专利名称：带可变阀机构的内燃机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有可变阀机构的内燃机的进气控制，该可变阀机构可以对进气 阀的动作角进行可变控制。
背景技术：
已知为了提高内燃机的输出性能及抑制燃料消耗，使用可变阀机构，对进气阀的 阀定时进行可变控制。如果使这种具有可变阀机构的内燃机在实际压缩比变高的阀定时运 转，则在冷却水温及进气温度成为高温时，可能发生所谓过早点火。因此，作为用于防止这种过早点火的发生的技术，日本专利厅于2002年公开的 JP2002-U9994A，提出了在预测将要发生过早点火的运转条件下，通过限制节气门开度等 而减少内燃机的进气。
发明内容
但是，根据上述现有技术，如果限制进气量，则无法避免内燃机的输出扭矩降低。 另一方面，也考虑变更阀定时，以使实际压缩比降低，但可能由于阀定时的变更而使车辆产 生振动或噪音。因此，本发明的目的在于，提供一种带可变阀机构的内燃机的控制装置，其可以防 止过早点火的发生，且可以抑制车辆中产生的振动及噪音的恶化。为了实现上述目的，本发明提供一种带可变阀机构的内燃机的控制装置，该内燃 机具有可变阀机构，其可以连续可变地控制进气阀的关闭定时以及动作角；对发生过早 点火的可能性进行检测的单元；以及节气门，其控制进气量，所述控制装置在检测出存在发 生过早点火的可能性的情况下，通过使进气阀动作角增大，由此使进气阀关闭定时与下止 点相比延迟，其中，所述控制装置具有动作角上限值计算部，其计算对进气阀动作角的上 限值进行限制的动作角上限值；以及节气门开度上限值计算部，其基于进气阀动作角，计算 对节气门开度的上限值进行限制的节气门开度上限值。本发明的详细内容以及其他特征及优点，在说明书以后的记载中说明，并且在附 图中示出。
图1是使用本发明的内燃机的概略结构图。图2是可变阀机构的结构图。图3A和IBB是表示阀定时的一个例子的图。图4是本发明所涉及的阀定时控制以及节气门开度控制的框图。图5是本发明所涉及的动作角上限值计算部的控制框图。图6是表示本发明所涉及的动作角上限值的特性的图。图7是表示本发明所涉及的动作角上限值偏移量的特性的图。
图8是表示本发明所涉及的目标进气压力上限值计算部的结构的框图。
具体实施例方式参照附图的图1，本发明所涉及的控制器13所控制的车辆用内燃机具有燃烧室 1、向燃烧室1分别开口的进气通路5、以及排气通路6。在进气通路5的开口部处设置有进 气阀7，在排气通路6的开口部处设置有排气阀8。进气阀7经由可变阀机构9而被驱动。 排气阀8被排气凸轮轴10驱动。内燃机在各气缸中分别具有2个进气阀7和排气阀8。相对应地，进气通路5以 及排气通路6也在各气缸中分别设置2条。2条进气通路5，是将在气缸盖2的一个侧面具 有开口部的1条通路在气缸盖2的内部分支而得到的。2条排气通路6在气缸盖2内部合 流，统一为在气缸盖2的另一个侧面具有开口部的1条通路。第1燃料喷射阀11从燃烧室1的侧面向燃烧室1中直接喷射燃料。点火塞12设置在燃烧室1的顶面的中央附近。节气门15设置在分支前的进气通路5上。节气门15基本上保持在全开位置。该 内燃机的进气量调节，是通过进气阀7的阀定时和升程量以及动作角的控制而进行的。但 是，在需要制动主装置用负压等情况下，为了使进气通路5内产生负压而减小节气门15的 开度。也可以取代设置节气阀14，而通过设置用于产生负压的泵，应对需要负压的情况。另外，排气凸轮轴10是通常的旋转式凸轮轴。可变阀机构9为了对进气阀7的升 程量和动作角进行可变控制，而具有以下所说明的结构。此外，这里所说的进气阀7的升程量，是指进气阀7的最大升程量。另外，升程量 的可变控制是指对最大升程量进行可变控制，而不表示进气阀7的开闭循环内的升程量变 化。另外，在本实施方式中，仅在进气阀7侧设置上述可变阀机构，但也可以在排气阀 侧也设置相同的可变阀机构，与运转状态对应地对排气阀的开闭定时进行控制。可变阀机构9由下述部分组合而构成，即升程及动作角可变机构20，其使进气阀 7的升程和动作角变化；以及相位可变机构21，其使该升程的中心位置提前或延迟。此外，该升程及动作角可变机构20和相位可变机构21，根据日本专利局于2002年 公开的JP200289303A及JP200289;341A等而为公知。升程及动作角可变机构20具有中空状的驱动轴22，其可自由旋转地支撑在图1 的气缸盖2上部的凸轮托架上；偏心凸轮23，其通过压入等而固定在该驱动轴22上；控制 轴对，其利用同一凸轮托架可自由旋转地支撑在驱动轴22的上方，并且与驱动轴22平行地 配置；摇臂观，其可自由摆动地支撑在该控制轴M的偏心凸轮部25上；以及摆动凸轮31， 其与配置在各进气阀7上端部上的推杆42抵接。在摇臂观中，一侧的端部附近经由连结 销27与连杆臂沈连结，另一侧的端部附近经由连结销四与连杆部件30的上方侧端部连 结。连杆部件30的下方侧端部经由连结销45与摆动凸轮31连结。驱动轴22经由同步链条或同步带而被内燃机的偏心凸轮23驱动。偏心凸轮23具有圆形外周面，该外周面的中心从驱动轴22的轴心以规定量偏移， 并且在该外周面上，可旋转地嵌合连杆臂沈的环状部^a。摇臂观使偏心凸轮部25可旋转地贯穿其大致中央部。偏心凸轮部25从控制轴
524的轴心偏心，摇臂观的摆动中心与控制轴M的角度位置对应而变化。摆动凸轮31与驱动轴22的外周嵌合而可自由旋转地被支撑，连杆部件30的下端 部经由连结销45，与向相对于驱动轴22的轴向成直角的方向延伸的端部31a连结。在该摆 动凸轮31的下表面上连续地形成有基圆面31c，其形成为与驱动轴22同心状的圆弧；以 及凸轮面31b，其沿着从基圆面31c向上述端部的曲线而延伸。上述基圆面31c以及凸轮面 31b与摆动凸轮31的摆动位置对应地，与推杆42的上表面抵接。S卩，基圆面31c作为基圆区间，是进气阀7的升程量成为零的区间，如果摆动凸轮 31摆动而使凸轮面31b与推杆42接触，则进气阀7逐渐上升。此外，在基圆区间和升程区 间之间设置有少量斜面区间。控制轴M构成为，利用设置在一侧端部上的升程及动作角控制用油压致动器44， 在规定角度范围内进行旋转。向该升程及动作角控制用油压致动器44的油压供给，通过来 自控制器13的控制信号而控制。在该升程及动作角可变机构20中，如果驱动轴22旋转，则通过偏心凸轮23的凸 轮作用而使连杆臂26上下移动，与此相伴，摇臂观以控制轴M为摆动轴进行摆动。该摇 臂观的摆动，经由连杆部件30向摆动凸轮31传递，使摆动凸轮31摆动。通过该摆动凸轮 31的凸轮作用，而按压推杆42，使进气阀7上升。在这里，如果升程及动作角控制用油压致 动器44使控制轴M的旋转角度变化，则摇臂观的摆动中心位置变化，进而使摆动凸轮31 的初始摆动位置变化。例如，如果偏心凸轮部25位于上方，则摇臂28作为整体而位于上方，成为摆动凸 轮31的端部31a相对地被向上方提升的状态。即，摆动凸轮31的初始摆动位置，向其凸轮 面31b与推杆42分离的方向倾斜。因此，在伴随着驱动轴22的旋转，摆动凸轮31摆动时， 基圆面31c在长时间内持续与推杆42接触，凸轮面31b与推杆42接触的期间较短。因此， 整体升程量变小，且从其打开定时至关闭定时为止的角度范围，即凸轮的动作角也缩小。相反地，如果偏心凸轮部25位于下方，则摇臂观作为整体而位于下方，成为摆动 凸轮31的端部31a相对地被向下方压下的状态。即，摆动凸轮31的初始摆动位置，向其凸 轮面31b与推杆42接近的方向倾斜。因此，在伴随着驱动轴22的旋转，摆动凸轮31摆动 时，与推杆42接触的部位立即从基圆面31c向凸轮面31b转移。因此，整体升程量变大，且 其动作角也扩大。由于偏心凸轮部25的初始位置可以连续地变化，所以与此相伴，阀升程特性也连 续地变化。S卩，升程及动作角可变机构20，可以使升程以及动作角两者同时连续地扩大、缩 小。相位可变机构21由下述部分构成，即链轮46，其设置在驱动轴22的前端部；以 及相位控制用致动器43，其使该链轮46和驱动轴22在规定的角度范围内相对旋转。链轮 46经由同步链条或同步带与曲轴同步地旋转。相位控制用致动器43，通过来自控制器13 的控制信号而被控制。与该相位控制用致动器43的动作对应地，链轮46和驱动轴22相对 旋转，将升程中心角设为提前角或者延迟角。即，根据相位可变机构21，升程特性的曲线自 身不改变，而使整体提前或延迟。该变化也可以连续地得到。作为相位控制用致动器33，可 以使用油压式或电磁式等各种形式的致动器。
如上述所示，根据可变阀机构9，可以使进气阀7的升程量以及动作角两者同时连 续地扩大或者缩小，且可以不改变升程特性而连续地使整体提前或延迟。即，可以独立地控 制进气阀7的打开定时和关闭定时。在本实施方式中，按照下述方式设定进气阀7的阀定时。图3A表示通常怠速运转用(不可能发生过早点火的怠速运转用)的阀定时的一 个例子，图3B表示用于防止过早点火的阀定时的一个例子。在如怠速运转时这种燃料消耗的抑制要求高的情况下，为了减少进排气损失，如 图3A所示，减小动作角而将进气阀关闭定时IVC设在下止点前。在该状态下，在冷却水温及进气温度上升等使缸内温度变高的情况下，容易发生 过早点火。为了防止过早点火发生，如图IBB所示，进行下述变更是有效的，S卩，使动作角增 大，使进气阀关闭定时IVC与下止点相比位于延迟角侧，且使进气阀关闭定时IVC的活塞位 置与通常怠速运转时相比变高。这是因为通过将闭阀时的活塞位置变高，可以减少进气量， 且使实际压缩比降低。但是，如果如图:3B所示将动作角增大，则与进气阀7的驱动相伴，向摆动凸轮31 作用的反作用力变大。因此，可变阀机构9的各连杆沈、28、30等的滑动部，例如偏心凸轮 23的外周面与连杆臂沈的内周面之间的滑动面等的表面压力增大，会产生发生异响以及 振动增大的问题。特别地，在如怠速运转时这种发动机转速低的情况下，表面压力的增大量 大，另外，会使车辆的驾驶员显著感觉到噪音及振动。为了将该噪音及振动抑制为容许量，例如如图:3B的箭头所示，必须将进气阀7的 动作角设为与用于防止过早点火发生的动作角相比较小。但是，在该阀定时，由于进气阀7的闭阀定时接近下止点，所以实际压缩比与用于 防止过早点火的阀定时的压缩比相比变高。因此，在该阀定时无法防止过早点火。因此，为了防止过早点火，必须将节气门15的开度减小，从而减少进气量。控制器13对进气阀7的阀定时和节气门15的开度进行控制。此外，控制器13由具有中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器 (RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。也可以由多台微型计算机构成控 制器70。图4是说明控制器13所执行的阀定时控制以及节气门控制的框图。控制器13以 一定周期(例如10毫秒)反复执行该控制。此外，该图所示的各框作为假想的单元而表示 控制器13的功能，不表示物理上的存在。在目标负载计算部B51中，基于图2所示的加速器开度传感器51以及曲轴角传感 器52等的检测值，对预先设定的目标负载对应图进行检索等，计算内燃机的输出目标值即 目标负载。该目标负载，向作为目标负载增加速度检测单元的目标阀定时计算部B52、作为 急加速判定单元的目标负载增加速度计算部B53、目标空气量计算部B54、以及作为动作角 上限值计算单元的动作角上限值计算部B55输入。在目标阀定时计算部B52中，基于目标负载和来自过早点火条件判定部B60的信 号，对预先设定的目标阀定时图进行检索等，计算目标阀定时。目标阀定时原则上是用于实 现目标负载的阀定时，在可能发生过早点火的情况下，是用于避免过早点火的阀定时。如上述所示计算的目标阀定时，向目标动作角计算部B56输入。在目标负载增加速度计算部B53中，对从前一次运算时至本次运算时的目标负载 的增加速度进行运算，并将其向动作角上限值计算部B55输入。在目标空气量计算部B54中，对预先设定的对应图进行检索等，而计算用于达到 目标负载的空气量即目标空气量，将其向目标节气门开度计算部B58输入。在动作角上限值计算部B55中，基于目标负载以及目标负载增加速度，通过后述 的控制，计算用于限制动作角的动作角上限值，并将其向目标动作角计算部输入。在目标动作角计算部B56中，基于目标阀定时和动作角上限值，计算目标动作角。 即，将在根据目标阀定时确定的动作角上加上动作角上限值的限制后的角度作为目标动作 角。该目标动作角向可变阀机构用致动器控制部B57输入。过早点火条件判定部B60，作为对过早点火发生的可能性进行检测的单元，检测与 过早点火发生的可能性相关的条件。对于过早点火，由于如果随着冷却水温及进气温度的 上升而使缸内温度上升，则容易发生，所以作为与过早点火发生的可能性相关的条件，使用 冷却水温以及进气温度，并通过冷却水温度传感器以及进气温度传感器对它们进行检测。 然后，将所检测出的冷却水温以及进气温度，向目标阀定时计算部B52以及如后述所示相 当于节气门开度上限值计算单元的目标进气压力上限值计算部B61输入。此外，在这里，检 测的条件并不限于冷却水温以及进气温度，只要是对过早点火的发生存在影响的条件，则 也可以检测其他条件。在实际动作角检测部B62中，对可变阀机构用致动器控制部B57基于目标动作角 进行控制后的实际动作角进行检测，将检测结果向气缸有效容积计算部B63输入。在气缸有效容积计算部B63中，基于实际动作角计算气缸有效容积。对于气缸有效容积，在静态上，将从进气阀关闭定时IVC处的气缸容积中减去上 止点TDC处的气缸容积后的值为行程容积，但在实际上，进气行程开始定时以及结束定时， 分别相对于上止点TDC、进气阀关闭定时IVC而产生偏移。这是因为在进气阀关闭定时IVC前气缸内压达到进气压力。相对于该进气阀关闭 定时IVC，实际的进气行程结束定时的提前量，在发动机旋转速度越高时，而且，阀升程量越 小时，受惯性的影响变大而越增大。因此，在气缸有效容积计算部B63中，根据进气阀7的阀特性计算最大升程量。然 后，将上述提前量作为IVC偏移量，设定以发动机旋转速度和阀升程量作为参数的对应图， 参照该对应图，求出IVC偏移量IVC0FS，将从进气阀关闭定时IVC减去IVC偏移量IVCOFS 后的曲轴角位置，作为进气行程结束的有效IVC而进行计算。另一方面，进气行程开始的定时相对于进气上止点TDC的偏移，是由于进排气门 重叠导致的排气返吹而引起的。即，在进排气门重叠状态下进气阀7打开后，气缸内压从排气压力逐渐地降低，在 进气上止点TDC之后等于进气压力，从该定时开始进气行程。在进气阀开阀开始附近，由于 开口面积较小，所以气缸内压的降低较小，实质上的降低从排气的返吹流量成为最大的重 叠中心角0/LCA附近开始。对于从气缸内压开始降低直至实际的进气行程开始的定时(有 效TDC)为止的延迟量，发动机旋转速度越高，而且，进排气门重叠量(重叠开口面积)越 小，其受惯性的影响越大，随着气缸内压的降低程度变弱而增大。
因此，在气缸有效容积计算部B63中，首先，输入进气阀打开定时IV0、进气阀关闭 定时IVC，对重叠中心角0/LCA进行运算。具体地说，基于根据进气阀打开定时IV0、进气阀 关闭定时IVC确定的进气阀7的阀特性IV、以及已知的排气阀8的阀特性EV，将两种特性 的升程量一致的点(交点)上的曲轴角，作为重叠中心角0/LCA而计算。然后，参照预先设定的对应图，计算相对于重叠中心角0/LCA的重叠开口面积0/ LA。具有重叠中心角0/LCA越小时(位于提前角侧时)，重叠开口面积0/LA越大的特性。然后，将发动机旋转速度和重叠开口面积0/LA作为参数，设定将从重叠中心角 0/LCA至有效TDC为止的延迟量作为TDC偏移量的对应图，参照该对应图，求TDC偏移量 TDCOFS,将在重叠中心角0/LCA上加上TDC偏移量TDCOFS后的曲轴角位置，作为有效TDC 而计算。然后，输入进气阀打开定时IV0、进气阀关闭定时IVC、有效TDC，根据进气阀7的阀 特性，参照对应图，计算有效TDC处的气缸容积VETDC，相同地，输入IVO、IVC、有效IVC，参 照对应图，计算有效IVC处的气缸容积VEIVC。该气缸有效容积向目标节气门开度计算部B58以及目标进气压力上限值计算部 B61输入。在目标进气压力上限值计算部B61中，计算用于限制目标进气压力的上限值的目 标进气压力上限值。此外，由于进气压力随着节气门开度而变化，所以限制进气压力意味着 限制节气门开度。因此，目标进气压力上限值相当于目标节气门开度上限值。对于目标进 气压力上限值计算部B61进行的计算，在后面详细说明。在目标节气门开度计算部B58中，基于目标空气量、气缸有效容积、以及目标进气 压力上限值，计算目标节气门开度。即，将在基于目标空气量以及气缸有效容积确定的节气 门开度上，加上目标进气压力上限值的限制后的开度，作为目标节气门开度。该目标节气门 开度向节气门控制用致动器控制部B59输入。此外，对于基于目标空气量以及气缸有效容积而计算目标节气门开度的方法，可 以使用公知的方法，例如日本专利厅在2007年公开的JP2007-278083A中公开的方法。下面，说明动作角上限值计算部B55以及目标进气压力上限值计算部B61。图5是说明动作角上限值计算部B55所执行的控制的框图。首先，动作角上限值 偏移量设定部B71基于目标负载增加速度，通过对应图检索计算动作角上限值偏移量。在这里使用的对应图具有图中所示的特性，S卩，在目标负载增加速度小于或等于 规定值Vl时，动作角上限值偏移量为零，在大于或等于规定值Vl时，动作角上限值偏移量 与目标增加速度的增大成正比地变大。在动作角上限值设定部B72中，基于该动作角上限值偏移量和目标负载，通过对 应图检索而设定动作角上限值。在这里使用的对应图具有图中所示的特性。即，在小于或 等于规定负载Tl时，动作角上限值为一定，在从规定负载Tl至规定负载T3之间，动作角上 限值与负载的增大成正比地增大，在大于或等于规定负载T3时，动作角上限值再次成为一定。图6是用于说明动作角上限值的图。该图表示在某个发动机转速下不可能发生过 早点火的情况下的、动作角以及动作角上限值相对于负载的特性。图中的动作角Θ1是满 足抑制噪音及振动的条件的动作角的上限值，动作角θ 2是用于防止过早点火的动作角。
9另外，将小于或等于负载T2作为低中负载，将大于或等于负载T2作为高负载。如图所示，动作角上限值，在低中负载区域的小于或等于负载Tl时，与满足将噪 音及振动抑制于容许范围内的条件的动作角Θ1相等。在低中负载区域时，由于要求不产 生噪音及振动，所以设定这种动作角上限值。由于在该状态下，可能无法防止过早点火，所 以同时使用节气门15的开度控制。虽然担心因节气门15的开度控制而使输出性能降低， 但由于在低中负载区域要求负载较低，所以不成为问题。另一方面，在高负载区域的大于或等于负载T3时，将动作角上限值在超过用于防 止过早点火的动作角的动作角θ 2处设为一定。这是因为在高负载区域输出性能的优先级 变高，另外，由于燃烧音及进气音变大而使可变阀机构的动作音不被注意，从而抑制噪音及 振动的要求的优先级降低。即，不进行节气门开度控制，通过仅利用动作角的变更而防止过 早点火，由此避免输出性能的降低。虽然动作角θ 2为用于防止过早点火的动作角即可，但 为了更可靠地防止过早点火，而设定为超过用于防止过早点火的动作角的值。S卩，控制器13对于低中负载区域，通过与输出性能相比优先满足将噪音及振动抑 制于容许范围内的要求，同时使用节气门开度控制，从而避免过早点火。与此相对，对于高 负载区域，与抑制噪音及振动相比优先满足输出性能，通过仅变更动作角而防止过早点火。在低中负载区域和高负载区域之间的边界(负载Τ2)所处的从负载Tl至负载Τ3 的区域中，从满足抑制噪音及振动的要求的上限动作角θ 1至超过用于防止过早点火的动 作角θ 2的动作角为止，与内燃机的负载的增大成正比地，使进气阀7的动作角增大。如果 以规定负载阶跃地切换动作角上限值，则节气门开度也阶跃地变化，产生扭矩冲击。在从负 载Tl至负载Τ3的区域使动作角与负载对应地增大，是为了防止这种扭矩冲击。如果如上述所示设定动作角上限值，则在小于或等于负载Tl时，产生过早点火发 生的可能性，这样动作角只能扩大至Θ1。由于利用该动作角无法防止过早点火，所以通过 节气门15的开度控制而减少进气量，从而防止过早点火。与此相对，在大于或等于负载Τ3时，如果产生过早点火发生的可能性，则仅利用 动作角的扩大就可以防止过早点火，可以避免输出降低，同时可以防止过早点火。动作角上限值偏移量，是使动作角上限值的切换位置向低负载侧移动的量。由于 目标负载增加速度越大，动作角上限值越大，所以如图7所示，成为目标负载增加速度越 大，动作角上限值越从更低负载变大的特性。由于通过设置这种特性，而从更低负载使动作 角上限值变大，所以即使存在驱动可变阀机构9的致动器的响应延迟等，也可以抑制过渡 时的输出降低。另外，例如对于具有可以对通常行驶模式和与该模式相比在较高的发动机转速下 变速的运动行驶模式进行切换的自动变速器的车辆，在如选择运动行驶模式的状态这种， 预测急加速的频率变高的状态下，也可以使动作角上限值偏移。由此，可以一边避免由于控 制切换频率变高而导致的不稳定，一边保持良好的驾驶性。在此情况下，根据来自变速器控 制器的信号对行驶模式进行检测的控制器13，成为对急加速的频率进行预测的传感器。此外，也可以去除负载Tl Τ3之间的、动作角上限值与负载成正比地变大的区 域，在小于或等于负载Τ2时，将动作角上限值设为动作角θ 1，在与负载Τ2相比高负载时， 将动作角上限值设为动作角θ 2。在此情况下，使动作角上限值被切换的负载，与动作角上 限值偏移量对应地发生变化。通过采用这种简单的结构，可以实现运算负载的减少、以及相对于发动机规格的最佳简化。另外，也可以使动作角上限值从低负载至高负载与负载成正比地增大。在此情况 下，使动作角上限值被切换的负载，与动作角上限值偏移量对应地发生变化。图8是表示图4的目标进气压力上限值计算部B61的详细内容的图。在有效压缩比运算部B91中，根据气缸有效容积Vc、由活塞行程以及缸径确定的 行程容积Ve，计算有效压缩比ε ( = Ve/Vc)。在缸内上止点温度计算部B92中，根据有效压缩比ε和进气温度Tm，利用式(1) 计算上止点处的缸内温度、即缸内上止点温度Tc。Tc = TmX ε...⑴κ 空气热容比在过早点火界限上止点缸内进气压力计算部Β93中，根据缸内上止点温度Tc和冷 却水温Tw，通过对应图检索，计算不产生过早点火的上限的上止点进气压力、即过早点火界 限上止点缸内进气压力Pc。在这里使用的对应图中，纵轴为过早点火界限上止点缸内进气压力Pc，横轴为缸 内上止点温度Tc，确定每个冷却水温的过早点火界限上止点缸内温度Pc与缸内上止点温 度Tc之间的关系。对于过早点火界限上止点缸内进气压力Pc，缸内上止点温度Tc越低，其 越高，另外，冷却水温越高，其越低。即，示出下述特性如果是相同的缸内上止点温度Tc， 则冷却水温Tw越高，过早点火越由于较低的进气压力而产生，如果是相同的冷却水温Tw， 则缸内上止点温度Tc越高，过早点火越由于较低的进气压力而产生。在目标进气压力上限值计算部B94中，计算用于将上止点时的缸内压力抑制为小 于或等于过早点火界限上止点缸内进气压力Pc的进气管内的压力(进气压力)的上限值、 即目标进气压力上限值。具体地说，根据缸内上止点温度计算部B92中使用的有效压缩比ε和过早点火界 限上止点缸内进气压力Pc，利用式( 计算目标进气压力的上限侧的限制值、即目标进气 压力上限值Rii。Pm = Pc/ ε κ...⑵此外，式(2)是将压缩行程假定为绝热压缩的情况下的运算式，但除此以外，也可 以使用考虑了冷却损失等的计算式。按照上述方式计算出的目标进气压力上限值Rn，如上述所示，与目标空气量以及 气缸有效容积Vc —起向图4的目标节气门开度计算部Β58输入。根据式0)，过早点火界限上止点缸内进气压力Pc越大，而且，有效压缩比ε越 小，目标进气压力上限值Rii越大。另一方面，动作角越大，气缸有效容积Vc越大，有效压缩 比ε越小，另外，有效压缩比ε越小，缸内上止点温度Tc越低，过早点火界限上止点缸内 进气压力Pc越高。因此，动作角越大，目标进气压力上限值Rn、即节气门开度的上限值越大。此外，本发明并不限定于上述实施方式，当然可以在权利要求书所记载的技术思 想的范围内，进行各种变更。对于以上的说明，在这里，通过引用而参照以2008年6月30日为申请日的日本特 愿2008-170112的内容。
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工业实用性如上述所示，由于本发明根据由运转状态决定的噪音及振动要求，设定对进气阀 动作角的上限值进行限制的动作角上限值，所以可以抑制噪音及振动性能的恶化。另外，由 于设定与动作角对应的节气门开度上限值，所以在动作角被限制，仅通过阀定时变更而无 法避免过早点火发生时，可以通过节气门控制避免过早点火发生。本发明的实施例所包含的排他的性质或者特点，如前面的权利要求书所示。
权利要求
1.一种带可变阀机构(9)的内燃机的控制装置，该内燃机具有可变阀机构(9)，其可以连续可变地控制进气阀(7)的关闭定时以及动作角； 传感器(B60)，其对发生过早点火的可能性进行检测；以及 节气门(15)，其控制进气量，所述控制装置在检测出存在发生过早点火的可能性的情况下，通过使进气阀动作角增 大，由此使进气阀关闭定时与下止点相比延迟， 其中，所述控制装置具有进行如下处理的可编程控制器(70)，S卩，与抑制由内燃机的运转状 态决定的噪音及振动的要求对应，计算对进气阀动作角的上限值进行限制的动作角上限值 (B55)；以及基于进气阀动作角，计算对节气门开度的上限值进行限制的节气门开度上限值 (B61)。
2.根据权利要求1所述的带可变阀机构的内燃机的控制装置，其中， 控制器(70)进一步进行如下处理，即，基于内燃机负载，计算动作角上限值。
3.根据权利要求1所述的带可变阀机构的内燃机的控制装置，其中，控制器(70)进一步进行如下处理，即，相对于与规定负载相比低负载区域的动作角上 限值，使与规定负载相比高负载区域的动作角上限值增大。
4.根据权利要求3所述的带可变阀机构的内燃机的控制装置，其中，控制器(70)进一步进行如下处理，即，在与所述规定负载相比低负载的区域中，将动 作角设为所述动作角上限值的状态下，通过所述节气门的开度控制而避免过早点火的发 生，在与所述规定负载相比高负载的区域中，仅通过动作角的变更而避免过早点火的发生。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的带可变阀机构的内燃机的控制装置，其中， 还具有对目标负载的增加速度进行检测的传感器(B53)，控制器(70)进一步进行如下处理，S卩，目标负载增加速度越大，越将相同负载下的所 述动作角上限值设为较大的值。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的带可变阀机构的内燃机的控制装置，其中， 对于所述动作角上限值，在与规定的切换负载相比高负载侧，为相对较大的一定值，在低负载侧为相对较小的一定值。
7.根据权利要求6所述的带可变阀机构的内燃机的控制装置，其中，控制器(70)进一步进行如下处理，即，在从与所述切换负载相比低规定量的负载至高 规定量的负载为止的规定范围内，使所述动作角上限值与负载的增大对应地，从与所述切 换负载相比低负载侧的动作角上限值变大为高负载侧的动作角上限值。
8.根据权利要求6或7所述的带可变阀机构的内燃机的控制装置，其中，所述低负载侧的动作角上限值，是满足由运转状态决定的噪音及振动要求的动作角的 上限值，所述高负载侧的动作角上限值，是大于或等于可以避免过早点火发生的动作角上 限值的值。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的带可变阀机构的内燃机的控制装置，其中， 还具有用于判定是否为急加速状态的传感器(B53)，在该传感器(B5!3)判定为是急加速状态的情况下，控制器(70)进一步进行如下处理， 即，使所述切换负载降低。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的带可变阀机构的内燃机的控制装置，其中， 还具有用于预测急加速的频率的传感器(13)，在利用该传感器(1 预测急加速的频率变高的情况下，控制器(70)进一步进行如下 处理，即，预先使所述切换负载降低。
11.一种带可变阀机构(9)的内燃机的控制方法，该内燃机具有可变阀机构(9)，其可以连续可变地控制进气阀(7)的关闭定时以及动作角； 传感器(B60)，其对发生过早点火的可能性进行检测；以及 节气门(15)，其控制进气量，在所述控制方法中，在检测出存在发生过早点火的可能性的情况下，通过使进气阀动 作角增大，由此使进气阀关闭定时与下止点相比延迟， 其中，在所述控制方法中，与由运转状态决定的噪音及振动要求对应地，计算对进气阀动作 角的上限值进行限制的动作角上限值(B55)，基于进气阀动作角，计算对节气门开度的上限值进行限制的节气门开度上限值(B61)。
全文摘要
本发明提供一种带可变阀机构的内燃机的控制装置(13)，该内燃机具有可变阀机构(9)，其可以连续可变地控制进气阀(7)的关闭定时以及动作角；对发生过早点火的可能性进行检测的检测部(B60)；以及节气门(15)，其控制进气量，所述控制装置在检测出存在发生过早点火的可能性的情况下，通过使进气阀动作角增大，由此使进气阀关闭定时与下止点相比延迟，所述控制装置具有动作角上限值计算部(B55)，其计算对进气阀动作角的上限值进行限制的动作角上限值；以及节气门开度上限值计算部(B61)，其基于进气阀动作角，计算对节气门开度的上限值进行限制的节气门开度上限值。
文档编号F02D41/04GK102076942SQ200980125458
公开日2011年5月25日 申请日期2009年6月9日 优先权日2008年6月30日
发明者吉野太容, 影山雄三, 荒井胜博 申请人:日产自动车株式会社