定进气负压不足时，回吹产生装置通过由可变气门机构改变 气门正时而使到达进气系统的回吹废气量比由标准正时引起的回吹量小。根据上述内燃发动机控制装置，当所述内燃发动机进入减速状态时，所述负压判 定装置能够判定所述制动装置是否产生足够的进气负压。然后，当判定所述进气负压足够 时，所述控制装置能够通过所述标准正时设定装置将所述气门正时设定为所述减速-时间 标准正时。此外，当判定所述进气负压不足时，所述控制装置能够通过回吹量减少装置减少 回吹废气的量，由此可以提高所述进气负压。结果，在减速时，当可能执行制动操作时，可以稳定地确保足以用于所述制动装置 的进气负压。因此，可以避免因进气负压不足引起的制动上的操作力增加或其操作感觉变 差，由此有利地操作所述制动装置。此外，在所述内燃发动机控制装置中，还优选的是，标准正时是在可变气门机构开 始工作时用作气门正时的初始设定的初始气门正时。根据上述内燃发动机控制装置，当启动所述内燃发动机时，需要利用预定初始气 门正时来保持气门，甚至在所述可变气门机构还未被供给油压或电力时也是如此。为此，所 述可变气门机构配有用于将所述气门机械锁紧至初始气门正时的锁紧装置。所述锁紧装置 能够在以所述初始气门正时运转所述气门时执行锁紧操作。因此，所述标准正时设定装置使用所述初始气门正时作为所述减速_时间标准正 时。因此，在所述内燃发动机减速期间可以以所述初始气门正时操作所述气门，当所述回吹 量减少装置运转时除外。因此，当所述内燃发动机从减速状态停机时，所述气门正时可以在 停机之前返回至初始气门正时。因此，当所述内燃发动机停机时，可以通过所述锁紧机构的操作将所述气门正时迅速返回至所述初始气门正时，由此准备好用于所述发动机重启。此外，在所述内燃发动机控制装置中，优选标准正时提供进气门和排气门都处于 关闭状态的负重叠时段，并且回吹产生装置通过缩短负重叠时段来减少回吹废气量。根据上述内燃发动机控制装置，回吹产生装置能够使所述进气门和所述排气门的 所述负重叠时段变短。因此，所述燃烧室内的所述废气在所述负重叠时段期间不会被极度 压缩。结果，可以减少回吹废气的量，并且可以提高所述进气负压。在所述内燃发动机控制装置中，优选回吹产生装置通过延迟排气门的气门正时来 缩短负重叠时段。根据上述内燃发动机控制装置。所述回吹产生装置能够通过所述可变气门机构来 延迟所述排气门的所述气门正时。因此，可以使所述负重叠时段变短，从而可以减少回吹废
气的量。此外，在所述内燃发动机控制装置中，优选回吹产生装置通过提前进气门的气门 正时来缩短负重叠时段。根据上述内燃发动机控制装置，所述回吹产生装置能够通过所述可变气门机构来 使所述排气门的所述气门正时提前。因此，可以使所述负重叠时段变短，从而可以减少回吹
废气的量。需要注意的是，在此处，当所述内燃发动机停机时，需要通过所述可变气门机构以 所述预定初始气门正时来保持所述气门，以准备好用于所述发动机重启。对于进气侧可变 气门机构，其将所述进气门的提前时刻返回至所述初始气门正时的操作方向与所述内燃发 动机的输出轴的转动方向相同。因此，所述进气侧可变气门机构具有比所述排气侧可变气 门机构更快的使所述进气门返回至所述初始气门正时的速度。也就是说，在当所述发动机的转度低时使所述气门正时提前的情况下，所述进气 侧可变气门机构可以在所述内燃发动机停机前的时间段期间以高的速度使所述气门正时 返回至所述初始气门正时。因此，通过使所述进气门的所述气门正时提前，可以操作所述回 吹产生装置，甚至在较低的发动机转速范围内也是如此。结果，在从高转速到低转速的宽范 围内，可以稳定地确保足以用于所述制动装置的进气负压。此外，还优选所述内燃发动机控制装置包括存储装置，使回吹废气量最小化的气 门正时被预先存储在存储装置中作为目标正时，其中当回吹废气量将被减少时，回吹产生 装置将气门正时设定为目标正时。根据上述内燃发动机控制装置，可以预先通过实验等找出使所述回吹废气量最小 的最佳气门正时。该最佳气门正时可以作为目标正时存储在所述存储装置中。然后，所述 回吹产生装置可以将所述气门正时设定为所述目标正时。因此，所述废气的回吹可以减少 至最低量，使得可以最大程度地提高所述进气负压。此外，优选所述内燃发动机控制装置包括返回装置，当回吹产生装置工作期间出 现充足的进气负压时，返回装置将气门正时返回至标准正时。根据上述内燃发动机控制装置，如果通过所述回吹产生装置的操作使所述进气负 压升得足够高，则所述回吹产生装置可通过所述返回装置来停止。因此，可以使所述气门正 时返回至所述标准正时，使得可以根据情况执行恰当的控制。
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下面将参照附图，以如下示例实施方式的详细描述来说明本发明的特征、优点和 技术和工业意义，附图中类似的附图标记表示类似的元件，其中图1是用于描述本发明第一实施方式的系统构成的整体结构图；图2A是显示通常气门正时控制中气门升程量和曲柄角之间的关系的示意图；图2B是显示进气门和排气门的初始气门正时的示意图；图3A是示出排气门早闭控制中气门升程量和曲柄角之间的关系的示意图；图3B是显示通过回吹量减少控制延迟的排气门的气门正时的状态的示意图；图3C是显示在第八实施方式中通过回吹量减少控制使进气门的气门正时提前的 状态的示意图；图3D是显示回吹到进气系统中的回吹量和气门正时之间的关系的示意图；图4是在本发明第一实施方式中执行的程序的流程图；图5是在本发明第二实施方式中执行的程序的流程图；图6是在本发明第三实施方式中执行的程序的流程图；图7A、7B和7C是分别显示回吹气体温度与内燃发动机的进气负压、喷射燃料的雾 化和压缩终端温度的关系的示意图；图8是显示废气回吹流量和空转速度之间的关系的示意图；图9是显示与冷的第一空转操作和热空转操作有关的空转操作期间的负载状态 和燃烧状态的示意图；图10是显示排气门的关闭正时、空转速度和冷却液温度之间的关系的特性图；图11是本发明第四实施方式中执行的程序的流程图；图12是显示在图1中显示的电子控制单元的CPU参照的表(通常时间控制表)， 该表描述进气门和排气门的打开/关闭正时的目标值和内燃发动机的操作速度和气缸进 气新空气量的关系；图13是显示本发明的第四实施方式中用于执行排气门早闭控制以形成负气门重 叠时段的程序的流程图，该排气门早闭控制是图1中显示的电子控制单元的CPU执行的控 制；图14是显示用于执行排气门早闭控制的程序的流程图，所述排气门早闭控制由 根据本发明第五实施方式的控制装置的CPU执行；图15是显示根据本发明第五实施方式的控制装置的CPU参照的表(外部空气温 度低时控制表)，该表描述进气门和排气门的打开/关闭正时的目标值和内燃发动机的操 作速度和气缸进气新空气量的关系；图16是本发明第七实施方式中执行的程序的流程图；和图17是本发明第八实施方式中执行的程序的流程图。
具体实施例方式下面将参照附图更为详细地描述本发明的示例性实施方式。参照图1 3，下面将 描述应用于本发明实施方式的内燃发动机的系统结构。图1显示用于描述系统构成的整体 结构图。该实施方式的系统包括例如安装在车辆上的多气缸内燃发动机10。各气缸设置有由气缸和对应的一个活塞12限定的燃烧室14。气缸的活塞12连接到曲轴16。此外，内燃 发动机10配有用于检测曲轴16的转动角(曲柄角)的曲柄角传感器18。曲柄角传感器 18检测内燃发动机10的转速NE。内燃发动机的各气缸均配有进气通过其向燃烧室14流动的进气通路20和废气通 过其从燃烧室14流出的排气通路22。该进气通路20设有检测进气量的气流计24和调节 进气量的电子控制节流气门26。节流气门26由节流电动机28基于加速器操作量等来驱动。此外，内燃发动机的各气缸均配有将燃料喷入进气中的燃料喷射阀30、给空 气_燃料混合物点火的火花塞32、相对于进气通路20打开和关闭燃烧室14的进气门34和 相对于排气通路22打开和关闭燃烧室14的排气门36。各气缸的进气门34的打开/关闭 正时(气门正时)通过排气VVT 38来可变地设定。排气门36的打开/关闭正时(气门正 时)通过排气VVT 40来可变地设定。这些VVT (可变气门正时系统)38、40构成该实施方 式的可变气门机构。VVT 38,40通过利用已知的，例如在日本专禾U申请公开 No. 2003-293711 (JP-A-2003-293711)中描述的技术来构建。然后，排气VVT38根据ECU 50 的指令信号输入来提前或延迟各气缸的进气门34的位相(打开时刻和关闭正时)。同样， 排气VVT 40也根据ECU 50的指令信号输入来提前或延迟各气缸的排气门36的位相。此外，内燃发动机10配有冷却液温度传感器60和外部空气温度传感器62。冷却 液温度传感器60设计为检测内燃发动机10的冷却液温度THW。外部空气温度传感器62设 计为检测外部空气温度THA。而且，内燃发动机10还配有作为加速器操作装置的加速器踏板42，车辆的驾驶员 操作该加速器踏板42以使车辆加速或减速；和检测所述加速器踏板42的操作量的加速器 操作量传感器44。此外，内燃发动机10配有变速杆46，驾驶员操作该变速杆46以转换传 输装置等的速度比或步骤等；和检测变速杆46的操作位置以检测传输装置的状态等的变 速位置传感器48。该实施方式的系统设置有用于使安装有内燃发动机10的车辆停车的制动装置 72。制动装置72配有用于在驾驶员压下制动踏板时帮助驾驶员增加踏板压力的增压装置 (未显示)。该增压装置利用通过负压通道74引入的内燃发动机10的进气负压来产生用 于驾驶员制动操作的辅助力，以减少驾驶员操作制动踏板所需的压力。此外，实施方式的系统包括用于控制内燃发动机10的操作状态的ECU(电子控制 单元)50。ECU 50由例如具有存储电路如ROM、RAM等的微型计算机构成。EOT 50的输入侧连接至包括曲柄角传感器18、气流计24、加速器操作量传感器 44、变速位置传感器48、冷却液温度传感器60、进气压力传感器70、外部空气温度传感器62 等的传感器系统。ECU 50的输出侧连接至各作动器，包括节流电动机28、各燃料喷射阀30、 火花塞32、VVT 38、40、加热器开关80等。ECU 50在经过传感器系统检测内燃发动机的操作状态的同时通过驱动各作动器 来实现内燃发动机的操作控制。操作控制包括通常的气门正时控制、排气门早闭控制和利 用VVT 38、40进行的早闭禁止控制。操作控制还包括在内燃发动机处于空转状态时将发动 机转速保持在空转目标转速的空转操作控制。操作控制还包括转动相关的校正控制、温度相关的校正控制等。这些控制将在下文关于各实施方式来详细描述。首先，将描述本发明的第一实施方式。首先将描述通常的气门正时控制。当不执行 排气门早闭控制时，例如当内燃发动机在加速等时，ECU 50执行通常的气门正时控制(在 下文称为“通常控制”)。在通常控制中，EOT50控制通过根据内燃发动机的操作状态操作VVT 38、40来控制气门34、36的打开 /关闭正时。图2显示通常控制中气门升程量和曲柄角之间的关系。如该图所示，在通常控制 中，气门34、36的气门打开持续时间段相互重叠的重叠时间段设置在进气上止点附近。因 此，在执行通常控制期间，废气的回吹量变得比执行排气门早闭控制期间少，或者维持回吹 基本保持不变的状态。顺便提及，关于该实施方式，显示了其中通常控制具有气门重叠时间段的一个实 例。然而，本发明不限于此，也就是说，在通常控制中可以没有重叠时间段。此外，在通常控 制中，可以设置比在排气门早闭控制中短的负重叠时段。接下来，将描述排气门早闭控制。从内燃发动机起动的时间其至内燃发动机已启 动之后，根据操作状态等执行排气门早闭控制。图3A示出排气门早闭控制中气门升程量和 曲柄角之间的关系。如该图所示，在排气门早闭控制中，ECU 50通过例如使用VVT 40来使 排气门36的位相提前。结果，排气门36在比通常控制中早的正时关闭。因此，在进气上止点附近，在从排气门36关闭之后至进气门34打开的时间器件出 现排气门36和进气门34均处于关闭状态的负重叠时段。在负重叠时段期间，留在燃烧室 14中的废气被活塞12压缩成高温和高压状态。然后，当进气门34打开时，残余的废气从燃 烧室14回吹进气通路20 (进气口)。因此，从内燃发动机起动的时候直至内燃发动机已经起动，废气的回吹升高了早 期进气口的温度，由此加快喷射燃料的汽化。此外，在进气口附近，废气回吹与喷射的燃料 碰撞。该碰撞使喷射的燃料雾化。因此，可以在发动机起动时形成良好的空气-燃料混合 物，从而可以使燃料状态更好。此外，由于回吹进气系统中的废气被再次吸入气缸，并且与进气一起燃烧，产生所 谓的EGR(内部EGR)效应。这种EGR效应减少了废气中未燃烧的成分。因此，根据排气门 早闭控制，促进了空气-燃料混合物的品质改善和废气的净化，从而可以使在从发动机起 动起至发动机已起动之后的时间期间的废气排放的品质变得更好。然而，例如，在发动机起动之后立即进行的第一空转运转期间，为了加快内燃发动 机的暖机，空转速度保持在相对高的值。因此，在进气系统中，出现相对大的进气负压，进气 系统和气缸内侧之间的压差增加。如果在发动机的这种操作状态期间执行排气门早闭控 制，则进入进气系统中的废气回吹量可能变得过大，且燃烧状态可能劣化。接下来，将描述早闭禁止控制。考虑到前述问题，该实施方式构建为在发动机起动 时执行排气门早闭控制并且在燃料喷射控制的起动后增加量已降低至或低于下限标准值 时禁止排气门早闭控制。此处的起动后增加量是在发动机进入自维持操作之后至随后发动 机起动完成的一定时间量内使燃料喷射量保持在增加的状态，并且一般称为燃料校正量， 例如，如在日本专利申请公开No. 8-4579 (JP-A-8-4579)等中描述的。通常地，在起动内燃发动机的时候，为了增强起动性，增加燃料喷射量。然而，甚至
14在起动完成之后，燃烧状态也可能波动，直至发动机暖机结束。因此，起动后增加量用于在 发动机起动后一定时间内通过从基准喷射量增加燃料喷射量来将空气-燃料混合物保持 在浓的状态。内燃发动机的燃烧状态随着发动机暖机而变得更为稳定。因此，起动后增加量随 从起动起时间的过去而逐渐降低并接近零。在该情况下，当起动后增加量比下限标准值大 时，燃料喷射量为增加相当多的量，使得即使出现废气回吹，燃烧状态也保持为具有余裕的 稳定。而且，此时，由于起动后增加量使空气-燃料混合物保持在浓的状态，所以HC等的排 放量尤其大。因此，在排气门早闭控制中，当起动后增加量大于下限标准值时，允许执行排气门 早闭控制，以使废气回吹。通过该操作，可以加快空气_燃料混合物的品质改善和废气的净 化，以改善发动机起动之后立即进行的操作状态期间的废气排放品质，在上述期间废气排 放的品质可能劣化。此外，当起动后增加量降低至或低于下限标准值时，废气排放品质通过与废 气-燃料比朝化学计量比(化学计量空气-燃料比)的趋近对应的量而得到改善，但是燃 烧状态因对应于起动后增加量中减少的量而丧失其稳定裕量。在该状态下，如果继续进行 排气门早闭控制，则前述第一空转操作等(如果执行的话)易于引起过量的废气回吹，因此 使燃烧状态变差。因此，早闭禁止控制为如下控制当起动后增加量以降低至或低于下限标准值时， 禁止排气门早闭控制且执行通常气门正时控制。在该情况下，根据可使燃烧状态稳定(例 如，甚至当在第一空转操作期间执行排气门早闭控制时)的最小起动后增加量来预设下限 标准值。也就是说，如果起动后增加量小于下限标准值，则在出现废气回吹时燃烧状态变 得不稳定。因此，其中起动后增加量小于或等于下限标准值的范围可以设定为其中禁止排 气门早闭控制的禁止区。如上所述，根据早闭禁止控制，当燃烧状态受废气回吹不利影响时，可以确定地禁 止排气门早闭控制。也就是说，可以仅在回吹效果得到良好展现的时间段(燃烧状态具有 稳定裕量和HC等排放量大的期间的时间段)期间执行排气门早闭控制，并且进行通常气门 正时控制以使燃烧状态在其它时间段期间稳定。因此，例如，甚至在发动机起动之后立即进 行第一空转操作等的情况下，废气排放品质可以提高，驾驶性能可以改善。接下来，将描述第一实施方式的具体控制。图4显示EOT 50执行的用于实现该实 施方式的系统操作的程序的流程图。顺便提及，图4所示的程序在从使内燃发动机起动起 至发动机起动之后的时间内重复执行。如图4所示，ECU 50首先判定内燃发动机是否起动(是否执行起动操作)(步骤 100)。如果发动机起动，则ECU 50等候，直至发动机起动结束。此外，在发动机起动期间， 根据例如冷却液等的温度计算用于发动机起动的燃料喷射量，并且随后将与计算结果相称 的燃料量喷入进气口中。接下来，在起动操作结束和发动机进入起动之后的自维持操作之后，首先计算基 准的燃料喷射量。在该情况下，基准燃料喷射量根据例如由气流计24检测进气量、由曲柄 角传感器18检测的发动机转速等设定。
此外，在发动机其中之后的小段时间内，执行从基准燃料喷射量增加燃料喷射量 的起动后增加控制(步骤102)。在起动后增加控制中，根据冷却液的温度、从发动机起动结 束的时间点起过去的时间来计算起动后增加量，并且所述计算的起动后增加量在基准燃料 喷射量上反映。在该情况下，起动后增加量例如随冷却液的温度减少，或随发动机起动之后 过去的时间而逐渐减少。接下来，在步骤104中，EOT 50判定起动后增加量是否已降低至或低于下限标准 值。如果判定为否，则意味着起动后增加量仍然大，因此，判定进行基于浓混合物的稳定燃 烧，并且HC的排放量相对大。因此，在该情况下，执行排气门早闭控制(步骤106)。此外，如果判定为是，则确定起动后增加量已降低至不适于进行排气门早闭控制 的水平。因此，在该情况下，禁止排气门早闭控制，并且实施通常的气门正时控制(步骤 108)。以该方式，可以在合适的正时在排气门早闭控制和通常的气门正时控制之间进行转 化。接下来，参照图5，将描述根据本发明第二实施方式的控制。第二实施方式与第一 实施方式的不同之处在于执行与车辆驾驶员做出的加速请求相称的控制。在第二实施方式中，只在直至起动后增加量变得小于或等于下限标准值的时间段 期间执行排气门早闭控制，与第一实施方式类似。然而，就在发动机起动之后，有时发生如 下情况甚至在执行排气门早闭控制期间，经过加速器踏板42执行加速操作，因此，向内燃 发动机发出加速请求。同时，在执行排气门早闭控制期间，废气的压缩导致泵气损失，并且回吹废气实现 EGR。因此，难以在执行排气门早闭控制的同时相应于加速请求升高内燃发动机的输出。因此，第二实施方式构建为，当检测到产生加速请求时，禁止排气门早闭控制，并 且实施通常的气门正时控制。具体而言，当驾驶员压下加速器踏板42时，加速器操作量传 感器44将该压下操作检测为加速请求。此外，当产生加速请求时，禁止排气门早闭控制，并 且，此外，燃料喷射量增量以避免空气_燃料比变稀。根据该结构，例如，在发动机起动之后不久进行加速操作等的情况下，可以迅速检 测该操作，并且可以禁止排气门早闭控制。因此，控制从排气门早闭控制顺利地转换至通常 的气门正时控制，由此有利地满足加速请求。因此，在加速请求时，可以确定地增加内燃发 动机的输出，并由此可以改善驾驶性能。图5显示ECU 50执行用以实现该实施方式的系统操作的程序的流程图。顺便提 及，图5所示的程序在从内燃发动机起动时至内燃发动机起动之后重复进行。首先，与在第一实施方式中一样，ECU 50在发动机起动结束之后执行起动后增加 控制(步骤200、202)。此外，在步骤204中，EOT 50通过利用加速器操作量传感器44检查 加速器踏板42的压下操作来判定是否已产生加速请求。如果检测到加速请求，则ECU 50 禁止排气门早闭控制而不管起动后增加量的大小如何，并且实施通常的气门正时控制(步 骤 210)。另一方面，当未检测到加速请求时，ECU 50检测起动后增加量是否已降低至或低 于下限标准值(步骤206)，与在第一实施方式中一样。然后，如果判定为否，则ECU 50在步 骤208中执行排气门早闭控制。另一方面，如果判定为是，则ECU 50在步骤201中执行通 常的气门正时控制。因此，根据该实施方式，可以获得与第一实施方式基本上相同的操作和
16效果，并且可以适当地实现发动机起动之后的加速操作。接下来，参照图6，将描述本发明的第三实施方式。第三实施方式采用与第一和第 二实施方式(示于图1)类似的系统结构(图1)，但是与这些实施方式的不同之处在于事先 预测加速请求的产生，然后进行处理。在第三实施方式中，只在直至起动后增加量变得等于或小于下限标准值的时间段 期间执行排气门早闭控制，与第一实施方式类似。此外，与在第二实施方式中一样，提供在 检测到加速请求时也禁止排气门早闭控制的结构。然而，在发动机起动之后立即进行的低温低速操作状态期间经常进行排气门早闭 控制。在该情况下，气门正时控制的响应降低，而无论是否采用液压型VVT或电气型VVT。 特别地，在液压型VVT的情形中，内燃发动机的温度越低，则响应延迟变大，并且发动机的 转速越低。也就是说，在执行排气门早闭控制的情况下，从VVT接合至气门正时的实际改变 的时滞大于中等至高的发动机转速操作期间的时滞。因此，如果在执行排气门早闭控制期 间在检测到加速请求之后气门正时控制从排气门早闭控制切换到通常的气门正时控制，则 利用排气门早闭控制的气门正时暂时进行加速，因此，存在在控制切换过渡时间时输出变 得不足的风险。因此，该实施方式构建为，事先预测加速请求的产生。然后，当预测到将产生加速 请求时，禁止排气门早闭控制并且气门正时控制转换到通常的气门正时控制，与第二实施 方式类似。此外，增加燃料喷射量以避免空气_燃料比变稀。在预测装置的一个具体实例中，例如，当空转信号从接通状态转变至关闭状态时， 预测将产生加速请求。在该情况下，空转信号是例如ECU 50根据加速器操作量传感器44 在软件上产生的信号，并且一般是公众已知的。当加速器踏板42处于非操作状态(空转位 置)时，空转信号接通，而当加速器踏板从空转位置移走时，空转信号关闭。根据该结构，在加速器踏板42被大幅压下以执行加速操作之前从接通状态转变 成关闭状态。因此，通过检测空转信号的转变，可以实现预测加速状态的出现。此外，关于该 实施方式，以软件方式(所谓的软空转切换)实现的空转信号是作为例子引用的。然而，本 发明不限于此，例如，可以使用检测例如从接触的接通和断开的空转位置的机械空转切换。此外，如其它预测装置一样，当变速杆46从空档位置切换到驱动操作位置时，也 预测将产生加速预测。利用变速位置传感器48的检测信号，ECU 50能够检测到变速杆46 已从空档位置(N范围)切换至驱动操作位置(D范围、L范围等)。根据该结构，当变速杆46在空档位置时，变速杆在执行加速之前切换至驱动操作 位置。因此，通过检测变速杆46的操作位置变化，可以事先预测加速操作的产生。因此，根据第三实施方式，可以在预测到产生加速请求时的时间点执行从排气门 早闭控制到通常的气门正时控制的切换。也就是说，可以在加速请求实际开始之前事先开 始控制的切换。因此，甚至在VVT的响应延迟大的排气门早闭控制执行期间，可以在产生加 速请求的正时开始通常的气门正时控制。因此，可以避免加速早期因控制响应延迟引起的 输出不足等的出现，并且可以改善驾驶性能。图6是ECU 50执行用于实现第三实施方式的系统操作的程序的流程图。顺便提 及，图6所示的程序从内燃发动机起动时直至发动机起动重复执行。
首先，与在第一实施方式中一样，ECU 50在发动机起动结束之后执行起动后增加 控制(步骤300、302)。接下来，EOT 50判定通过利用加速器操作量传感器44的输出判定 空转信号是否已从接通状态转变到关闭状态。此外，EOT 50还通过使用变速位置传感器48 检测变速杆46是否已从N范围切换到D范围(步骤306)。如果在步骤304或306中做出是的判定，则EOT 50预测将产生加速请求，并且将 气门正时控制从排气门早闭控制转变到通常的气门正时控制(步骤314)。另一方面，如果 在步骤304、306中的每一个中都做出否的判定，则ECU 50判定是否已产生加速请求(步骤 308)，与在第二实施方式中一样。如果该判定为是，则ECU 50在步骤314中切换气门正时 控制。如果在步骤304、306、308中的每个步骤中都做出否的判定，则EOT 50在步骤310 中判定起动后增加量等于或小于下限标准值，与在第一实施方式中一样。然后，根据判定的 结果，EOT 50执行步骤312、314中的一个。因此，根据第三实施方式，可以仅在既未预测也 未检测到产生加速请求且在起动后增加量大于下限标准值的情况下执行排气门早闭控制。顺便提及，在第一至第三实施方式中，图4 6中的步骤106、208、312代表出现回 吹的具体实例。此外，步骤108、210、314代表通常的气门正时控制的具体实例，步骤102、 202、302代表起动后增加量的具体实例。此外，步骤104、206、310代表增加量减少时禁止 回吹的具体实例，步骤204、308代表加速请求时禁止回吹的具体实例。此外，步骤304代表 空转期间预测加速的具体实例，步骤306代表在变速器的变速操作期间预测加速的具体实 例。这两步骤代表在预测加速时禁止回吹的具体实例。此外，关于每个前述实施方式，作为回吹产生装置描述使排气门36的关闭正时提 前的排气门早闭控制。然而，本发明不限于此，例如，通过延迟进气门34的打开正时的进气 门控制，可以实现负重叠时段以产生废气的回吹。此外，还可以组合进气门控制和排气门早 闭控制。因此，在本发明中，不是一起需要两个VVT 38、40。提供起动时间气门控制装置所 需的VVT 38、40中的至少一个就足够了。此外，在每个实施方式中，回吹产生装置构建为通过产生负重叠时段来产生废气 回吹。然而，本发明的回吹产生装置不需要产生负重叠时段，只要出现废气回吹即可。接下来，将描述本发明的第四实施方式，第四实施方式涉及内燃发动机10的空转 状态的控制。EOT 50包括用于在内燃发动机10处于空转状态时将发动机转速保持在空转 目标转速的空转操作控制。在该情况下，空转目标转速根据例如由冷却液温度传感器60等检测的冷却液的 温度来可变地设定。也就是说，例如，在处于冷状态(在冷F/I期间)的第一空转操作期间， 将空转目标转速设定为比通常高的转速，如图5所示，其将在下文描述。此外，在发动机暖 机之后的热空转操作期间，使用比在冷F/I期间使用的值低的空转目标转速。图7A 7C显示与内燃发动机的燃烧状态相关的参数和回吹气体的温度之间的关 系。在这些图中，所示的通常控制是与相同条件下的排气门早闭控制相比的一个实例，其中 引起与由排气门早闭控制中的气门重叠引起的回吹气体相当的回吹气体。在排气门早闭控制中，与通常控制相比，产生高温和高压回吹气体，使得进气负压 比通常控制中的小，如图7A所示。结果，泵气损失减少，从而可以改善燃料经济性。此外， 流回到进气口中的回吹气体与喷射的燃料碰撞。因此，在排气门早闭控制中，喷射燃料的雾化程度变高，使得燃烧状态变得更好。结果，可以改善燃料经济性和废气排放。此外，在排气门早闭控制中，由于再压缩高温回吹气体，所以压缩结束时的气体温 度变得比通常控制中的高，因此可以促进燃烧的改善。此外，由于回吹的废气再次作用于燃 烧，所以产生所谓的EGR(内部EGR)效应，使得可以改善废气排放。然而，废气回吹的量根据内燃发动机的操作状态而波动。因此，如果在空转期间执 行排气门早闭控制，则存在回吹气体的量根据操作状态而变得过大的风险。因此，在该实施 方式中，在空转期间，实施转动相关的校正控制和温度相关的校正控制以根据操作状态校 正排气门的关闭正时。因此，同时获得前述排气门早闭控制的效果和空转稳定性。在此，将描述转动相关的校正控制。该校正控制是根据空转操作期间的发动机转 速来校正由排气门早闭控制设定的排气门关闭正时。在执行排气门早闭控制期间，如果发 动机转速升高，则废气回吹在燃烧室内被再压缩的压缩时间变短。通常，从活塞环的装配间 隙朝曲轴箱侧泄漏的漏气量根据压缩时间变化。也就是说，如果压缩时间变短，则漏气的量 减少。此外，如果压缩时间变短，则从燃烧室内的气体传导至气缸壁表面的热量也减少。 结果，在压缩行程期间，其泄漏量减少的废气被压缩成高温状态。因此，在随后的进气行程 中，产生相对大量的高温回吹气体，并且所述回吹气体被再次吸入燃烧室中以用作内部EGR 气体。因此，在排气门早闭控制中，如果排气门36的正时提前量是固定的，则随着发动 机的转速升高，回吹气体的量，也就是内部EGR的量增加，从而使燃烧状态变差。图8显示 空转操作期间发动机转速Ne和回吹流量之间的关系。顺便提及，在空转操作的稳定状态期 间，发动机的转速控制为基本上等于空转目标转速。从该图中，可以理解，当发动机转速(空转目标转速)高时，回吹流量变大。因此， 转速相关的校正控制构造为，空转操作期间的发动机转速越高，则排气门36的关闭正时朝 正时延迟侧校正得越多。根据该构造，在发动机的低速运转期间，回吹流量相对小，使得可 以将排气门的关闭正时保持为提前正时。因此，排气门早闭控制可以在回吹对燃烧状态的 影响得到抑制的同时得以有效地执行。此外，当发动机转速高时，排气门36的关闭正时可以以与高发动机转速对应的量 而延迟。因此，因转速升高的影响引起的废气回吹流量的增加量可以通过关闭正时的延迟 来抵消，并且废气回吹流量可以根据燃烧的稳定性来恰当地控制。因此，在空转操作期间， 可以最大程度地实现排气门早闭控制装置的作用并同时避免因发动机转速变化引起的燃 烧状态变差。接下来，将描述温度相关的校正控制。图9显示与冷F/I操作和热空转操作相关 的空转操作期间的负载状态和燃烧状态。在冷F/I操作期间，由于内燃发动机的摩擦变大， 所以进行高负载运转。在高负载运转期间，进气量(进气负压)大，因此燃烧状态具有稳定 裕量，即使出现一定程度的回吹也是如此。另一方面，在热空转操作期间，出现相对低负载 状态，因此相对于燃烧状态对抗废气回吹的稳定性比在冷F/I操作期间低。因此，在温度相关的校正控制中，冷却液温度越高，则排气门36的关闭正时延迟 越多。也就是说，在低冷却液温度期间，可以增加废气的回吹流量，因此关闭正时可以保持 在提前的正时，以充分实现排气门早闭控制的作用。具体地，在冷F/I操作期间，混合物处于燃料富集状态，并且HC等的排放量大。因此，排气门早闭控制将改善废气排放品质。此外，当冷却液温度高时，排气门36的关闭正时可以延迟。因此，例如，在热空转 操作期间，可以抑制回吹的影响，因此可以优先考虑燃烧状态的稳定性。图10是显示排气门关闭正时、发动机转速和冷却液温度之间的关系的特性图。该 特性图是上述转动相关的校正控制和温度相关的校正控制的内容的数据基础代表，例如， 作为两维映射图数据。如图10所示，排气门36的关闭正时进一步校正至延迟侧，在空转操 作期间发动机转速Ne越高，则冷却液温度越高。图11显示ECU 50执行用以实现第四实施方式的系统操作的程序的流程图。顺便 提及，图11中显示的程序在内燃发动机的运转期间重复执行。如图11所示，EOT 50首先判定内燃发动机是否处于空转操作(步骤400)。如果 该判定为否，则ECU 50执行通常气门正时控制，例如通过将排气门36的关闭正时延迟到进 气上止点附近来执行(步骤402)。另一方面，如果判定为是，则EOT 50通过利用来自曲柄 角传感器18的检测信号获取发动机转速Ne，并且通过冷却液温度传感器60获取冷却液温 度(步骤404)。接下来，在步骤406中，EOT 50根据获取的发动机转速和获取的冷却液温度通过 参考图10所示的映射图数据来设定排气门早闭控制中排气门36的关闭正时。结果，可以 获得根据发动机转速和冷却液温度的关闭正时。然后，ECU 50可以通过根据关闭正时的设 定值驱动排气VVT 40来执行排气门早闭控制。如上所述，根据该实施方式，可以根据燃烧状态恰当地控制回吹流量并同时在空 转操作期间执行排气门早闭控制。因此，可以提高空转期间的燃料经济性和废气排放品质， 以及确保空转稳定性。顺便提及，在第四实施方式中，图11中的步骤406显示排气门早闭控制、转动相关 的校正和温度相关的校正的功能的具体实例。此外，关于转动相关的校正和温度相关的校 正，图10中的映射图数据还显示其一个具体实例。此外，第四实施方式构造为，发动机转速越高，则排气门36的关闭正时延迟越多。 然而，虽然本发明具有根据空转操作期间的发动机转速来校正关闭正时的特征，但是可以 采用如下构造空转操作期间的发动机转速越低，则如果必要的话，排气门的关闭正时延迟越多。此外，第四实施方式构造为，根据由冷却液温度传感器42检测冷却液温度校正排 气门的关闭正时。然而，在本发明中，冷却液温度不是用于该目的的唯一参数；也就是说，也 可以采用其中根据除冷却液温度之外的参数来校正气门控制正时的构造，只要该参数反映 内燃发动机的温度状态即可。所述参数的实例包括废气的温度、润滑油的油温等。此外，在第四实施方式中，排气门早闭控制构造为通过产生负重叠时段来使废气 回吹。然而，如果出现废气回吹的话，本发明的排气门早闭控制装置不一定需要产生负重叠 时段。接下来，将描述本发明的第五实施方式。首先，将给出根据第五实施方式的控制装 置的控制概述。进气门34和排气门36的打开/关闭正时的目标值基于运转速度Ne和气 缸进气新空气量Mc来判定。显示其关系的表示于图12中。图12显示描述进气门34和排气门36的打开/关闭正时的目标值与运转速度Ne
20和气缸进气新空气量Mc的关系的表。在该实例中，打开/关闭正时的目标值在原理上基于 运转速度Ne和气缸进气新空气量Mc和图12中显示的表来判定。在下文，该表也称为通常 时间控制表。更具体地，在运转速度Ne和气缸进气新空气量Mc分别小于预定的第一速度NE1 和预定第一新空气量Mcl的情形中，进气门34的气门打开正时的目标值判定为与进气上止 点对应的正时。此外，在该情况下，排气门36的气门关闭正时的目标值判定为从对应于进 气上止点的正时起向提前侧的曲柄角的预定间隔的正时。结果，在排气行程中，形成进气门34和排气门36均关闭的时间段(在下文中称为 “负气门重叠时段”)。在负气门重叠时段中，压缩高温已燃气体，并且将热从已燃气体传导 至构成燃烧室的构件。在下文中，指示VVT 38和VVT 40形成负气门重叠时段的控制也称为“排气门早闭 控制”。该排气门早闭控制与前述负气门重叠时段形成控制对应。此外，图12中显示的通 常时间控制表中NE < NE1和Mc < Mcl的细点区也称为“排气门早闭控制区”。顺便提及，在排气门早闭控制区中，运转速度NE越小且气缸进气新空气量Mc越 小，则排气门36的气门关闭正时的目标值判定为更为提前(即，其目标值判定为使进气门 34的气门打开正时和排气门36的气门关闭正时之间的曲柄角更大)。在下文中，当运转速 度NE和气缸进气新空气量Mc在排气门早闭控制区内时执行的排气门早闭控制也称为“通 常时间气门早闭控制”。前述方式的排气门早闭控制的执行基于如下理解在运转速度NE和气缸进气新 空气量Mc小的情况下，构成燃烧室的构件的温度(即冷却液温度THW)可以通过形成负气 门重叠时段来升高。因此，甚至在运转速度NE和气缸进气新空气量Mc小的情况下，例如， 也可以使燃烧室内的燃烧稳定化。另一方面，在运转速度NE和气缸进气新空气量Mc分别大于或等于预定第一速度 NE1和预定第一新空气量Mcl的情况下，排气门36的气门关闭正时的目标值判定为在进气 门34的气门打开正时的目标值的延迟侧上的正时。结果，形成其中进气门34和排气门36 均打开的排气行程和进气形成的时间段。顺便提及，在该情况下，进气门34和排气门36的 打开/关闭正时的目标值以及进气门34和排气门36均打开的时间段根据运转速度NE和 气缸进气新空气量Mc来调节。这是基于如下理解在运转速度NE和气缸进气新空气量Mc大的情况下，冷却液温 度THW容易升高而不在其中外部空气温度THA与参考外部空气温度(不是低外部温度)相 等的状态期间形成负气门重叠时段。也就是说，在该实施方式中，在外部空气温度THA与参 考外部空气温度相等的状态期间，将预定第一速度NE1和预定第一新空气量Mcl设定为使 冷却液温度THW没有降低趋势的运转速度NE和气缸进气新空气量Mc的各自范围内的最小 值。顺便提及，将考虑其中在NE 且Mc 的状态(即其中运转速度NE和气 缸进气新空气量Mc处于排气门早闭控制区外侧的状态)期间外部空气温度THA低(具体 地，外部空气温度THA比参考外部空气温度低)的情形。在该情况下，可能出现其中冷却液 温度THW降低(或冷却液温度THW较不容易升高)的情形。在该情况下，可能出现一种情况当存在来自车辆驾驶员的加热器请求时，高于或等于加热器请求温度的冷却液温度THW变化至比加热器请求温度低的温度。加热器请求 的温度在此是指如果在存在请求的情况下满足驾驶员的加热器请求的冷却液温度。此外， 可能出现一种情形低于加热器请求温度的冷却液温度THW不能及时地达到加热器请求温度。为了抑制上述情形的出现，在运转速度NE和气缸进气新空气量Mc是在所述排气 门早闭控制区以外的情况下和满足外部空气温度THA低的预定条件的情况下，该实施方式 的控制装置执行用于与上述“通常时间排气门早闭控制”分开的负气门重叠时段的排气门 早闭控制。在下文，在前述情形中执行的排气门早闭控制也称为“外部空气温度低时排气门 早闭控制”。上文描述的是根据第五实施方式的控制装置的概要。接下来，将参照图13中显示的流程图描述前述外部空气温度低时排气门早闭控 制。在每次到达内燃发动机10的各燃烧循环中的预定正时EOT 50的CPU执行图13中 的流程图所示的程序的过程。因此，在该程序的预定执行正时到达时，CPU开始步骤500中 的过程，并且进行到步骤505，其中CPU判定是否已满足通常时间排气门早闭控制的条件。在此处，如果运转速度NE和气缸进气新空气量Mc在排气门早闭控制区内(S卩，如 果内燃发动机10的运转状态处于其中NE < NE1且Mc < Mcl的状态)，则满足通常时间排 气门早闭控制条件。也就是说，通常时间排气门早闭控制条件与不包括涉及外部空气温度 的条件的预定条件对应。因此，在满足通常时间排气门早闭控制的情况下，CPU在步骤505中做出肯定的判 定，并且进行至步骤510，其中CPU执行通常时间排气门早闭控制。然后，CPU进行至步骤 595，其中CPU暂时结束该程序的过程。在通常时间排气门早闭控制中，根据通常时间控制表，运转速度NE越小且气缸进 气新空气量Mc越小，则负气门重叠时段形成为越长。负气门重叠时段的形成方式与本发明 中的第一模式对应，并且通常时间排气门早闭控制与本发明中的第一控制对应。另一方面，如果不满足通常时间排气门早闭控制，则CPU在步骤505中做出否的判 定，并且进行至步骤515，其中CPU判定是否存在来自驾驶员的加热器请求并且是否不存在 来自驾驶员的加速请求。在此，“存在加热器请求”是指在当前时间点加热器开关80接通。此外，“不存在加 速请求”是指当前时间点的加速器操作量小于与新空气量Mc2对应的加速器操作量，所述新 空气量Mc2比前述预定第一新空气量Mcl大预定量(其在下文称为“第二新空气量Mc2”)。如果不满足该流程图中的步骤515中的条件，则CPU在步骤515中做出否的判 定，并立即进行至步骤595，其中CPU暂时结束该程序的过程。因此，在该情况下，由于 “NE彡NE1且Mc彡Mcl”，则基于通常时间控制表将VVT 38和VVT 40控制为不形成负气门 重叠时段。以该方式不执行排气门早闭控制是基于如下观点当不存在加热器请求时，升高 冷却液温度THW的需要或抑制冷却液温度THW的降低的需要小。此外，不执行排气门早闭控 制是基于如下观点甚至在存在加热器请求的情况下，如果存在加速请求，冷却液温度THW 在未来升高的可能性大。另一方面，如果满足步骤515中的条件状态，则CPU在步骤515中做出肯定的判定，并且进行至步骤520，其中CPU判定外部空气温度THA是否为低外部空气温度。在此，“外部空气温度THA是低外部空气温度”是指外部空气温度THA在当前时间 点比外部空气温度THA的范围中的最小温度(与第一阈值对应)低，在该范围中，冷却液温 度THW在气缸进气新空气量Mc等于第二新空气量Mc2的情况下没有下降趋势。在不满足步骤502中所述条件的情况下，CPU在步骤520中做出否的判定，并且立 即进行至步骤595，其中CPU暂时结束该程序的过程。因此，在该情况下，也基于通常时间控 制表将VVT 38和VVT 40控制为不形成负气门重叠时段。另一方面，满足了步骤520中的条件状态，则CPU在步骤520中做出肯定的判定， 并且进行至步骤525，其中CPU判定冷却液温度THW是否为低冷却液温度。在此，“冷却液温度THW为低冷却液温度”是指冷却液温度THW在当前时间点低于 前述加热器请求温度(其与第二阈值对应)。在满足步骤525中所述条件的情况下，CPU在步骤525中做出否的判定，并且进行 至步骤530，其中CPU执行外部空气温度低时排气门早闭控制。然后，CPU进行至步骤595， 其中CPU暂时结束该程序的过程。在该外部空气温度低时排气门早闭控制中，进气门34和排气门36的打开/关闭 正时的目标值分别判定为与通常时间控制表无关的恒定值(恒定曲柄角)。更具体地，在第 五实施方式中，前述目标值判定为，在外部空气温度低时排气门早闭控制中形成的负气门 重叠时段比基于通常时间控制表形成的负气门重叠时段中的最长时间段长(即，比在运转 速度NE和气缸进气新控制量Mc为操作状态的假定范围中的最小值的情况中形成的最小气 门重叠时间段长)。负气门重叠时段的形成方式与本发明中的第二模式对应，外部空气温度 低时排气门早闭控制与本发明中的第二控制对应。另一方面，在不满足步骤525中的条件状态的情况下，CPU在步骤525中做出否的 判定，并且进行至步骤535。这是基于如下观点甚至在外部空气温度THA为低外部空气温 度的情况下，如果冷却液温度THW高于或等于加热器请求温度，则升高冷却液温度THW的需要小。在步骤535中，CPU判定冷却液温度THW的升高速率是否小于零。在此，“冷却液 温度THW的升高速率小于零”是指冷却液温度THW在当前时间点(即，大于或等于加热器请 求温度)比在执行相同程序(在当前一个循环之前的预定循环数目)期间出现的冷却液温 度THW低。在满足步骤535中所述条件的情况下，CPU在步骤535中做出肯定的判定，并且进 行至步骤530，其中CPU执行外部空气温度低时排气门早闭控制。以该方式执行排气门早闭控制基于如下观点甚至在冷却液温度THW大于或等于 加热器请求温度的情况下，如果冷却液温度THW的具有降低趋势，则优选抑制冷却液温度 THW的降低。其中在运转速度NE和气缸进气新空气量Mc已经降低之后运转速度NE和气缸 进气新空气量Mc小的状态继续保持的情况下，可能出现其中冷却液温度THW具有下降趋势 的情形。外部空气温度THA越低，则该下降趋势更显著。另一方面，在不满足步骤535所述条件的情况下，CPU在步骤535中做出否的判定， 并且立即进行至步骤595，其中CPU暂时结束该程序的过程。如上所述，根据本发明的用于内燃发动机的控制装置的第五实施方式，在不满足
23不包括涉及外部空气温度THA的条件的通常时间排气门早闭控制条件的情况下执行通常 时间排气门早闭控制。在该通常时间排气门早闭控制中，根据通常时间控制表，运转速度NE 和/或气缸进气新空气量Mc越小，则负气门重叠时段形成得越长。另一方面，在不满足通常时间排气门早闭控制条件的情况下和在外部空气温度 THA为低外部空气温度且冷却液温度THW为低冷却液温度的情况下，执行外部空气温度低 时排气门早闭控制。在该外部空气温度低时排气门早闭控制中，形成比在通常时间排气门 早闭控制中可形成的最长负气门重叠时段长的负气门重叠时段(曲柄角恒定)。因此，甚至在当外部空气温度THA比加热器请求温度低时外部空气温度低的情况 下，冷却液温度THW的升高程度可变大。因此，在该情况下，可以将冷却液温度THW迅速改 变至加热器请求温度。此外，在不满足通常时间排气门早闭控制的情况下和在外部空气温度THA为低冷 却液温度的情况下以及在冷却液温度THW不是低冷却液温度的情况下，在原理上不执行外 部空气温度低时排气门早闭控制。结果，不必要的执行排气门早闭控制的机会可能减少。因 此，可以抑制因形成负气门重叠时段引起的燃料经济性降低。即使冷却液温度THW不是低冷却液温度，在冷却液温度THW具有降低趋势的情况 下也执行外部空气温度低时排气门早闭控制。结果，可以抑制高于或等于加热器请求温度 的冷却液温度THW降低。因此，在该情况下，可以抑制冷却液温度THW向低于加热器请求温 度低的温度转变。本发明不限于前述实施方式。相反，可以采用本发明范围内的各种修改方案。例 如，虽然在第五实施方式中负气门重叠时段在外部空气温度低时排气门早闭控制中形成为 在曲柄角方面恒定，但是负气门重叠时段相反是可变的。在该情况下，例如，负气门重叠时段可形成为，每次CPU进行至步骤530时，在步骤 530中通过使负气门重叠时段增加预定的持续时间(即，排气门36的气门关闭正时的目标 值向提前侧一次改变预定的曲柄角)。此外，在步骤530中，排气门36的气门关闭正时的目 标值可以判定为更为提前，使得在外部空气温度THA越低的情况下负气门重叠时段越长。此外，在第五实施方式中，当CPU进行至步骤530时，只形成负气门重叠时段一次。 相反，可以在满足执行外部空气温度低时排气门早闭控制条件之后的预定时间段内形成负 气门重叠时段多次。在该情况下，例如，外部空气温度THA越低，形成负气门重叠时段的次数可以越 多。此外，形成负气门重叠时段的次数可以设定为恒定次数，而不管诸如外部空气温度THA 等的参数如何。此外，虽然在第五实施方式中，通常时间排气门早闭控制和外部空气温度低时排 气门早闭控制之间的负气门重叠时段的形成方式不同，但是用于这两种控制的形成方式可 以相同。在该情况下，例如，负气门重叠时段可以形成为通过预定的恒定曲柄角间隔相互隔 开。接下来，将描述本发明的内燃发动机的控制装置的第六实施方式。第六实施方式 与第五实施方式的不同之处仅在于，在满足外部空气温度THA为低外部空气温度等的情况 下，通过利用其中排气门早闭区比在通常时间控制表中大的表(其在下文称为“外部空气 温度低时控制表”)来判定是否形成负气门重叠时段。
在下文，将参照图14中显示的流程图描述第六实施方式与第五实施方式不同的 特征，其与图13对应。此外，图14中与图13中相同的步骤用相同的步骤号表示，并且其详 细说明在下文省略。当该程序的预定执行正时到达时，第六实施方式中的ECU 50的CPU在开始步骤 600中的过程以执行步骤515的过程和后续过程。如果在515、520、535中任一步骤中做出 否定的判定，则CPU进行至步骤605，其中CPU选择与前述通常时间控制表相同的表(见图 12)。另一方面，如果在515、520、535中任一步骤中做出肯定的判定，或者仅在三个步 骤中的步骤525中做出否定的判定而在步骤535中做出肯定的判定，则CPU进行至步骤 610，其中CPU选择外部空气温度低时控制表。图15是显示与图12对应的前述外部空气温度低时控制表的图。根据外部空气温 度低时控制表，在运转速度NE小于预定第二速度NE2 (其大于第一速度NEl)且气缸进气新 空气量Mc小于上述关于第五实施方式提及的第二新空气量Mc2，则进气门34和排气门36 的打开/关闭正时的目标值判定为如在前述通常时间控制表中一样形成负气门重叠时段。在该情况下，在该实例中，预定的第二速度NE2设定为运转速度NE的范围内的最 小值，其在外部空气温度THA为最低的假定温度的状态期间不引起冷却液态温度THW下降。在外部空气温度低时控制表中，其中NE < NE2且Mc < Mc2的区域是前述排气门 早闭控制区(见图15中的细点部分)。此外，在排气门早闭控制区中，运转速度NE和气缸 进气新空气量Mc越小，则负气门重叠时段形成为越长。在该实施方式中，通常时间控制表中的排气门早闭控制与第一范围对应，外部空 气温度低时控制表中的排气门早闭控制与本发明中的第二范围对应。在选择通常时间控制表和外部空气温度低时控制表之一后，CPU进行至步骤615， 其中CPU判定是否已满足排气门早闭控制条件。在运转速度NE和气缸进气新空气量Mc在 选定表中的排气门早闭控制区中的情况下排气门早闭控制条件得到满足。因此，在已满足通常时间控制表的情形中，如果内燃发动机10处于其中NE < NEl 且Mc < Mcl的状态，则CPU在步骤615中做出肯定的判定，并且进行至步骤620，其中CPU 执行排气门早闭控制。随后，在步骤695中，CPU暂时结束该程序的过程。另一方面，在已选定外部空气温度低时控制表的情况下，如果内燃发动机10处于 其中NE < NE2且Mc < Mc2的运转状态，则CPU在步骤615中做出肯定的判定，并且进行至 步骤620，其中CPU执行排气门早闭控制。因此，在已选定外部空气温度低时控制表的情况 下，排气门早闭控制区比在通常时间控制表中的大。因此，即使运转速度NE和气缸进气新空气量Mc在通常时间控制表中的排气门早 闭控制区以外，如果运转速度NE和气缸进气新空气量Mc在外部空气温度低时控制表的排 气门早闭控制区内，也执行排气门早闭控制。因此，与在第一实施方式中一样，可以抑制冷 却液温度THW降低且可以增大冷却液温度THW的升高程度，即使在外部空气温度THA低的 时候也是如此。另一方面，在满足排气门早闭控制条件的情况下，CPU在步骤615中做出否定的判 定，并前进到步骤695，其中CPU暂时结束该程序的过程。在该情况下，根据通常时间控制表 或外部空气温度低时控制表控制VVT 38和VVT 40，以不形成负气门重叠时段。
如上所述，在用于本发明内燃发动机的控制装置的第六实施方式中，提供通常时 间控制表和外部空气温度低时控制表。在不满足例如预定外部空气温度THA低于低外部空 气温度等条件的情况下，从前述两个表中选择通常时间控制表。另一方面，在满足预定条件 的情况下，从这两个表中选择外部空气温度低时控制表。然后，基于选定的表，判定是否执 行排气门早闭控制。在此，与通常时间控制表相比，外部空气温度低时控制表中的排气门早闭控制区 相对大。因此，在外部空气温度THA为低外部空气温度的情况下，可以执行排气门早闭控 制，即使内燃发动机10的运转状态在通常时间控制表中的排气门早闭控制区以外也是如 此。因此，根据第六实施方式，可以获得与第五实施方式相同的效果。此外，在第五实施方式中，在不满足通常时间排气门早闭控制条件的情况下和在 满足预定条件，例如外部空气温度THA为低外部空气温度等的条件下，执行排气门早闭控 制，而不管运转速度NE的大小如何。另一方面，在第六实施方式中，即使在满足预定条件例如外部空气温度THA为低 外部空气温度的条件的情况下和在已选定外部空气温度低时控制表的情况下，如果运转速 度NE大于或等于预定第二速度NE，则不选择排气门早闭控制。因此，与第五实施方式相比， 在第六实施方式中可以减少排气门早闭控制的不必要执行的出现。结果，与第五实施方式 相比，可以抑制因负气门重叠时段的形成引起的燃料经济性降低。本发明不受第六实施方式限制，而是可以采用本发明范围内的各种修改方案。例 如，在第六实施方式中，在两个表，即通常时间控制表和外部空气温度低时控制表中，选定 一个表。然而，也可以采用如下构造提供描述运转速度NE和气缸进气新空气量Mc与进气 门34和排气门36的打开/关闭正时的关系的三个或更多表，并且可以从这三个表中选择
一个表。在该情况下，例如，所述三个或更多个表可构建为，使各表的排气门早闭控制区的 尺寸互不相同，并且如果外部空气温度THA较低，则可选择具有较大的排气门早闭控制区 的表之一。此外，尽管在前述实施方式中，通常时间控制表(以及外部空气温度低时控制表) 采用运转速度NE和气缸进气新空气量Mc作为参数，但是通常时间控制表也可以是其中添 加冷却液温度THW作为另一参数的表。而且，在第五和第六实施方式中，在冷却液温度THW不为低冷却液温度的情况下， 立即判定冷却液温度THW是否具有降低的趋势。还可以采用一种构造来代替这种构造如 果冷却液温度THW与加热器请求的温度相比足够高，则在不进行判定的情况下避免执行排 气门早闭控制，即使在冷却液温度THW不为低冷却液温度的情况下也是如此。在其中冷却液温度THW与加热器请求的温度相比足够高的情况下，冷却液温度 THW很少低于加热器请求温度，即使冷却液温度THW具有降低趋势等也是如此。因此，前述 可能的构造是基于如下观点在该情况下，执行排气门早闭控制的需要小。在该情况下，例如，可以在图13或14中的流程图中的步骤525和步骤535之间插 入如下步骤判定冷却液温度THW是否低于比加热器请求温度高预定温度(例如5°C)的 温度。然后，可以采用如下构造如果在该步骤中做出肯定的判定，则CPU立即进行至步骤 595 (或立即进行至步骤605，其中CPU选择通常时间控制表)，并且，另一方面，如果在插入的步骤中做出否定的判定，则CPU进行至步骤S535。在第五和第六实施方式中，与步骤535中的判定相关的冷却液温度THW具有降低 趋势的情形为，其中当前时间点的冷却液温度THW低于在执行程序时(其为当前时间点之 前的执行循环的预定数目)出现的冷却液温度THW低的情形。与此不同，与判定相关的情 形可以为，其中当前时间点的冷却液温度THW的时间导数的值为负值。在该情况下，例如，时间导数的值可以为将从前次执行程序时的冷却液温度THW 减去当前执行程序时的冷却液温度THW所得值除以与程序执行间隔对应的时间所获得的 值。尽管在第五和第六实施方式的每个实施方式中，用以执行排气门早闭控制的程序 包括步骤525和步骤535，但是程序不一定需要包括步骤535或步骤525和535。此外，作为执行第五和第六实施方式中的排气门早闭控制的程序，使用图13或14 中显示的程序。与此不同，用于执行排气门早闭控制的程序可以是如下程序其包括描述运 转速度NE、气缸进气新空气量Mc、外部空气温度THA、冷却液温度THW和冷却液温度THW的 各时间导数值与进气门34和排气门36的打开/关闭正时的目标值之间的关系的表，并且 获得与通过图13或14中显示的程序获得的基本相同的操作和效果。在该情况下，例如，还可以提供如下构造在当前时间点的冷却液温度THW、在运 转速度NE、气缸进气新空气量Mc、外部空气温度THA和冷却液温度THW的各时间导数值在 前述表中的排气门早闭控制区内的情况下执行排气门早闭控制。此外，前述表可以构建为 判定进气门34和排气门36的打开/关闭正时的目标值，使得在外部空气温度THA和冷却 液温度THW越低的情况下负气门重叠时段越长。接下来，将描述本发明的第七和第八实施方式。在第七和第八实施方式中，处理与 内燃发动机的负压控制有关的控制，其用于设置用于本发明制动装置的增压装置。进气负 压根据内燃发动机的运转状态变化。结果，根据运转状态，可发生实际进气负压比增压装置 所需进气负压不足的情况。结果，对车辆的驾驶员而言有必要比通常更用力地压下制动踏 板，从而导致制动操作感觉变差的可能性。因此，在第七和第八实施方式中，实施以下描述 的控制以解决这些问题。如图1所示，在该实施方式的系统中，提供用于使配有内燃发动机10的车辆停车 的制动装置72。制动装置72设置有增压装置(未显示)，用于在驾驶员压下制动踏板时补 充制动踏板上的压下力。该增压装置通过经过负压通路74引入的内燃发动机10的进气负 压来产生用于驾驶员制动操作的辅助力，以减少制动踏板上的压下力。当内燃发动机10起动时，E⑶50执行以预定的初始气门正时操作气门34、36的控 制。在此，初始气门正时例如为，用作当VVT 38、40的运转开始时气门正时的初始设定的正 时，并且以预定的初始气门正时操作气门34、36的控制与排气门早闭控制基本上相同。图 2显示以初始气门正时的气门34、36的打开-关闭状态。此外，图2B显示的初始气门正时 仅是一个实例，并不限制本发明。利用初始气门正时，例如，进气门34保持在可通过VVT 38实现的最延迟的位置， 排气门36保持在可通过VVT 40实现的最提前的位置。此外，利用初始气门正时，例如在略 微远离进气上止点(TDC)的提前侧的正时设置其中气门34、36均处于关闭状态的负重叠时 段α。该负重叠时段α的长度例如为约10至15CA° (曲柄角)。
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因为这，在气门34、36以初始气门正时运转时，排气门36在负重叠时段α前的早 期正时点时关闭，并且在时间段α过去之后，气门34打开。结果，在废气行程结束时残留在 燃烧室14中的废气在负重叠时段期间在燃烧室14中被压缩。然后，当进气门34打开时， 废气回吹进气系统中(进气通路20侧)。因此，在内燃发动机10起动时，可以通过以初始气门正时运转气门34、36来增加 回吹废气的量，并且可以通过回吹来改善发动机起动时的排放品质。接下来，将描述减速-时间标准控制。在内燃发动机10起动时，需要维持气门34、 36的初始正时，甚至在当VVT 38、40未被供给油压或电力时也是如此。因此，VVT 38、40配 有用于机械锁紧气门34、36至初始气门正时的锁紧机构(未显示)。当气门34、36以初始 气门正时运转时，锁紧机构变得能够执行锁紧操作。因此，在内燃发动机10减速时，执行以初始气门正时运转气门34、36的减速-时 间标准控制，下文描述的回吹量减少控制的情形除外。也就是说，在该实施方式中，减速时 的标准气门正时(标准正时)是初始气门正时。因为此，甚至到内燃发动机10从减速状态停止时，气门34、36的初始正时可以恢 复到初始气门正时。因此，当内燃发动机10停机时，可以以设定为初始气门正时的气门34、 36的气门正时迅速操作锁紧机构，尤其可以准备用于发动机重启。接下来，将描述回吹量减少控制。在例如机动车辆等的车辆中，车辆的驾驶员经常 在内燃发动机10减速时执行制动操作。在该情况下，为了使制动装置72顺利地操作，需要 从进气通路20向制动装置72 (增压装置)供给足够大小的进气压。因此，当内燃发动机10进入减速状态并且满足回吹量减少控制的条件时，ECU 50 执行回吹量减少控制来代替执行减速_时间标准控制。在该实施方式中，回吹量减少控制 的开始条件设定为，例如，进气负压P的绝对值小于制动所需负压PO的绝对值的条件。制 动所需负压PO在此是为了增压装置完全发挥起作用所需的负压的最小值，并且预先存储 在E⑶50的存储电路52中。当已满足回吹量减少控制的前述开始条件时，如果执行制动操作，则实际进气负 压P不足以用于制动装置72的需要负压P0。因此，E⑶50如下文所述延迟排气门36的气 门正时以减少回吹废气的量。因此，可以以与回吹废气量的减少对应的量增加进气负压。此外，当进气负压P的绝对值等于或大于制动所需负压PO的绝对值时，E⑶50停 止回吹量减少控制，并且开始减速-时间标准控制。也就是说，E⑶50将气门34、36的气 门正时恢复至减速_时间标准正时(初始气门正时)。此外，当内燃发动机10以低速运转时，进气负压P可能变得不足。因此，回吹量减 少控制可以设计为在已满足前述开始条件时或在内燃发动机10的发动机转速比预定标准 值低时执行。另一方面，当内燃发动机10开始从高转速减速时，因为回吹进气系统的废气可能 从进气通路20等产生振动声音。因此，当发动机10从发动机转速高于一定标准值的状态 开始减速时也执行回吹量减少控制。这抑制了在进气系统因废气回吹产生的振动声音，因 此可以降低内燃发动机10的噪音水平。图3B显示因回吹量减少控制引起的气门正时的变化。在回吹量减少控制中，通过 排气侧VVT 40将排气门36的气门正时延迟至前述初始气门正时(虚线所示)的延迟侧。
通过该正时延迟，将排气门36的气门正时设定为使回吹废气的量最小的目标正 时。该目标正时是通过实验等预先判定的，并且预先存储在ECU 50的存储电路52中。换 言之，在回吹量减少控制中，排气门36的气门正时设定为使负重叠时段α变短或变为零。图3D显示排气门36的气门正时和回吹废气的量之间的关系。图3D的纵轴表示 燃烧室14中的气体流量，在负数侧放大的气体流量意味着回吹废气的量增加。图3D中的实线显示以初始气门正时运转的回吹废气的量，虚线显示以基准气门 正时运转的回吹废气的量。在此，基准气门正时是靠近进气上止点在气门之间产生轻微重 叠的共用气门正时。也就是说，在基准气门正时情形的负重叠时段α比在初始气门正时情 形的短。由图3D可见，在基准气门正时情形的回吹废气的量比在初始气门正时情形的小。 因此，在回吹量减少控制中，可以通过设定气门正时来减少回吹废气的量，以使负重叠时段 α减少或变为零。图16是ECU 50执行用于实现该实施方式系统操作的程序的流程图。此外，图16 中显示的程序在内燃发动机起动的时候开始，并且每隔一定的时间量重复执行。首先，在步骤700中，ECU 50判定内燃发动机10是否处于减速状态。如果在该步 骤中做出肯定的判定，则过程进行至步骤704。另一方面，如果在步骤700中做出否定的判 定，则ECU 50在步骤702中执行加速-时间气门正时控制，然后返回。接下来，在步骤704中，E⑶50通过进气压传感器70检测进气负压P。在步骤706 中，ECU 50计算制动所需负压P0。在该情况下，通过例如如下方法来计算制动所需负压PO 基于制动装置72等的规格读取与所述ECU 50中预先存储的所需负压有关的数据，或者根 据操作状态对存储的数据进行校正。接下来，在步骤708中，ECU 50判定是否执行回吹量减少控制。如果在该步骤中 做出肯定的判定，则过程进行至下述步骤716。另一方面，如果在步骤708中做出否定的判 定，则ECU 50在步骤710中判定是否已满足用于回吹量减少控制的开始条件。更具体地， 在步骤710中，E⑶50判定进气负压P是否小于制动所需负压P0。如果在步骤710中做出肯定的判定，则判定进气负压不足以用于制动装置72。因 此，在该情况下，E⑶50在步骤712中执行回吹量减少控制。也就是说，在步骤712中，E⑶ 50操作排气侧VVT 40以将排气门36的气门正时延迟到图3B所示的初始气门正时的延迟 侧。因为该正时延迟，所以回吹废气的量变得比在初始气门正时情形的回吹量少，因此可以 增加进气负压P。此外，当延迟排气门36的气门正时时，进气门34的气门正时可以保持为初始气门 正时，或者也可以提前至如下文关于第八实施方式描述的初始正时的提前侧。另一方面，如果在步骤710中做出否定的判定，则判定存在足以用于制动装置72 的进气负压。因此，在该情况下，E⑶50在步骤714中执行减速-时间标准控制。也就是 说，在步骤714中，E⑶50将气门34、36的气门正时设定为初始气门正时，并且返回。而且，在步骤716中，E⑶50判定在执行回吹量减少控制期间进气负压P是否已 升高至或高于制动所需负压Po。如果在该步骤中做出肯定的判定，则判定已通过回吹量减 少控制产生足够的进气负压。因此，在该情况下，ECU 50在步骤714中执行减速-时间标 准控制，以将气门34、36的气门正时恢复至初始气门正时。另一方面，如果在步骤716中做出否定的判定，则ECU 50返回至步骤710以继续回吹量减少控制。根据第七实施方式，E⑶50能够判定当内燃发动机10进入减速状态时是否已产 生足以用于制动装置72的进气负压。然后，如果判定进气负压足够，则ECU 50可以将气门 正时设定为用于减速时的标准正时，并且可以准备好用于内燃发动机10的停机或重启。此外，如果判定进气负压不足，则排气门36的气门正时可以通过回吹量减少控制 延迟。因此，可以减少回吹废气的量，并且可以提高进气负压。因此，在可能执行制动操作的减速时，可以稳定地确保足以用于制动装置72的进 气负压。因此，可以避免制动操作力的增加和因进气负压变得不足引起的操作感觉变差，因 此有助于操作制动装置72。此夕卜，在回吹量减少控制中，可以通过排气侧VVT 40延迟排气门36的气门正时。 因此，可以使两个气门34、36之间的负重叠时段α变短。结果，燃烧室14中的废气在负重 叠时段期间不会被极度压缩。因此，可以减少回吹废气量，并且可以提高进气负压。在该情况下，在回吹量减少控制中，这种最佳气门正时(回吹废气量变得最小)可 以通过实验等预先判定。这种最佳气门正时可以作为目标正时预先存储在ECU 50的存储 电路52中。然后，在回吹量减少控制中，可以将排气门36的气门正时延迟至目标正时。因 此，可以将废气的回吹减少至最低量，并且可以最大程度地提高进气负压。当进气负压通过执行回吹量减少控制而升得足够高时，E⑶50可以停止回吹量减 少控制。因此，可以将排气门36的气门正时恢复至标准正时。由此，可以根据情况执行合 适的控制。接下来，参照图3C和图17，将描述本发明的第八实施方式。顺便提及，第八实施方 式与第七实施方式相同的组成元件用相同的附图标记表示，并且将省略其说明。该实施方式的系统包括与第七实施方式基本上相同的结构(见图1)。该系统构建 为，当判定进气负压不足以用于制动装置72时，执行回吹量减少控制。然而，回吹量减少控 制设计为使进气门34的气门正时提前至初始气门正时的提前侧。在这点上，第八实施方式 与第七实施方式不同。图3C显示由回吹量减少控制引起的气门正时变化。在该实施方式的回吹量减少 控制中，进气门34的气门正时通过进气侧VVT 38提前至初始气门正时的提前侧(用虚线 显示)。由于该正时提前，所以将进气门34的气门正时设定为目标正时，使得回吹废气的量 变得最小。该目标正时通过实验等预先判定，并且预先存储在ECU 50的存储电路52中。换言之，在回吹量减少控制中，进气门34的气门正时设定为使负重叠时段α变短 或变为零。因此，该实施方式的回吹量减少控制也可以使回吹废气的量比利用初始气门正 时获得的量少。图17是ECU 50执行用于实现第八实施方式的系统操作的程序的流程图。顺便提 及，在图17的说明中，与第七实施方式(图16)中相同的过程用相同的步骤号标表示，并且 将省去其说明。如图17所示，在第八实施方式中，当在步骤800中执行回吹量减少控制时， 使进气门34的气门正时提前。如上述设计的第八实施方式可以实现与第七实施方式基本上相同的操作和效果。 具体而言，该实施方式设计为，当执行回吹量减少控制时，进气门34的气门正时通过进气 侧VVT 38提前。该设计还可以使气门34、36的负重叠时段α变短，由此可以减少回吹废气的量。此外，在第八实施方式中，还可以通过使进气门34的正时提前来获得以下效果。首先，当内燃发动机10停机时，需要通过VVT 38、40将气门34、36的气门正时保 持为初始气门正时，以准备好用于发动机重启。对于进气侧VVT 38，其用于使进气门34的 提前正时返回至初始气门正时的操作方向与曲轴16转动方向相同。因此，进气侧VVT 38 具有比排气侧VVT 40更快的将进气门34的正时返回至初始气门正时的速度。也就是说，甚至在当发动机转速低时使气门正时提前的情况下，进气侧VVT 38可 以在内燃发动机10停机之前的时间段期间以高的速度使气门正时返回至初始气门正时。 因此，通过使进气门34的气门正时提前，可以执行回吹量减少控制，即使在较低的发动机 转速范围内也是如此。结果，在从高转速到低转速的宽范围内，可以稳定地确保足以用于制 动装置72的进气负压。在第七和第八实施方式中，图16和17中的步骤710显示关于负压的判定的一个 具体实例，流程图中的步骤714显示标准正时设定的一个具体实例。此外，图16和17中的 步骤712、800显示回吹量减少的一个具体实例，并且其中的步骤716显示返回至初始气门 正时的一个具体实例。此外，第七和第八实施方式具有其中使用进气压力传感器70作为负压获取装置 的结构。然而，本发明不限于此，而是可以设计为例如，根据内燃发动机10的发动机转速、 其负载状态等来推定计算进气负压。此外，第七实施方式设计为使排气门36的气门正时延迟以执行回吹量减少控制， 并且第八实施方式设计为使进气门34的气门正时提前以执行回吹量减少控制。然而，本发 明不限于此，而是还可以通过组合第七和第八实施方式来设计，使得在回吹量减少控制一 起执行排气门36的正时延迟和进气门34的正时提前。此外，在前述实施方式中，进气侧VVT 38和排气侧VVT 40均安装在内燃发动机 上。然而，本发明不限于此，而是还可以应用于只配有VVT 38、40中之一的内燃发动机。也 就是说，第七实施方式也可以设计为不提供进气侧VVT 38，而是只安装排气侧VVT 40。此 外，第八实施方式还可以设计为不提供排气侧VVT 40，而是只安装进气侧VVT38。此外，已经连同其中制动所需负压PO为恒定值的实施例描述了前述实施方式。然 而，本发明不限于此，而是可以设计为，例如，制动所需负压PO根据内燃发动机10的运转状 态、制动装置72的运转状态等变化。此外，已经连同其中用于回吹量减少控制的开始条件为进气负压P小于制动所需 负压PO的实施例描述了前述实施方式。然而，本发明中的开始条件不限于此，而是可以为 例如，进气负压P小于制动所需负压PO并且发动机转速低于标准值的条件。而且，已经连同其中减速期间的标准正时为提供负重叠时段α的初始气门正时 的实施例描述了前述实施方式。然而，本发明不限于此，而是减速-时间标准正时也可以为 满足内燃发动机等的需求的任意正时。因此，在本发明中，标准正时不一定需要提供负重叠 时段α。
权利要求
一种内燃发动机控制装置，包括可变气门机构，其可变地设定内燃发动机的进气门和排气门中的至少一个的气门正时；回吹产生装置，其通过由所述可变气门机构控制所述气门正时而使废气从气缸向进气系统回吹；通常气门正时控制装置，其在所述回吹产生装置未工作时通过根据所述内燃发动机的运转状态来操作所述可变气门机构而在相较于所述回吹产生装置具有较少回吹废气量的情况下控制所述气门正时；喷射量增量装置，其计算用于将所述内燃发动机的燃料喷射量保持在增量状态的喷射量中的增量，并且随时间流逝而减少所述喷射量中的增量；以及回吹禁止装置，其在所述喷射量中的增量减少到下限标准值或减少为低于所述下限标准值时禁止所述回吹产生装置的工作。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，所述回吹产生装置通过将以曲柄角表示的所述排气门的排气门关闭正时从对应于进 气上止点的正时控制至提前侧而使废气从所述气缸向所述进气系统回吹。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述回吹禁止装置在检测到对所述内燃发动机的加速请求时禁止所述回吹产生装置 的工作。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的控制装置，其中，所述回吹禁止装置在预期到将产生对所述内燃发动机的加速请求时禁止所述回吹产 生装置的工作。
5.根据权利要求4所述的控制装置，还包括空转检测装置，其在加速器操作装置处于未被操作状态时输出空转信号，所述加速器 操作装置被操作用以加速或减速所述内燃发动机，其中所述回吹禁止装置在所述空转检测装置的输出从所述空转信号变成非空转信号时预 期到将产生所述加速请求。
6.根据权利要求4或5所述的控制装置，还包括变速位置检测装置，其检测变速操作装置是处于空档位置还是处于驱动操作位置，所 述变速操作装置被操作用以进行所述内燃发动机的变速器变速操作，其中所述回吹禁止装置在所述变速操作装置从所述空档位置被切换到所述驱动操作位置 时预期到将产生所述加速请求。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的控制装置，其中，所述回吹产生装置引起所述进气门和所述排气门在进气上止点附近处于关闭状态的 负重叠时段，并且与所述回吹产生装置相比，所述通常气门正时控制装置使所述负重叠时 段较短。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的控制装置，其中，所述下限标准值根据这样的喷射量中的最小增量来设定所述喷射量中的最小增量使 得所述内燃发动机的燃烧状态甚至在出现废气回吹时也能够被稳定。
9.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述回吹产生装置实现通过操作所述可变气门机构而提前所述排气门的关闭正时的 排气门早闭控制以便在所述进气系统中引起废气回吹，并且所述控制装置还包括转动对应校正装置，其根据所述内燃发动机的空转操作期间的发动机转速来校正由所 述排气门早闭控制设定的所述排气门的关闭正时。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其中，如果所述空转操作期间的发动机转速较高，则所述转动对应校正装置进一步延迟所述 排气门的关闭正时。
11.根据权利要求9或10所述的控制装置，还包括温度检测装置，其检测所述内燃发动机的温度状态；以及温度对应校正装置，如果所述空转操作的所述温度状态较高，则所述温度对应校正装 置进一步延迟所述排气门的关闭正时。
12.根据权利要求1或2所述的控制装置，还包括获取外部空气温度的外部空气温度获取装置，其中所述回吹产生装置至少基于所述外部空气温度来判定是否执行控制所述可变气门机 构以便形成负气门重叠时段的负气门重叠时段形成控制，其中所述负气门重叠时段是所述 进气门和所述排气门都保持关闭的时段；并且，如果判定要执行所述负气门重叠时段形成 控制，则所述回吹产生装置执行所述负气门重叠时段形成控制。
13.根据权利要求12所述的控制装置，其中，如果满足不包括涉及所述外部空气温度的条件的预定条件，则所述回吹产生装置将根 据第一模式确定所述负气门重叠时段的第一控制作为所述负气门重叠时段形成控制来执 行，并且如果不满足所述预定条件且所述外部空气温度比第一阈值低，则所述回吹产生装 置将根据第二模式确定所述负气门重叠时段的第二控制作为所述负气门重叠时段形成控 制来执行。
14.根据权利要求13所述的控制装置，还包括获取所述内燃发动机的冷却液的温度的温度检测装置，其中在不满足所述预定条件、所述外部空气温度比所述第一阈值低并且所述冷却液温度比 第二阈值低的情况下，所述回吹产生装置执行所述第二控制。
15.根据权利要求14所述的控制装置，其中，在不满足所述预定条件、所述外部空气温度比所述第一阈值低、所述冷却液温度高于 或等于所述第二阈值并且所述冷却液温度具有降低趋势的情况下，所述回吹产生装置也执 行所述第二控制。
16.根据权利要求12所述的控制装置，其中，所述回吹产生装置确定代表所述内燃发动机的运转状态的参数的值的范围，使得所述 范围在所述外部空气温度为第二温度的情况下比在所述外部空气温度为高于所述第二温 度的第一温度的情况下大，并且，如果所述参数的值在所述范围内，则所述回吹产生装置执 行所述负气门重叠时段形成控制。
17.根据权利要求16所述的控制装置，其中，如果所述外部空气温度高于或等于第一阈值，则所述回吹产生装置将所述范围确定为 第一范围，并且，如果所述外部空气温度比所述第一阈值低，则所述回吹产生装置将所述范3围确定为比所述第一范围大的第二范围。
18.根据权利要求17所述的控制装置，还包括获取所述内燃发动机的冷却液的温度的温度检测装置，其中在所述外部空气温度比所述第一阈值低并且所述冷却液温度比第二阈值低的情况下， 所述回吹产生装置将所述范围确定为所述第二范围。
19.根据权利要求18所述的控制装置，其中，在所述外部空气温度比所述第一阈值低、所述冷却液温度高于或等于所述第二阈值并 且所述冷却液温度具有降低趋势的情况下，所述回吹产生装置也将所述范围确定为所述第二范围。
20.根据权利要求1或2所述的控制装置，还包括 负压获取装置，其获取所述内燃发动机的进气负压；负压判定装置，其判定在所述内燃发动机进入减速状态时是否存在对制动装置而言充 足的进气负压；以及标准正时设定装置，当所述负压判定装置判定所述进气负压充足时，所述标准正时设 定装置通过所述可变气门机构将所述气门正时设定为适用于减速时的标准正时，其中当所述负压判定装置判定所述进气负压不足时，所述回吹产生装置通过由所述可变气 门机构改变所述气门正时而使到达所述进气系统的回吹废气量比由所述标准正时引起的回吹量小。
21.根据权利要求20所述的控制装置，其中，所述标准正时是在所述可变气门机构开始工作时用作所述气门正时的初始设定的初 始气门正时。
22.根据权利要求20或21所述的控制装置，其中，所述标准正时提供所述进气门和所述排气门都处于关闭状态的负重叠时段，并且所述 回吹产生装置通过缩短所述负重叠时段来减少回吹废气量。
23.根据权利要求22所述的控制装置，其中，所述回吹产生装置通过延迟所述排气门的气门正时来缩短所述负重叠时段。
24.根据权利要求22所述的控制装置，其中，所述回吹产生装置通过提前所述进气门的气门正时来缩短所述负重叠时段。
25.根据权利要求20-24中任一项所述的控制装置，还包括存储装置，使回吹废气量最小化的所述气门正时被预先存储在所述存储装置中作为目 标正时，其中当回吹废气量将被减少时，所述回吹产生装置将所述气门正时设定为所述目标正时。
26.根据权利要求20-25中任一项所述的控制装置，还包括返回装置，当所述回吹产生装置工作期间出现充足的进气负压时，所述返回装置将所 述气门正时返回至所述标准正时。全文摘要
一种排气门早闭控制使废气回吹至进气系统中(S106)。然而，如果在发动机起动之后紧接进行的第一空转操作等期间执行排气门早闭控制，则回吹废气量变得过大。因此，当起动后增加量已降低至或低于下限标准值时，ECU 50禁止排气门早闭控制，并且将控制改变为通常气门正时控制(S108)。结果，在其间燃烧状态具有稳定裕量且HC等的排放量大的时间段期间，通过排气门早闭控制可以改善废气排放的品质。此外，当起动后增加量已减小时，可以通过禁止所述排气门早闭控制来使燃烧状态稳定。
文档编号F02D41/02GK101960126SQ200880115948
公开日2011年1月26日 申请日期2008年11月12日 优先权日2007年11月13日
发明者吉冈卫, 富松亮, 石井大祐 申请人:丰田自动车株式会社