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CN110612386A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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CN110612386A
CN110612386A CN201880030533.0A CN201880030533A CN110612386A CN 110612386 A CN110612386 A CN 110612386A CN 201880030533 A CN201880030533 A CN 201880030533A CN 110612386 A CN110612386 A CN 110612386A
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China
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exhaust
cylinder
valve
intake
control device
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CN201880030533.0A
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金子雅昭
田中浩和
神谷卓
藤井浩平
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种可以进一步抑制未燃烧HC的排出的内燃机的控制装置。内燃机的控制装置具备内燃机和阀正时控制装置。内燃机具有：包含燃烧室的多个气缸、设置于燃烧室和进气通路之间的进气阀、以及设置于燃烧室和排气通路之间的排气阀。阀正时控制装置具有设定驱动侧旋转体以及从动侧旋转体的相对旋转相位的相位调节机构。相位调节机构在指定的期间内，设定相对旋转相位以使排气阀在上止点位置之后闭阀，从而使进气阀的开放时期与排气阀的开放时期重叠，该内燃机的控制装置设置有连接处于排气冲程的任意气缸的排气通路和与排气冲程同时期处于进气冲程的其他气缸的排气通路的旁路通道。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机的控制装置，具体而言，涉及一种抑制未燃烧HC的排出的技术。
背景技术
在发动机启动时，为了可靠地进行气缸中的首次燃烧(初爆)，导入至燃烧室的燃料喷射量较多，由不完全燃烧导致的未燃烧HC(烃)容易增加。此外，在发动机启动时，用于净化未燃烧HC的催化剂没有升温并未被活化，因此未燃烧HC容易被排出至外部。
专利文献1公开了一种被称作所谓内部EGR(排气再循环)的技术，其中，通过在从各气缸的初爆至下一次燃烧为止的期间内使进气阀的开放时期与排气阀的开放时期重叠，在第2个循环(以下，将进气、压缩、膨胀、排气这4个冲程表示为“1个循环”)以后使存在于排气通路的含有未燃烧HC的排气返回至燃烧室并再燃烧，从而降低未燃烧HC的排出量。并且，还公开了一种在排气通路升温后，通过对排气阀设定提前角，在膨胀冲程最后阶段使排气阀开阀，从而不仅在燃烧室内，在排气通路内也使燃烧继续进行的技术。由此，使催化剂提前活化，并提高未燃烧HC的净化效率。
专利文献2公开了一种基于包含初爆的第1个循环的各气缸的进气压力和该进气压力的变化量来设定第2个循环以后的燃料喷射量的技术。由此，在第2个循环以后进行考虑到附着于排气通路以及燃烧室的燃料的燃料喷射量的设定，减少由不完全燃烧导致的未燃烧HC的排出量。
专利文献
专利文献1：日本专利特开2002-206436号公报
专利文献2：日本专利特开2001-221087号公报
发明内容
然而，以往的内燃机的控制装置只能在包含初爆的第1个循环之后的第2个循环以后，降低未燃烧HC的排出量。即，在燃料喷射量较多的初爆时，无法可靠地抑制未燃烧HC的排出，存在改善的空间。
因此，人们期望一种可以进一步抑制未燃烧HC的排出的内燃机的控制装置。
内燃机的控制装置的特征结构在于以下方面：其具备内燃机和阀正时控制装置，上述内燃机具有：包含燃烧室的多个气缸、在上述气缸的内部并在上止点位置与下止点位置之间移动的活塞、与上述活塞连结的曲轴、与各个上述气缸的上述燃烧室连接的进气通路以及排气通路、分别设置于各个上述气缸的上述燃烧室与上述进气通路以及上述排气通路的连接口的进气阀以及排气阀、和分别与上述进气阀以及上述排气阀连结的进气轴以及排气轴；上述阀正时控制装置具有：与上述曲轴同步旋转的驱动侧旋转体、在与上述驱动侧旋转体的旋转轴心相同的轴心上与上述驱动侧旋转体相对旋转自如地配置并与上述排气轴一体旋转的从动侧旋转体、和设定上述驱动侧旋转体以及上述从动侧旋转体的相对旋转相位的相位调节机构，上述相位调节机构在指定的期间内，设定上述相对旋转相位以使上述排气阀在上述上止点位置之后闭阀，从而使上述进气阀的开放时期与上述排气阀的开放时期重叠，上述内燃机的控制装置设置有旁路通道，上述旁路通道连接处于排气冲程的任意上述气缸的上述排气通路、和与上述排气冲程同时期处于进气冲程的其他上述气缸的上述排气通路。
在本结构中，在活塞从上止点位置移动至下止点位置的进气冲程中，使排气阀的开放时期与进气阀的开放时期重叠。因此，可以使存在于排气通路的包含未燃烧HC的排气返回至燃烧室而使未燃烧HC再燃烧，从而可以降低未燃烧HC的排出量。
此外，在本结构中，设置有连接处于排气冲程的任意气缸的排气通路、和与该排气冲程同时期处于进气冲程的其他气缸的排气通路的旁路通道。由此，任意气缸中的含有未燃烧HC的排气被导入至在重叠期间处于排气阀开放状态的其他气缸的燃烧室。因此，不仅存在于其他气缸的排气通路的含有未燃烧HC的排气返回至燃烧室，存在于任意气缸的排气通路的含有未燃烧HC的排气也被导入至其他气缸的燃烧室。因此，在例如燃料喷射量较多并大量排出未燃烧HC的初爆时，由于从任意气缸排出的未燃烧HC被导入至其他气缸的燃烧室进行再燃烧，因此可以进一步降低未燃烧HC的排出量。
这样，可以提供能够进一步抑制未燃烧HC的排出的内燃机的控制装置。
其他结构在于以下方面：在上述旁路通道中设置有逆止阀，上述逆止阀允许排气从上述任意气缸的上述排气通路向上述其他气缸的上述排气通路流通，并阻断排气从上述其他气缸的上述排气通路向上述任意气缸的上述排气通路流通。
在反复进行进气、压缩、膨胀、排气的一个循环(4个冲程)的内燃机中，在任意气缸为排气冲程，并且其他气缸为进气冲程的组合中，当任意气缸为膨胀冲程时其他气缸变为排气冲程。因此，如果像本结构这样，设置防止排气从其他气缸的排气通路向任意气缸的排气通路逆流的逆止阀，则可以防止存在于处于排气冲程的其他气缸的排气通路的排气大量流入处于膨胀冲程的任意气缸的燃烧室并使燃烧稳定性下降这样的不良情况。
其他结构在于以下方面：在上述旁路通道中设置有电磁阀。
例如在从初爆开始经过指定时间后的空转时，被导入至气缸的新鲜气体(freshair)量较少，因而存在由于将从任意气缸排出的未燃烧HC导入至其他气缸的燃烧室而使燃烧稳定性降低的情况。因此，如果像本结构这样，在旁路通道中设置电磁阀，则可以实现在上述时间(timing)下关闭电磁阀而不连通旁路通道这样的控制。由此，可以进行考虑到降低未燃烧HC的排出与燃烧稳定性的平衡的控制。
其他结构在于以下方面：上述指定的期间为从进行首次燃烧之前至在进行上述首次燃烧之后打开的上述排气阀首次关闭为止的期间，该首次燃烧为在上述任意气缸中，刚起动(cranking)后在上述燃烧室中进行的首次燃烧，上述电磁阀在上述指定的期间中开阀，在上述指定的期间结束时闭阀。
在本结构中，由于从在任意气缸中进行首次燃烧之前开始便打开电磁阀，因而任意气缸中的排气冲程的开始阶段的具有较高压力的排气被导入至在重叠期间处于排气阀开放状态的其他气缸的燃烧室。因此，可以使大量含有初爆时的未燃烧HC的排气再燃烧，从而可靠地降低未燃烧HC的排出量。此外，在本结构中，在任意气缸中进行首次燃烧后排气阀首次闭阀的时间，将关闭电磁阀，因而在使会迎来初爆的任意气缸的排气导入至其他气缸后，将禁止气缸间的排气交流。因此，在关闭电磁阀后，可以通过各气缸中的排气阀的开阀时期与进气阀的开阀时期的重叠而导入内部EGR，或消除重叠并增大新鲜气体的吸取量，从而进行考虑到降低未燃烧HC的排出和燃烧稳定性的平衡的控制。
其他结构在于以下方面：在上述内燃机的工作中，上述指定的期间为形成上述内燃机的填充效率(charging efficiency)为指定值以上，并且上述内燃机的转速为指定转速以下的高负荷低旋转状态的期间，上述电磁阀仅在上述指定的期间中开阀。
由于在高负荷低旋转区域中进气压力较高，难以将内部EGR导入至气缸的燃烧室。因此，如果如本结构般，在高负荷低旋转状态的期间打开电磁阀，则任意气缸的排气通路中的排气冲程的开始阶段的具有较高压力的排气将被导入在重叠期间排气阀开阀的其他气缸的排气通路。因此，返回至其他气缸的燃烧室的内部EGR的流速升高，可以可靠地将内部EGR导入至燃烧室。因此，可以抑制未燃烧HC的排出。
附图说明
图1为显示内燃机的控制装置的结构的图。
图2为显示阀正时控制装置和油路系统的图。
图3为图2的III-III线剖视图，为阀正时控制装置在中间锁定相位下的剖视图。
图4为阀正时控制装置在最大提前角相位下的剖视图。
图5为设于排气通路的旁路通道的概念图。
图6为依次显示从内燃机的燃料喷射至进气冲程为止的阀的动作的图。
图7为显示各气缸的燃烧循环的图。
图8为显示在保持于中间锁定相位的状态下的排气阀和进气阀的开闭时期的图。
图9为显示在最大提前角相位下的排气阀和进气阀的开闭时期的图。
图10为显示高负荷低旋转区域中的进气压力以及排气压力的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。但不限于以下的实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种各样的变形。
如图1以及图2所示，内燃机的控制装置具备发动机E(内燃机的一个例子)、和发动机控制单元(ECU)50而构成，发动机控制单元(ECU)50控制设定发动机E的进气阀Va的开闭时期的进气侧的阀正时控制装置A、设定发动机E的排气阀Vb的开闭时期的排气侧的阀正时控制装置B、以及发动机E。
[内燃机]
图1所示的发动机E设于汽车等车辆。发动机E具备4个气缸K(cylinder)、活塞4、曲轴1、进气通路11、排气通路12、进气阀Va、排气阀Vb、进气轴7(进气侧凸轮轴)、和排气轴8(排气侧凸轮轴)。
气缸K由气缸体2的内周壁和缸盖3的底壁构成。气缸K以使活塞4滑动自如的方式对其进行收纳，并作为由位于上止点位置的活塞4的顶面、气缸体2的内周壁以及缸盖3的底壁包围而成的空间而具有燃烧室Ka。在缸盖3具备向燃烧室Ka喷射燃料的喷射器9和点火塞10。
活塞4在气缸K的内部，在上止点位置与下止点位置之间移动。曲轴1被支承于气缸体2，并通过连杆5与活塞4连结。
进气通路11为从与缸盖3连结的进气歧管11a的缓冲罐(未图示)至进气阀Va为止的流路，并与气缸K的燃烧室Ka连接。进气阀Va被支承于缸盖3，为开闭燃烧室Ka与进气通路11的连接口(进气接口)的阀体。在进气歧管11a设有进气温度传感器53、进气压力传感器54以及空气流量计55。
如图1以及图5所示，排气通路12为从与缸盖3连结的排气歧管12a的合流部T至排气阀Vb为止的流路，并与气缸K的燃烧室Ka连接。排气阀Vb被支承于缸盖3，为开闭燃烧室Ka与排气通路12的连接口(排气接口)的阀体。应予说明，在本实施方式中，虽然通过1个合流部T使与各气缸K连接的4个排气通路12合流，但也可以构成为在通过合流部T使与任意两个气缸K连接的排气通路12的组合合流之后，使两组排气通路12再合流。
在排气通路12发生合流的合流部T的下游侧具备净化燃烧气体(排气，以下称为“燃烧气体”)的催化转化器13。在发动机E启动时，催化转化器13的内部温度较低，因此，未燃烧HC有可能未经催化转化器13处理就被排出。
因此，在本实施方式中，设有连接两个排气通路12的旁路通道18。本实施方式的发动机E由4个气缸K构成，因而设置有4个旁路通道18。这些旁路通道18连接处于排气冲程的任意气缸K的排气通路12、和与排气冲程同时期处于进气冲程的其他气缸K的排气通路12。具体而言，设有连接1号气缸K1和2号气缸K2、1号气缸K1和3号气缸K3、2号气缸K2和4号气缸K4、以及3号气缸K3和4号气缸K4的各排气通路12的4个旁路通道18。由此，将含有任意气缸K的在排气冲程中排出的未燃烧HC的燃烧气体导入至其他气缸K的燃烧室Ka内，使未燃烧HC再燃烧。
在4个旁路通道18分别设置有逆止阀19，该逆止阀19允许燃烧气体从任意气缸K的排气通路12向其他气缸K的排气通路12流通，并阻断燃烧气体从其他气缸K的排气通路12向任意气缸K的排气通路12流通。具体而言，逆止阀19允许燃烧气体从处于排气冲程的1号气缸K1向同时期处于进气冲程的2号气缸K2流通，并阻断燃烧气体从处于排气冲程的2号气缸K2向同时期处于膨胀冲程的1号气缸K1流通(参照图7)。同样地，逆止阀19允许燃烧气体从2号气缸K2向4号气缸K4流通，并阻断燃烧气体从4号气缸K4向2号气缸K2流通。此外，逆止阀19允许燃烧气体从3号气缸K3向1号气缸K1流通，并阻断燃烧气体从1号气缸K1向3号气缸K3流通。此外，逆止阀19允许燃烧气体从4号气缸K4向3号气缸K3流通，并阻断燃烧气体从3号气缸K3向4号气缸K4流通。由此，可以防止存在于处于排气冲程的其他气缸K的排气通路12的排气大量地流入处于膨胀冲程的任意气缸K的燃烧室Ka而降低燃烧稳定性这样的不良情况。
进而，在4个旁路通道18中分别设置有电磁阀28，该电磁阀28与逆止阀19相比更靠近燃烧气体所流通的方向的上游侧。通过电磁阀28的配置，无论有无逆止阀19的开闭，都可以通过关闭电磁阀28来阻断燃烧气体的流通。因此，不会反复开闭逆止阀19，从而可以谋求逆止阀19的长寿命化。应予说明，也可以将电磁阀28设置于在旁路通道18的路径上与逆止阀19相比更靠近燃烧气体所流通的方向的下游侧的位置。
如图1所示，进气轴7被支承于缸盖3，并与进气阀Va连结。排气轴8被支承于缸盖3，并与排气阀Vb连结。通过驱动进气轴7旋转，进行进气阀Va的开闭，并通过驱动排气轴8旋转，进行排气阀Vb的开闭。
在该发动机E中，具备将驱动旋转力传递至曲轴1的启动电动机15，在曲轴1的附近位置具备检测旋转角和转速的轴传感器16。此外，在后述的排气侧的阀正时控制装置B的附近具备检测外部转子20与内部转子30之间的相对旋转相位的相位传感器17。
[阀正时控制装置]
进气侧的阀正时控制装置A与排气侧的阀正时控制装置B为相同的结构，因此，在下文中，以排气侧的阀正时控制装置B的结构为中心来进行说明。应予说明，将阀正时控制装置A以及阀正时控制装置B作为液压式的阀正时控制装置来进行说明，但阀正时控制装置A以及阀正时控制装置B的至少任一方也可形成为电动式的阀正时控制装置。
排气侧的阀正时控制装置B构成为通过外部转子20与内部转子30之间的相对旋转相位(以下，称为相对旋转相位)的变更来控制排气阀Vb的开闭时间(开闭时期)。
如图1～图4所示，排气侧的阀正时控制装置B具备以排气轴8的旋转轴心X为中心进行旋转的外部转子20(驱动侧旋转体的一个例子)、通过连结螺栓33与排气轴8连结的内部转子30(从动侧旋转体的一个例子)、横跨外部转子20和内部转子30而设置的锁定机构L、以及阀单元VU(相位调节机构的一个例子)。详细情况在后面叙述，锁定机构L由锁定部件25、锁簧26、锁定凹部LD以及限制凹部Ds构成。
外部转子20具备形成为圆筒状的转子主体21、在沿旋转轴心X的方向上配置于转子主体21的一个端部的后座(rear block)22、以及在沿旋转轴心X的方向上配置于转子主体21的另一个端部的前板23，通过多个紧固螺栓24将它们紧固而构成外部转子20。
在后座22的外周形成有从曲轴1传递旋转力的驱动链轮22S。同样地，在进气侧的阀正时控制装置A的外周侧也设置有链轮7S。横跨排气侧的阀正时控制装置B的驱动链轮22S、进气侧的阀正时控制装置A的外周的链轮7S、以及曲轴1的输出链轮1S而卷绕定时链6(参照图1)。由此，形成外部转子20与曲轴1同步旋转的结构。
在排气侧的阀正时控制装置B中，通过从定时链6传递的驱动力，外部转子20向驱动旋转方向S的方向旋转。将内部转子30相对于外部转子20向与驱动旋转方向S相同的方向旋转的方向称为提前角方向Sa，将向其反方向的旋转方向称为滞后角方向Sb。在排气侧的阀正时控制装置B中，通过使相对旋转相位向提前角方向Sa变位，排气阀Vb的开放时间(开放时期)和关闭时间(关闭时期)提前。与此相反，通过使旋转相位向滞后角方向Sb变位，排气阀Vb的开放时间(开放时期)和关闭时间(关闭时期)推迟。
在转子主体21一体地形成有从圆筒状的内壁面向靠近旋转轴心X的方向(径向内侧)突出的多个突出部21T。在多个突出部21T中，相对于一个突出部21T形成沿径向外侧的导向槽，板状的锁定部件25以进出自如的方式插入于该导向槽中。在转子主体21的内部配置有作为对锁定部件25向靠近旋转轴心X的方向施力的施力装置的锁簧26。
内部转子30配置于与外部转子20的旋转轴心X相同的轴心上，以被内包于外部转子20的状态相对旋转自如地被支承。在内部转子30的外周面形成有与锁定部件25卡合的锁定凹部LD。相对于与锁定凹部LD连接的区域，限制锁定部件25向相对旋转相位的滞后角侧(滞后角方向Sb)变位的限制凹部Ds形成为比锁定凹部LD更浅的长槽状(参照图3)。
通过将内部转子30内包于外部转子20，在多个突出部21T之间区划形成流体压力室C。进而，形成叶片31分隔该流体压力室C的形态而形成提前角室Ca和滞后角室Cb。此外，在内部转子30形成有与提前角室Ca连通的提前角流路34、与滞后角室Cb连通的滞后角流路35、以及相对于锁定凹部LD向锁定解除方向供给工作油的锁定解除流路36。
此外，横跨外部转子20的后座22和内部转子30而具备扭力弹簧27。扭力弹簧27例如构成为即使在相对旋转相位处于最大滞后角相位的状态下，也对抗从排气轴8作用的凸轮平均转矩而对内部转子30施加作用力，直至相对旋转相位至少到达中间锁定相位LS为止。在此，中间锁定相位LS是指除最大提前角相位和最大滞后角相位之外的最大提前角相位和最大滞后角相位之间的相位。
锁定机构L由相对于外部转子20而在靠近或远离旋转轴心X的方向上移动自如地被支承的锁定部件25、作为对锁定部件25向突出方向施力的施力部件的锁簧26、和形成于内部转子30的锁定凹部LD以及限制凹部Ds构成。锁定部件25的形状为板状，但不限于板状，例如，也可以为杆状。此外，也可以使锁定部件25被支承于内部转子30，并使锁定凹部形成于外部转子20的方式来构成锁定机构L。
在本实施方式中的排气侧的阀正时控制装置B中，在相对旋转相位处于中间锁定相位LS(参照图3)的情况下，锁定部件25通过锁簧26的作用力而卡入锁定凹部LD，相对旋转相位被保持于中间锁定相位LS。另一方面，在锁定机构L的锁定被解除时，相对旋转相位从中间锁定相位LS向提前角方向Sa或滞后角方向Sb变位。图4显示相对旋转相位变位至最大提前角相位的阀正时控制装置B。
限制凹部Ds通过与锁定部件25卡合来减小相对旋转相位的变动幅度。即，在锁定部件25卡合于限制凹部Ds的情况下，仅在形成有该限制凹部Ds的区域之间允许相对旋转相位的变位。由此，容易向锁定部件25卡合于锁定凹部LD的状态转换。
如图2所示，作为相位调节机构的阀单元VU具有相对于单元壳体收纳相位控制阀41和锁定控制阀42的结构，并设为将一体地形成于该单元壳体的流路形成轴部43插入内部转子30的内周面30S的形态。在该流路形成轴部43的外周面形成有与相位控制阀41的接口连通的槽状部、和与锁定控制阀42的接口连通的槽状部，在流路形成轴部43的外周和内部转子30的内周面30S之间具备多个环状的密封件44，以分离这些槽状部。
相位控制阀41选择提前角流路34和滞后角流路35中的一方供给工作油，并从另一方进行排油，实现使相对旋转相位向提前角方向Sa或滞后角方向Sb变位的动作。此外，锁定控制阀42通过在处于中间锁定相位LS的状态下将工作油供给至锁定解除流路36，使一对锁定部件25向锁定解除方向动作并实现锁定解除。
在发动机E具备液压泵P，该液压泵P被发动机E驱动以供给油盘的油作为工作油。形成有流路以将来自于该液压泵P的工作油供给至阀单元VU。应予说明，在阀单元VU中，虽然显示了相位控制阀41和锁定控制阀42，但也可以通过使相位控制阀41形成为可进行锁定机构L的锁定解除，从而在不具备锁定控制阀42的情况下构成阀单元VU。
[发动机控制单元]
发动机控制单元50进行进气侧的阀正时控制装置A的相对旋转相位控制、排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位控制、和锁定机构L的锁定控制(参照图1、图2)。在这些控制中，本实施方式的特征在于基于排气侧的阀正时控制装置B的排气阀Vb的开闭时期的调节。因此，以下，以排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位控制和锁定机构L的锁定控制为中心来进行说明。
发动机控制单元50具备电磁阀控制部51和相位控制部52。如图1所示，发动机控制单元50使用微处理器或DSP(digital signal processor，数字信号处理器)等，通过软件来实现控制，电磁阀控制部51和相位控制部52由软件构成。应予说明，它们也可以由硬件构成，也可以由软件和硬件的组合构成。
电磁阀控制部51控制设置于旁路通道18的4个电磁阀28的开闭。相位控制部52操作阀单元VU并控制排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位和锁定机构L。
向发动机控制单元50输入来自于轴传感器16、相位传感器17、进气温度传感器53以及进气压力传感器54的信号。此外，发动机控制单元50向喷射器9、点火塞10、启动电动机15以及阀单元VU输出控制信号。
电磁阀控制部51基于从轴传感器16得到的发动机E的旋转角以及转速、发动机负荷(填充效率等)来控制电磁阀28的开闭，该发动机负荷(填充效率等)是根据由进气温度传感器53测定的进气温度、由进气压力传感器54测定的进气压力以及由空气流量计55测定的进气量而算出的。
相位控制部52基于由轴传感器16得到的发动机E的旋转角以及转速、发动机负荷(填充效率等)，在从相位传感器17反馈相对旋转相位的状态下控制阀单元VU，并将排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位设定为适应于发动机E的状态等的相位，该发动机负荷(填充效率等)是根据由进气温度传感器53测定的进气温度、由进气压力传感器54测定的进气压力以及由空气流量计55测定的进气量而算出的。应予说明，发动机负荷不限于填充效率，也可以基于例如节流阀的开度或作用于曲轴1的转矩而算出。
在本实施方式中，将进气、压缩、膨胀、排气这4个冲程定义为1个循环，在图6中显示了形成有后述重叠区域N的1个循环的概念图。图6(a)显示经过压缩冲程，活塞4达到上止点TDC的时间。在图6(a)的时间中，活塞4的位置也可以与上止点TDC不一致。在图6(a)的时间，通过喷射器9向燃烧室Ka喷射燃料，并通过点火塞10进行点火而转换至膨胀冲程(燃烧冲程)。
图6(b)显示转换至膨胀冲程的时间。如图6(b)所示，在该膨胀冲程中，进气阀Va和排气阀Vb处于关闭状态。随后，在活塞4即将到达下止点BDC之前，打开排气阀Vb，在图6(c)所示的时间(排气冲程)中继续保持排气阀Vb的开放状态。然后，在图6(d)所示的时间，活塞4到达上止点TDC，在图6(e)所示的时间(转换至进气冲程的时间)，打开进气阀Va，同时继续保持排气阀Vb的开放状态。然后，在图6(f)所示的时间(进气冲程途中)，关闭排气阀Vb。
在图7中显示了发动机E的循环图。在本实施方式中，假设了如下案例：在将从曲轴1的输出链轮1S侧开始的排列顺序设为1号气缸K1、2号气缸K2、3号气缸K3、4号气缸K4的情况下，以1号气缸K1、3号气缸K3、4号气缸K4、2号气缸K2的顺序进行点火。应予说明，在启动发动机E后，进行起动而最先燃烧(初爆)的气缸K不是固定的，但在本实施方式中，假定在刚起动后，在1号气缸K1中首先发生燃烧的情况，来进行以下说明(参照图7的箭头)。
在启动电动机15的起动后紧接着在燃烧室Ka进行首次燃烧的1号气缸K1中，由于起动，在进气冲程中打开进气阀Va并进气后，在压缩冲程中关闭进气阀Va并压缩新鲜气体。然后，通过喷射器9将燃料喷射至燃烧室Ka，通过点火塞10进行点火，在膨胀冲程(燃烧冲程)中使燃料燃烧(初爆)。接着，在即将到达膨胀冲程中的下止点BDC前打开排气阀Vb，在排气冲程中将燃烧气体排出至排气通路12。
图8所示的实线表示在将排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位保持于中间锁定相位LS的状态下，以活塞4的动作为基准的2号气缸K2的进气阀Va开放的进气区域In和2号气缸K2的排气阀Vb开放的排气区域Ex。在图8中，时间向箭头表示的顺时针方向前进，在基于进气侧的阀正时控制装置A的开闭时间被固定的状态下，以如下方式进行动作。
在启动发动机E时，在排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位被保持于中间锁定相位LS的状态下，在2号气缸K2的活塞4到达上止点TDC并且进气阀Va开放的时间，形成排气阀Vb开放的排气区域Ex和进气阀Va开放的进气区域In重叠的重叠区域N。即，在2号气缸K2的进气阀Va开放的时间中，排气阀Vb继续开放。应予说明，在本实施方式中，虽然进气侧的阀正时控制装置A的相对旋转相位也被保持于中间锁定相位，但只要是在上止点TDC之后可以形成重叠区域N的相位，则也可以为最大滞后角相位或最大提前角相位，没有特别限定。
如上所述，在2号气缸K2的燃烧室Ka中燃烧后的燃烧气体随着活塞4的上升，从开放状态的排气阀Vb排出至排气通路12。然后，在2号气缸K2的活塞4到达上止点TDC的时间，打开进气阀Va，随着活塞4下降，空气经由进气阀Va被吸引至燃烧室Ka。此时，通过形成重叠区域N，可以在该吸引时，将位于排气通路12的燃烧气体的一部分经由排气阀Vb吸引至燃烧室Ka(内部EGR)。
可是，在启动发动机E后，由于需要可靠地进行气缸K中的首次燃烧(初爆)，被导入至燃烧室Ka的燃料喷射量较多，由不完全燃烧导致的未燃烧HC容易增加。此外，在发动机E刚启动后，用于净化未燃烧HC的催化转化器13没有升温也未被活化，因而导致未燃烧HC被大量排出至外部。
因此，在本实施方式中，在第1个循环中，从处于排气冲程的1号气缸K1向处于进气冲程的2号气缸K2的燃烧室Ka导入燃烧气体。具体而言，如上所述，设置有连接1号气缸K1的排气通路12和2号气缸K2的排气通路12的旁路通道18，通过电磁阀控制部51打开设置于旁路通道18的电磁阀28(参照图5)。由此，在仅导入新鲜气体的2号气缸K2的燃烧室Ka中，经由2号气缸K2的排气通路12而导入1号气缸K1的燃烧气体。因此，在燃烧排出量较多且未燃烧HC被大量排出的初爆时，从1号气缸K1排出的未燃烧HC在2号气缸K2的燃烧室Ka中再燃烧，因而可以降低未燃烧HC的排出量。
此外，如图8的双点划线所示，2号气缸K2的重叠区域N位于1号气缸K1的排气冲程(排气区域Ex(K1))的开始阶段。该排气冲程的开始阶段为排气阀Vb开放的初期，因而1号气缸K1的排气通路12中的排气压力较高(参照图10)。另一方面，在2号气缸K2中燃烧还未开始，并且在打开排气阀Vb后经过了一段时间，因而2号气缸K2的排气通路12中的排气压力比较低。因此，可以将1号气缸K1的燃烧气体大量导入至2号气缸K2的燃烧室Ka。因此，可以可靠地降低未燃烧HC的排出量。
这样，在本实施方式中，在从刚起动后在1号气缸K1的燃烧室Ka中进行首次燃烧前至在进行首次燃烧后将打开的排气阀Vb首次关闭为止的期间(指定的期间)，通过相位控制部52将排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位设于滞后角侧而设置重叠区域N，并通过电磁阀控制部51打开电磁阀28。然后，在排气阀Vb首次关闭后，通过电磁阀控制部51关闭电磁阀28。应予说明，优选在直至在1号气缸K1的燃烧室Ka中进行首次燃烧为止的起动时，关闭电磁阀28。由此，在各气缸K中，排气干扰得到抑制，因此可以降低各气缸K的泵气损失。
对于本实施方式的发动机E，以从喷射器9直接喷射燃料至燃烧室Ka的方式进行供给，因而特别是在环境温度未达到设定值的条件下启动时，燃料的一部分容易附着于构成燃烧室Ka的气缸K的内壁。并且，在气缸K的内壁温度较低的情况下，附着的燃料几乎不会发生气化，在由于点火而燃烧之后，也将残留于气缸内壁，一部分会与燃烧气体一起作为未燃烧HC(未燃烧的烃)而被排出。
然而，如本实施方式般，如果为将1号气缸K1的燃烧气体导入至2号气缸K2的燃烧室Ka的结构，则由于2号气缸K2的燃烧室Ka的温度升高，因此从喷射器9喷射的燃料容易发生气化，可以抑制燃料附着于气缸K的内壁这样的不良情况。应予说明，也可以在从1号气缸K1导入未燃烧HC的2号气缸K2中，考虑未燃烧HC的导入量而减少通过喷射器9喷射至燃烧室Ka的燃烧喷射量。由此，可以进一步减少从2号气缸K2排出的未燃烧HC。
在第2个循环以后，在各气缸K中开始燃烧，因而可以通过设置重叠区域N来产生内部EGR。即，由于不需要通过旁路通道18将燃烧气体从任意气缸K导入至其他气缸K，因而优选将电磁阀28关闭。应予说明，在第2个循环以后，也可以在直至判定发动机E的转速达到指定值并完全燃烧(完爆)为止的期间，维持打开电磁阀28的状态，从任意气缸K向其他气缸K导入燃烧气体。
另一方面，在发动机E处于低负荷状态的空转时等，通过相位控制部52进行不设置重叠区域N的控制。具体而言，将排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位控制于提前角侧，如图9所示，各气缸K的排气阀Vb的开放时期(排气区域Ex)提前。由此，在导入至气缸K的新鲜气体量较少的空转时，由于内部EGR未被导入至燃烧室Ka，因此可以确保燃烧稳定性。此时，优选旁路通道18的电磁阀28也同时关闭。由此，在各气缸K中，排气干扰被抑制，因此可以降低各气缸K的泵气损失。应予说明，也可以在环境温度为设定值以上的条件下启动的情况下，在第1个循环中进行不设置重叠区域N的控制。
此外，在本实施方式中，设定在转换至常规运转后，当形成发动机E的填充效率为指定值(例如60％)以上，并且发动机E的转速为指定转速(例如2500rpm)以下的高负荷低旋转状态时(指定的期间)，通过相位控制部52将排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位设于滞后角侧从而设置重叠区域N，并通过电磁阀控制部51打开电磁阀28。在此，基于由进气温度传感器53测定的进气温度、由进气压力传感器54测定的进气压力以及由空气流量计55测定的进气量来算出填充效率。
由于在该高负荷低旋转状态下进气压力较高，因此难以将内部EGR导入至气缸K的燃烧室Ka。因此，如果如本实施方式般在高负荷低旋转状态下打开电磁阀28，则任意气缸K的排气通路12中的排气冲程的开始阶段的具有较高压力的燃烧气体会在上止点TDC以后的重叠区域N中被导入至打开了排气阀Vb的其他气缸K的排气通路12中。即，如图10所示，在其他气缸K中的上止点TDC之后，紧接着，以实线表示的任意气缸K的具有较高排气压力的排气冲程的开始阶段与重叠区域N重叠。
因此，返回至其他气缸K的燃烧室Ka的内部EGR的流速升高，因此可以将内部EGR可靠地导入至燃烧室Ka。因此，可以抑制未燃烧HC的排出。而且，如果在高负荷区域中导入内部EGR，则可以抑制爆震，因而可以将点火时间设于提前角，并可以提高热效率(燃料效率以及转矩)。
[其他实施方式]
除上述实施方式之外，也可以如下方式构成。
(a)可以省略设置于旁路通道18的电磁阀28。在这种情况下，当不需要通过旁路通道18将燃烧气体从任意气缸K导入至其他气缸K时，如果通过相位控制部52进行不设置重叠区域N的控制，则可以确保与电磁阀28相同的功能。
(b)可以省略旁路通道18的逆止阀19而仅由电磁阀28构成。在这种情况下，在存在于根据发动机E的旋转角而处于排气冲程的其他气缸K的排气通路12中的排气流入至处于膨胀冲程的其他气缸K的燃烧室Ka的时间，将电磁阀28关闭即可。由此，可以确保电磁阀28中与逆止阀19等同的功能。
(c)可以将排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位设定于最大滞后角相位或靠近最大滞后角相位的区域，而不是中间锁定相位LS。即，将在进气阀Va开放的时间下维持继续保持排气阀Vb的开放状态的关系(形成有重叠区域N的关系)的状态设定于相对旋转相位比中间相位更靠近最大滞后角相位的区域。通过这样设定，在启动发动机E后，可以扩大排气侧的阀正时控制装置B的相对旋转相位可以向提前角方向Sa变位的区域。
(d)也可以形成为可以通过控制进气侧的阀正时控制装置A，在进气阀Va开放的时期，调节继续保持排气阀Vb的开放状态的时间(形成有重叠区域N的时间)的结构。通过这样的结构，也可以将重叠区域N设定为适应于发动机E的状态的值。
(e)也可以形成为在进气阀Va开放的时间下，在从进气路径侧对燃烧室Ka喷射燃料的位置具备喷射器9而构成发动机E(内燃机)的结构。即使为在这样的位置具备喷射器9的结构，内燃机的控制装置也可以在启动发动机E时降低未燃烧HC。
产业上的可利用性
本发明可利用于具备设定排气阀的开闭时期的阀正时控制装置的内燃机。
符号说明
1 曲轴
4 活塞
7 进气轴
8 排气轴
9 喷射器
11 进气通路
12 排气通路
18 旁路通道
19 逆止阀
28 电磁阀
20 外部转子(驱动侧旋转体)
30 内部转子(从动侧旋转体)
50 发动机控制单元
B 阀正时控制装置
E 发动机(内燃机)
K 气缸
Ka 燃烧室
TDC 上止点
BDC 下止点
Va 进气阀
Vb 排气阀
VU 阀单元(相位调节机构)
X 旋转轴心

Claims (5)

1.一种内燃机的控制装置，其具备：
内燃机，所述内燃机具有：包含燃烧室的多个气缸、在所述气缸的内部并在上止点位置与下止点位置之间移动的活塞、与所述活塞连结的曲轴、与各个所述气缸的所述燃烧室连接的进气通路以及排气通路、分别设置于各个所述气缸的所述燃烧室与所述进气通路以及所述排气通路的连接口的进气阀以及排气阀、和分别与所述进气阀以及所述排气阀连结的进气轴以及排气轴；和
阀正时控制装置，所述阀正时控制装置具有：与所述曲轴同步旋转的驱动侧旋转体、在与所述驱动侧旋转体的旋转轴心相同的轴心上与所述驱动侧旋转体相对旋转自如地配置并且与所述排气轴一体旋转的从动侧旋转体、和设定所述驱动侧旋转体以及所述从动侧旋转体的相对旋转相位的相位调节机构，
所述相位调节机构在指定的期间内，设定所述相对旋转相位以使所述排气阀在所述上止点位置之后关闭，从而使所述进气阀的开放时期与所述排气阀的开放时期重叠，
所述内燃机的控制装置设置有旁路通道，所述旁路通道连接处于排气冲程的任意所述气缸的所述排气通路、和与所述排气冲程同时期处于进气冲程的其他所述气缸的所述排气通路。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，
在所述旁路通道中设置有逆止阀，所述逆止阀允许排气从所述任意气缸的所述排气通路向所述其他气缸的所述排气通路流通，并阻断排气从所述其他气缸的所述排气通路向所述任意气缸的所述排气通路流通。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其中，
在所述旁路通道中设置有电磁阀。
4.如权利要求3所述的内燃机的控制装置，其中，
所述指定的期间为从进行首次燃烧之前至在进行所述首次燃烧之后打开的所述排气阀首次关闭为止的期间，该首次燃烧为在所述任意气缸中，刚起动后在所述燃烧室中进行的首次燃烧，
所述电磁阀在所述指定的期间中开阀，在所述指定的期间结束时闭阀。
5.如权利要求3所述的内燃机的控制装置，其中，
在所述内燃机的工作中，所述指定的期间为形成所述内燃机的填充效率为指定值以上，并且所述内燃机的转速为指定转速以下的高负荷低旋转状态的期间，
所述电磁阀仅在所述指定的期间中开阀。
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