CN102713211B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

在起动内燃机时，如果与曲轴驱动连结的第1旋转体和与凸轮轴驱动连结的第2旋转体之间的相对旋转相位不是中间锁止相位，则与该相对旋转相位是上述中间锁止相位时相比，使燃料喷射开始时刻延迟。作为延迟的时间，例如，根据内燃机起动过程中的气门正时机构的作动油温和内燃机上次停止时的该油温来决定。其结果是，可以在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前完成内燃机的起动。

Description

内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置。
背景技术
如周知的那样，在内燃机的进气通路和燃烧室内设置了燃料喷射装置(以下，叫做喷射器)及火花塞。
另外，通过改变凸轮轴相对于曲轴的旋转相位来变更进气门和排气门之类的发动机气门的气门正时的气门正时可变装置已实用化。在该气门正时可变装置中，具备气门正时可变机构，该气门正时可变机构具有与曲轴驱动连结的第1旋转体和与凸轮轴驱动连结的第2旋转体。而且，通过利用油压等使第1旋转体和第2旋转体相对旋转，来变更凸轮轴相对于曲轴的相对旋转相位，由此，变更气门正时。
另外，还已知具备“中间锁止机构”的气门正时可变装置，该“中间锁止机构”将气门正时固定在上述相对旋转相位的可变更范围即最延迟相位和最提前相位之间的范围中的除了该范围的两端的相位(以下，叫做中间锁止相位)。
专利文献1公开了在内燃机起动过程中，控制气门正时可变机构，以使该相对旋转相位是中间锁止相位的技术。在内燃机起动过程中，当相对旋转相位不是中间锁止相位时，控制气门正时可变机构以使该相位成为中间锁止相位。
这时，在该相位变更为中间锁止相位之前的期间，即使进行燃料喷射，有时该燃料也不能点燃。而且，由于该燃料附着于火花塞，有可能使火花塞的点火性能降低，使内燃机的起动性恶化。
因此，在专利文献1中，直到判定为气门正时可变机构的相对旋转相位成为了中间锁止相位为止，以不开始燃料喷射的方式进行控制。此外，通过监视气门正时是否已固定于中间锁止相位来进行该判定。
专利文献1：日本特开2001-41012号公报
通过根据由曲轴位置传感器检测出的曲轴转角和由凸轮位置传感器检测出的凸轮转角计算出气门正时可变机构的当前的相对旋转相位来进行上述那样的气门正时的监视。
作为上述那样的曲轴位置传感器和凸轮位置传感器，例如，使用电磁拾取式的传感器。
作为使用了电磁拾取式传感器的曲轴转角检测方法的例，有在与曲轴连结的正时转子的圆周上设置上凸的齿部，并检测进行旋转的正时转子的该齿部的方法。
而且，如果曲轴及凸轮轴的旋转速度不在规定值以上，则不能正常地确保曲轴位置传感器及凸轮位置传感器的检测精度。即，如果曲轴和凸轮轴的旋转速度不在规定值以上，则不能正常地利用曲轴位置传感器和凸轮位置传感器检测曲轴转角及凸轮转角。
在此，在内燃机起动过程中，例如，在转动曲轴过程中，曲轴及凸轮轴的旋转速度较低。为此，在内燃机起动过程中，利用曲轴位置传感器及凸轮位置传感器，有可能不能检测出气门正时可变机构的相对旋转相位。从而，在内燃机起动过程中，当使该相对旋转相位向中间锁止相位变更时，有可能不能检测出该相位是否变更到中间锁止相位。其结果是，当直到判定为该相位被变更到中间锁止相位为止以使燃料喷射的开始时刻延迟的方式来进行控制的情况下，不能正常地进行该判定，所以有可能不能正常地开始燃料喷射，使内燃机的起动性恶化。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供在内燃机起动过程中当气门正时不是位于中间锁止相位时能够确保内燃机的起动性的内燃机的控制装置。
为了实现上述目的，提供了按照本发明的内燃机的控制装置。上述内燃机具备：向上述内燃机喷射燃料的燃料喷射装置；曲轴；使上述内燃机的内燃机气门进行开闭动作的凸轮轴和改变上述内燃机气门的气门正时的气门正时可变装置。该气门正时可变装置包含气门正时可变机构、中间锁止机构、相对旋转相位检测部和相位变更部。上述气门正时可变机构，包含与上述曲轴驱动连结的第1旋转体和与上述凸轮轴驱动连结的第2旋转体，通过利用油压控制变更上述第1旋转体和上述第2旋转体之间的相对旋转相位，来改变上述气门正时。上述中间锁止机构，使上述相对旋转相位固定于中间锁止相位，该中间锁止相位是在上述相对旋转相位的可变更范围之内并且除了该可变更范围的两端的相位，且是当上述相对旋转相位处于该相位时上述内燃机能够起动那样的相位。上述相对旋转相位检测部检测上述相对旋转相位。上述相对旋转相位检测部包含：能够在上述凸轮轴的旋转速度在规定值以上时检测出该凸轮轴的旋转角的凸轮转角传感器和能够在上述曲轴的旋转速度在规定值以上时检测出该曲轴的旋转角的曲轴转角传感器。上述相对旋转相位检测部，根据由上述凸轮转角传感器及上述曲轴转角传感器分别检测出的上述凸轮轴的旋转角和上述曲轴的旋转角来计算上述相对旋转相位。上述相位变更部，以使得在上述内燃机起动过程中上述相对旋转相位成为上述中间锁止相位的方式，使上述相对旋转相位向上述中间锁止相位变更。上述内燃机的控制装置，使上述燃料喷射装置的燃料喷射开始时刻延迟。
根据上述构成，在内燃机起动过程中，以延迟开始进行燃料喷射的时刻的方式来控制燃料喷射装置。
为此，在内燃机起动过程中，在利用相位变更部使相对旋转相位向中间锁止相位变更的情况下，例如，在从开始转动曲轴起直到该变更结束为止的期间所喷射的燃料量，与从开始转动曲轴起就喷射的情况下的燃料量相比减少了。其结果是，抑制了由于在相对旋转相位变更为内燃机能够起动的中间锁止相位之前的期间所喷射的燃料，而使火花塞浸湿，从而使火花塞的点火性能降低的可能性。由此，可确保内燃机的起动性。
在本发明的一方式中，在上述内燃机起动过程中，如果上述相对旋转相位不是上述中间锁止相位，则与上述相对旋转相位是上述中间锁止相位时相比，使上述燃料喷射装置的燃料喷射开始时刻延迟。
根据上述构成，在内燃机起动过程中，如果第1旋转体和第2旋转体之间的相对旋转相位即气门正时可变机构的相对旋转相位不是中间锁止相位，则与是中间锁止相位时相比，以使开始燃料喷射的时刻延迟的方式来控制燃料喷射装置。
为此，在内燃机起动过程中在直到由相位变更部使相对旋转相位变更为中间锁止相位为止的期间所喷射的燃料量，与不延迟燃料喷射开始时刻的情况相比减少了。其结果是，抑制了在直到相对旋转相位变更为内燃机能够起动的中间锁止相位为止的期间所喷射的燃料浸湿火花塞而引起火花塞的点火性能下降的可能性。由此，确保了内燃机的起动性。
在本发明的一方式中，基于上述内燃机上次运转过程中的上述相对旋转相位，判定在上述内燃机这次起动过程中上述相对旋转相位不是位于上述中间锁止相位这一情况。
为了利用相对旋转相位检测部检测出相对旋转，需要曲轴及凸轮轴分别在规定的旋转速度以上。在此，在内燃机起动过程中，例如，在转动曲轴过程中等，由于该旋转速度较低，有时不能检测出上述相对旋转相位。
根据上述构成，利用上次运转过程中、例如上次停止时的气门正时可变机构的相对旋转相位，判定这次起动过程中的气门正时可变机构的相对旋转相位不是位于中间锁止相位这一情况。从而，在内燃机这次起动过程中，如果上述相对旋转相位不是中间锁止相位，则与是中间锁止相位时相比，能够使燃料喷射装置的燃料喷射延迟，确保了内燃机的起动性。
在本发明的一方式中，上述控制装置，根据上述内燃机起动过程中的上述气门正时可变装置的作动油温，使上述燃料喷射开始时刻延迟。
在本发明的一方式中，上述控制装置，当上述内燃机起动过程中的上述气门正时可变装置的作动油温较低时，与该作动油温较高时相比，使燃料喷射开始时刻延迟。
在是基于油压控制的气门正时可变机构的情况下，在其内部存在作动油。而且，该作动油成为由于相位变更部引起的第1旋转体和第2旋转体之间的相对旋转的阻力。为此，在内燃机起动过程中气门正时变更到中间锁止相位所需要的时间，根据在气门正时可变机构内部存在的作动油的状态而变化。具体地说，根据作动油的粘度及量而变化。
作动油的粘度与作动油温有相关性，于是，当由相位变更部使第1旋转体和第2旋转体向中间锁止相位进行相位变更时，该相位变更所需要的时间根据作动油温而变化。因此，能够通过根据内燃机起动过程中的作动油温使燃料喷射开始时刻延迟，缩短直到燃料喷射开始为止的时间，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射完成内燃机的起动。
另外，一般来说，作动油，在油温较低时，与油温较高时相比，粘度变高。为此，当作动油温较低时，与作动油温较高时相比，由相位变更部使第1旋转体和第2旋转体之间的相对旋转相位变更到中间锁止相位所需要的时间变长。从而，当作动油温较低时与作动油温较高时相比使燃料喷射开始时刻延迟，由此，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射完成内燃机的起动。
在本发明的一方式中，上述控制装置，根据上述内燃机上次运转过程中的上述气门正时可变装置的作动油温，使上述燃料喷射开始时刻延迟。
在本发明的一方式中，上述控制装置，当上述内燃机上次运转过程中的上述气门正时可变装置的作动油温较低时，与该作动油温较高时相比，使燃料喷射开始时刻延迟。
在气门正时可变机构内部残存的作动油的量成为由于相位变更部引起的第1旋转体和第2旋转体之间的相对旋转的阻力如上述那样。在此，在内燃机运转过程中，在气门正时可变机构内部残存的作动油，由于在内燃机停止后向外部流出而减少。这时的作动油的流出量，一般来说，在作动油的粘度较高时较少，在作动油的粘度较低时较多。即，在内燃机起动过程中，在气门正时可变机构内部残存的作动油的量，根据上次内燃机运转过程中的作动油的粘度而变化。
从而，如上述那样，作动油的粘度与作动油温有相关性，于是，能够通过根据内燃机上次运转过程中的作动油温来延迟燃料喷射开始时刻，缩短直到燃料喷射开始为止的时间，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射完成内燃机的起动。
另外，一般来说，作动油，在油温较低时与较高时相比粘度变高。为此，当上次停止时的作动油温较低时，与较高时相比，在下次起动过程中在气门正时可变机构内部残存的作动油的量较多，所以利用相位变更部进行的相位变更花费的时间变长。从而，通过当作动油温较低时与作动油温较高时相比，使燃料喷射开始时刻延迟，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射完成内燃机的起动。
在本发明的一方式中，对于上述作动油温，基于与该作动油温相关的参数来推定。
例如，可以基于冷却水温度传感器和进气温度传感器等来计算作动油温。从而，利用上述构成，不需要重新设置油温传感器等部件，可以抑制部件件数的增加。
在本发明的一方式中，上述控制装置，根据上述内燃机的冷却水温度，使上述燃料喷射开始时刻延迟。
在本发明的一方式中，上述控制装置，当上述内燃机的冷却水温度较低时，与上述冷却水温度较高时相比，使燃料喷射开始时刻延迟。
一般地，冷却水温度与作动油温具有相关性。另外，作动油温和该作动油的粘度具有相关性，由于该粘度使气门正时可变机构进行相位变更而变更到中间锁止相位所需要的时间发生变化的情况如上述那样。因此，能够通过根据冷却水温度使燃料喷射开始时刻延迟，缩短直到燃料喷射开始为止的时间，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射完成内燃机的起动。
另外，一般来说，当冷却水温度较高时，与较低时相比，作动油温也变高。因此，通过当内燃机起动过程中的冷却水温度较低时与上述冷却水温度较高时相比延迟燃料喷射开始时刻，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射完成内燃机的起动。
在本发明的一方式中，上述控制装置，当上述内燃机上次运转过程中的上述相对旋转相位距离上述中间锁止相位较远时，与上述相对旋转相位距离上述中间锁止相位较近时相比，使燃料喷射开始时刻延迟。
当利用相位变更部使第1旋转体和第2旋转体之间的相对旋转相位变更到中间锁止相位时，在起动过程中的该相位与中间锁止相位之间的距离较远时，与较近时相比，相位变更要多花费时间。因此，利用上述构成，可以在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射完成内燃机的起动。
附图说明
图1是表示具备本发明的第1实施方式的控制装置的内燃机的整体构成图。
图2是表示图1的气门正时可变机构的图。
图3是沿着图2的DB-DB线的剖面图，(a)是叶片转子的相对旋转相位处于最延迟相位时的剖面图，(b)是叶片转子的相对旋转相位处于中间锁止相位附近时的剖面图、(c)是叶片转子的相对旋转相位处于中间锁止相位时的剖面图。
图4是表示第1实施方式的燃料喷射开始时刻控制顺序的流程图。
图5是表示第1实施方式的内燃机起动过程中的作动油温和燃料喷射开始时刻的延迟时间之间的关系的图。
图6是第1实施方式的内燃机起动过程中的时序图。
图7是表示本发明的第2实施方式的燃料喷射开始时刻控制顺序的流程图。
图8是表示第2实施方式的内燃机上次运转过程中的作动油温和燃料喷射开始时刻的延迟时间之间的关系的图。
图9是表示第2实施方式的内燃机上次运转过程中的相对旋转相位和燃料喷射开始时刻的延迟时间修正值之间的关系的图。
图10是表示本发明的第3实施方式的燃料喷射开始时刻控制顺序的流程图。
图11是表示本发明的第3实施方式的内燃机起动过程中的冷却水温度和燃料喷射开始时刻的延迟时间之间的关系的图。
图12是表示变形例的燃料喷射开始时刻的延迟时间和内燃机起动过程中的作动油温及内燃机上次运转过程中的作动油温之间的关系的映射。
具体实施方式
(第1实施方式)
参照图1～图6，对将本发明的内燃机的控制装置具体化的第1实施方式进行说明。
如图1所示那样，在设置于内燃机1的汽缸盖13的进气通路，设置了向该进气通路喷射燃料的喷射器17。另外，电子控制装置71与喷射器17连接。该喷射器17作为燃料喷射装置而发挥功能。
向电子控制装置71输入由曲轴位置传感器72、凸轮位置传感器73、进气温度传感器74、冷却水温度传感器75检测出的各种信息。而且，电子控制装置71，以这些信息为基础，向喷射器17输出与适当的燃料喷射量有关的指令。该电子控制装置71作为内燃机的控制装置而发挥功能。
在安装于汽缸盖13的进气凸轮轴22上，设置了用于变更进气门21的气门正时的油压式的气门正时可变机构30。在驱动气门正时可变机构30的油压机构50中，安装了作动油控制阀52(以下，叫做“OCV”)，电子控制装置71与OCV52连接。
通过将由曲轴位置传感器72及凸轮位置传感器73检测出的曲轴转角及进气凸轮转角输入到电子控制装置71并进行处理，来计算内燃机运转过程中的气门正时可变机构30的相对旋转相位即气门正时。这些曲轴位置传感器72、凸轮位置传感器73、电子控制装置71作为上述相对旋转相位检测部而发挥功能。
此外，曲轴位置传感器72是电磁拾取式传感器。以下，说明其功能。在与曲轴16连结的未图示的正时转子的圆周上设置了上凸的齿部。曲轴位置传感器72与正时转子设置于同平面上，向着该转子的中心方向。在此，由于该转子的旋转，该曲轴位置传感器72和该转子之间的距离，根据设置于该转子的圆周上的齿部而变化。通过监视由于该变化而在设置于曲轴位置传感器72的线圈部产生的电动势，曲轴位置传感器72检测出曲轴16的旋转。另外，设置于该转子的齿部，不是在全圆周范围内均等地设置。通过监视该非均等部，检测出曲轴16的旋转角。此外，凸轮位置传感器73的功能也同样。
在此，利用曲轴位置传感器72检测曲轴转角，当曲轴16的旋转速度在规定值以上时成为可能。同样地，利用凸轮位置传感器73检测进气凸轮转角，当进气凸轮轴22的旋转速度在规定值以上时成为可能。根据曲轴位置传感器72及凸轮位置传感器73的检测精度决定这些规定值。
而且，例如，在内燃机运转过程中，当由上述相对旋转相位检测部检测出的当前状况的气门正时和目标气门正时不同的情况下，基于由电子控制装置71输出的指令来变更OCV52的状态。通过该变更，针对气门正时可变机构30的作动油的供给排出被控制，其结果是，进气门21的气门正时被变更为目标气门正时。
接着，参照图2及图3，对气门正时可变装置进行详述。图2表示从壳体主体32卸下了图3的(a)所示的罩子34的状态下的气门正时可变机构30的平面构造。另外在图2中，箭头RA表示凸轮轴22及链轮33的旋转方向(以下，叫做“旋转方向RA”)。
如图2所示那样，气门正时可变机构30包括：与曲轴16同步旋转的壳体转子31和通过利用螺栓45固定于进气凸轮轴22的端部而与该轴同步旋转的叶片转子35。
壳体转子31包括：通过借助于正时链(图示略)与曲轴16连结而与该轴同步旋转的链轮33、组装于该链轮33的内侧而以与其成为一体的方式进行旋转的壳体主体32和安装于该主体32的罩子34。
叶片转子35，被配置于壳体主体32内的空间，并被收纳于由该主体32和罩子34形成的空间。在壳体主体32中，在径向设置了向叶片转子35突出的3个区划壁31A。在叶片转子35中，设置了向壳体主体32突出并把位于区划壁31A之间的3个叶片收纳室37分别区划为提前室38及延迟室39的3个叶片36。
提前室38，在1个叶片收纳室37内位于叶片36的在进气凸轮轴22的旋转方向RA上的后方侧，与油压机构50针对气门正时可变机构30的作动油的供给排出状态相应，容积发生变化。另一方面，延迟室39，位于进气凸轮轴22的旋转方向RA的前方侧，同样地与作动油的供给排出状态相应，容积发生变化。
具体地说，通过从设置于螺栓45的周围的油路通过提前油路64向提前室38供给作动油，提前室38的容积扩大。由此，叶片转子35向提前侧旋转。另一方面，通过从设置于螺栓45的周围的油路通过延迟油路65向延迟室39供给作动油，延迟室39的容积扩大。由此，叶片转子35向延迟侧旋转。另外，也可以从这些提前油路64及延迟油路65排出提前室38及延迟室39内的作动油。这样，利用OCV52进行通过了提前油路64及延迟油路65的作动油的供给或排出的切换。即，通过供给油路62与提前油路64或延迟油路65连接，向这些油路64或65供给作动油。另外，通过排出油路63与提前油路64或延迟油路65连接，从这些油路64或65排出作动油。
气门正时可变机构30，基于上述的构成通过变更叶片转子35相对于壳体转子31的相对的旋转相位，来变更气门正时。
此外，当叶片转子35相对于壳体转子31向提前侧旋转到控制上的极限时，即当叶片转子35的旋转相位处于旋转方向RA的最前方侧的相位(以下，叫做“最提前相位”)时，气门正时被设定为最提前侧的正时。相反地，当叶片转子35相对于壳体转子31向延迟侧旋转到控制上的极限时，即当叶片转子35的旋转相位处于旋转方向RA的最后方侧的相位(以下，叫做“最延迟相位”)时，气门正时被设定为最延迟侧的正时。
在气门正时可变装置中设置了“中间锁止机构”，该“中间锁止机构”将壳体转子31和叶片转子35之间的相对旋转锁定于在最延迟相位和最提前相位之间的除了两端的中间锁止相位，来固定气门正时。作为该中间锁止相位，例如，设定与内燃机能够起动那样的气门正时相对应的相位。
中间锁止机构，基于来自油压机构50的作动油的供给而进行动作，当叶片转子35相对于壳体转子31的相对旋转相位处于中间锁止相位时，且存在中间锁止要求时，将壳体转子31和叶片转子35相互锁定而将气门正时固定于中间锁止相位。
具体地说，中间锁止机构，如图3的(a)所示那样，包括：设置于叶片36并相对该叶片36移动的锁止销42；同样地设置于叶片36并向销油路66供给作动油或从销油路66排出作动油的锁止销收纳室40；另外同样地设置于叶片36并向一个方向按压锁止销42的施力弹簧44；和设置于壳体转子31的锁止孔41。
锁止销42，基于锁止销收纳室40的作动油的力和施力弹簧44的力之间的关系，在从叶片36突出的方向(以下，叫做突出方向)和向叶片36引入的方向(以下，叫做收纳方向)之间进行动作。锁止销收纳室40的油压，针对锁止销42，向收纳方向作用。施力弹簧44的力，针对锁止销42，向突出方向作用。而且，在锁止销42向锁止孔41突出与该孔41卡合时，壳体转子31和叶片转子35以中间锁止相位相互锁定。
对于存在中间锁止要求时，例如，有内燃机的运转状态是怠速状态时。通常，在内燃机成为怠速状态后停止内燃机的运转。因此，由于在内燃机是怠速状态时将气门正时可变机构30锁定于中间锁止相位，能够在下次内燃机起动过程中成为气门正时被固定于中间锁止相位的状态。
另一方面，在由于发动机熄火等而使内燃机不经过怠速状态而被停止的情况下，有可能以气门正时不在中间锁止相位的状态停止内燃机。这时，在下次起动内燃机时，需要进行相位变更以使气门正时成为中间锁止相位。因此，本实施方式中的气门正时可变装置包含作为相位变更部的棘爪槽43。
图3的(a)表示当气门正时可变机构30处于最延迟相位时内燃机被停止的状态。若起动内燃机，则通过转动曲轴，在进气凸轮轴22上向提前侧及延迟侧交替地产生转矩(以下，叫做“交替转矩”)。这时，由于该交替转矩，叶片转子35相对于壳体转子31向提前侧及延迟侧摆动。于是，被从叶片36向壳体转子31作用的锁止销42，在叶片转子35摆动到提前侧时，暂时进入棘爪槽43。图3的(b)表示这时的状态。
而且，若在该状态下再次作用交替转矩，则叶片转子35由于棘爪槽43和锁止销42之间啮合而被限制了向延迟方向的旋转，所以只向提前侧进一步旋转，最终锁止销42向锁止孔41突出。图3的(c)表示这时的状态。
这样，本实施方式的气门正时可变装置30，即使是在上次内燃机停止时气门正时没有被固定于中间锁止相位的情况，也可在下次内燃机起动过程中将气门正时固定于中间锁止相位。
在此，当在内燃机起动过程中如上述那样使气门正时可变装置30向中间锁止相位进行相位变更时，有可能在直到该装置30进行相位变更而成为中间锁止相位为止的期间不能起动内燃机。例如，由于气门正时位于延迟侧，所以不能充分压缩混合气，该混合气不能点火，因此有时不能起动内燃机。这时，若从喷射器17喷射了燃料，则由该燃料浸湿了火花塞18，该火花塞18的点火性能劣化，作为结果，即使气门正时被变更到与中间锁止相位相对应的正时，也不能使混合气点火，内燃机不能起动。因此，在本实施方式中，当以气门正时可变机构30不位于中间锁止相位的状态，起动内燃机时，以延迟燃料喷射的开始时刻的方式控制喷射器17。图4表示该控制的处理顺序。
在产生了内燃机起动指令时进行该处理。若开始了该处理，则电子控制装置71首先判定在内燃机上次运转过程中气门正时可变机构30的相对旋转相位是否是中间锁止相位(S110)。
在此，不是判定这次起动过程中的气门正时可变机构30的相对旋转相位是否是中间锁止相位，而是判定上次运转过程中的该相对旋转相位是否是中间锁止相位，是基于以下的理由。
即，如上述那样，如果曲轴16及进气凸轮轴22的旋转速度不在规定值以上，则用于检测该相对旋转相位的相对旋转相位检测部不能检测出该相对旋转相位。在此，在内燃机起动过程中，例如，在转动曲轴时，曲轴16及进气凸轮轴22的旋转速度较低，所以有时利用相对旋转相位检测部不能检测出上述相对旋转相位。因此，在本实施方式中，电子控制装置71判定上次运转过程中的气门正时可变机构30的相对旋转相位是否是中间锁止相位。
具体地说，在内燃机运转过程中连续检测出的气门正时可变机构30的相对旋转相位被存储于电子控制装置71。而且，该相对旋转相位之中的在上次内燃机运转过程中最后存储的相对旋转相位被保存到下次内燃机起动时。在步骤S110中，判定该相对旋转相位是否是中间锁止相位。
而且，当在步骤S110中判定为在内燃机上次停止时气门正时可变机构30的相对旋转相位不是中间锁止相位的情况下，电子控制装置71推定为当前该相对旋转相位不是中间锁止相位。为此，为了确保内燃机的起动性，需要使气门正时可变机构30向中间锁止相位进行相位变更。这时，即使在该相位变更过程中的期间从喷射器喷射了燃料，有时由该燃料和进气组成的混合气也不能点火。其结果是，由于该燃料而浸湿了火花塞，从而有可能内燃机不能起动。因此，在使气门正时可变机构30的相对旋转相位向中间锁止相位变更时，与不变更时相比，需要以延迟燃料喷射开始时刻的方式来进行控制。
在步骤S120中，将由冷却水温度传感器75及外部空气温度传感器76检测出的冷却水温度THW及外部空气温度T0向电子控制装置71输入，电子控制装置71推定气门正时可变机构30的当前作动油温T1。
接着，在步骤S130中，电子控制装置71，基于在步骤S120中推定出的作动油温T1，决定燃料喷射开始时刻的延迟时间D1。基于该延迟时间D1，电子控制装置71，在步骤S140中执行燃料喷射开始时刻的延迟处理。
图5表示当前作动油温T1和燃料喷射开始时刻的延迟时间D1之间的关系。如图5那样，以在作动油温T1较低时变长的方式设定燃料喷射开始时刻的延迟时间D1。
在上次内燃机运转过程中在气门正时可变机构30中动作的作动油残存于该机构30的内部。该作动油，当在内燃机起动过程中使该机构30向中间锁止相位进行相位变更时成为阻力。而且，当作动油温较低时，该作动油的粘度变高，则该阻力变大。从而，在作动油温较低时，直到使气门正时可变机构30进行相位变更而成为中间锁止相位为止所需要的时间变长。
因此，如本实施方式那样，通过以在作动油温T1较低时与较高时相比使燃料喷射开始时刻延迟的方式进行控制，能够抑制由所喷射的燃料浸湿火花塞的情况并且，能够尽可能提前起动内燃机。
图6是表示本实施方式的时序图的图。如图6所示那样，在内燃机起动过程中开始转动曲轴。在此，当在开始转动曲轴时气门正时可变机构30的相对旋转相位是最延迟相位的情况下，从该相位向中间锁止相位，使该机构30向提前侧进行相位变更。此外，通过在转动曲轴过程中由于交替转矩使进气凸轮轴22摆动以及利用棘爪槽43限制在该摆动之中向延迟侧的相位变更，来进行这时的相位变更。而且，根据图5所示的映射来推定延迟时间D1，该延迟时间D1是比通过上述动作使气门正时可变机构30提前到中间锁止相位所需要的时间延迟的时间且是尽可能提早那样的时间。通过按该延迟时间D1的量使燃料喷射开始时刻延迟，以在确保起动性的同时尽可能提前完成起动的方式来控制内燃机。
如以上说明的那样，根据第1实施方式的内燃机的控制装置，可以得到以下的优点。
(1)如果判定为在内燃机起动过程中气门正时可变机构30的相对旋转相位不是中间锁止相位，则以延迟燃料喷射开始时刻的方式来控制喷射器。由此，在直到相对旋转相位被变更到中间锁止相位为止的期间所喷射的燃料量，与不延迟燃料喷射开始时刻时相比减少了。其结果是，抑制了由于在直到相对旋转相位变更到中间锁止相位为止的期间所喷射的燃料，使火花塞被浸湿，火花塞的点火性能降低，而使内燃机不能起动的可能性。
(2)如果曲轴16及进气凸轮轴22的旋转速度不是在规定值以上，则气门正时可变机构30的相对旋转相位检测部不能检测出该机构30的相对旋转相位。为此，在内燃机起动过程中这些旋转速度较低，有可能不能检测出内燃机起动过程中的气门正时可变机构30的相对旋转相位。因此，在本实施方式中，电子控制装置71，存储上次内燃机运转过程中的该相对旋转相位，在这次内燃机起动过程中，通过读入所存储的该相对旋转相位，来判定当前相对旋转相位是否是中间锁止相位。
(3)如果曲轴16及进气凸轮轴22的旋转速度不是在规定值以上，则气门正时可变机构30的相对旋转相位检测部不能检测出该机构30的相对旋转相位。为此，在内燃机起动过程中这些旋转速度较低，当在内燃机起动过程中将气门正时可变机构30的相对旋转相位变更到中间锁止相位时，电子控制装置71有时不能判定该相对旋转相位是否变更到中间锁止相位。因此，在本实施方式中，根据作动油的油温，使燃料喷射开始时刻延迟。由此，即使是不能判定该相对旋转相位是否被变更到中间锁止相位的情况，也在利用上述相位变更部将气门正时可变机构30的相对旋转相位变更到中间锁止相位之前，抑制了燃料喷射的开始。
(4)在作动油温较低时，与作动油温较高时相比，使燃料喷射开始时刻延迟。对于作动油，在油温较低时，与较高时相比，一般来说，粘度较低，其结果是，利用相位变更部进行相位变更需要时间。为此，通过上述控制，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射来起动内燃机。
(5)根据内燃机的冷却水温度及外部空气温度来推定作动油的油温。由此，不需要重新设置油温传感器等用于检测油温的构件，抑制了部件件数的增加。
(第2实施方式)
接着对本发明的第2实施方式，以与前面说明的第1实施方式的不同点为中心进行说明。
在第1实施方式中，构成为，与起动过程中的作动油温相应来使燃料喷射开始时刻延迟。在本实施方式中，构成为，根据内燃机上次运转过程中的作动油温和气门正时可变机构30的相对旋转相位来使燃料喷射开始时刻延迟，在以下的点不同。
首先，在上述第1实施方式中，如前面的图4所示那样，当在步骤S120中推定了当前作动油温后，基于该作动油温在步骤S130中决定燃料喷射开始时刻的延迟时间D1。对此，在第2实施方式中，如图7所示那样，在步骤S220～步骤S260中，根据在上次内燃机运转过程中，特别是最后检测出的作动油温及气门正时可变机构30的相对旋转相位来决定延迟时间D3。
在步骤S220中，电子控制装置71，读入在内燃机上次运转过程中最后检测出的作动油温T2。而且，在步骤S230中，电子控制装置71，基于作动油温T2，决定燃料喷射开始时刻的延迟时间D2。图8表示上次内燃机运转过程中的作动油温T2和燃料喷射开始时刻的延迟时间D2之间的关系。如该图8那样，以在作动油温T2较低时，与较高时相比变长的方式来设定燃料喷射开始时刻的延迟时间D2。
如上述那样，在气门正时可变机构30的内部残存的作动油，在内燃机起动过程中该机构30向中间锁止相位进行相位变更时成为阻力。另外，当残存的作动油较多时，该作动油产生的阻力变强。
另一方面，在内燃机停止后从气门正时可变机构30内部流出的作动油的量，与该作动油的粘度有相关性。而且，对于作动油的粘度，在作动油的油温较低时与较高时相比，成为高粘度。
因此，在本实施方式中，以在作动油温T2较低时与较高时相比延迟的方式来控制燃料喷射开始时刻。
此外，在本实施方式中，在步骤S240中，电子控制装置71，读入在上次内燃机停止时保存于电子控制装置71的气门正时可变机构30的相对旋转相位。接着，在步骤S250中，电子控制装置71，基于该相位，求出用于修正在步骤S230中计算出的延迟时间的修正值d1。具体地说，电子控制装置71，根据在步骤S240中读入的内燃机上次运转过程中特别是最后检测出的气门正时可变机构30的相对旋转相位和图9所示的延迟时间修正曲线，计算燃料喷射开始时刻延迟时间D2的修正值d1。而且，在步骤S260中，电子控制装置71，对该延迟时间D2和该修正值d1进行乘法运算，求出燃料喷射开始时刻延迟时间D3。
这样修正燃料喷射开始时刻延迟时间D2，是基于以下的理由。即，因为，在起动过程中使气门正时可变机构30进行相位变更而成为中间锁止相位为止所需要的时间，根据起动过程中的该机构30的相对旋转相位和中间锁止相位之间的距离而变化。
最后，电子控制装置71，在步骤S270中使燃料喷射开始时刻延迟延迟时间D3。从而，以在确保起动性的同时尽可能提前完成起动的方式来控制内燃机。
如以上说明的那样，根据第2实施方式的内燃机的控制装置，可以得到以下的优点。
(6)在起动过程中的气门正时可变机构30的内部存在在上次内燃机运转过程中在该机构30进行动作的作动油，该作动油成为在起动过程中使该机构30的相对旋转相位向中间锁止相位进行相位变更时的阻力。作动油的量越多则该阻力变得越大。而且，在上次内燃机停止后从气门正时可变机构30流出的作动油的量，当作动油的粘度较高时，与较低时相比变少。另外，作动油的粘度，一般来说，与作动油的油温有相关性。因此，通过根据上次运转过程中的作动油的油温来使燃料喷射开始时刻延迟，可以确保内燃机的起动性。
(7)当上次运转过程中的作动油温较低时，与该作动油温较高时相比，使燃料喷射开始时刻延迟。对于作动油，当油温较低时，与较高时相比，一般来说，其粘度较低。为此，如果上次运转过程中的作动油温较低，则与较高时相比，停止后从气门正时可变机构30流出的作动油的流出量变少。其结果是，下次起动过程中利用相位变更部进行相位变更需要时间。为此，通过上述控制，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射来起动内燃机。
(8)当上次内燃机运转过程中的气门正时可变机构30的相对旋转相位距离中间锁止相位较近时，与较远时相比，燃料喷射开始时刻的延迟时间变短。由此，可以提前完成内燃机的起动。
(第3实施方式)
接着对本发明的第3实施方式，以与前面说明的第1实施方式及第2实施方式的不同点为中心进行说明。
在第1及第2实施方式中，根据起动过程中或上次内燃机运转过程中的作动油温，使燃料喷射开始时刻延迟。在本实施方式中，根据内燃机起动过程中的冷却水温度THW，使燃料喷射开始时刻延迟。
具体地说，如图10所示那样，电子控制装置71，在步骤S320中检测出冷却水温度THW1后，在步骤S330中决定延迟时间D4。
图11表示内燃机起动过程中的冷却水温度和燃料喷射开始时刻的延迟时间D4之间的关系。如图11所示那样，以当冷却水温度THW较低时与较高时相比使延迟时间D4变长的方式来决定延迟时间D4。这是因为，当冷却水温度THW较低时，认为当前作动油温也较低，因此，可以预测到作动油针对气门正时可变机构30的相对旋转相位的变更的阻力较大。
而且，电子控制装置71，在步骤S340中，基于上述延迟时间D4，进行燃料喷射开始时刻的延迟控制。
如以上说明的那样，根据第3实施方式的内燃机的控制装置，可以得到以下的优点。
(9)冷却水温度THW与作动油温有相关性。而且，根据作动油温，气门正时可变机构30的相对旋转相位变更所需要的时间发生变化。因此，通过以根据冷却水温度THW使燃料喷射开始时刻延迟的方式控制喷射器17，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射来起动内燃机。
(10)当冷却水温度THW较低时，与较高时相比，认为作动油温也较高。而且，当作动油温较低时，与较高时相比，认为作动油的粘度较高。因此，通过以当冷却水温度THW较低时与较高时相比使燃料喷射开始时刻延迟的方式来控制喷射器17，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前开始燃料喷射来起动内燃机。
此外，上述各实施方式也可以如以下那样进行变更来实施。
在上述各实施方式中，在内燃机起动过程中，当气门正时可变机构30的相对旋转相位不是中间锁止相位时，使燃料喷射开始时刻延迟。但是，在内燃机起动过程中，在不清楚气门正时可变机构30的相对旋转相位是否是中间锁止相位的情况下，也可以不论内燃机起动过程中的该相位如何，都使燃料喷射开始时刻延迟。例如，也可以在起动内燃机而开始转动曲轴时，不马上开始燃料喷射，而是在经过规定时间后才开始。此外，也可以基于油温或冷却水温度、上次内燃机运转过程中的气门正时可变机构30的相对旋转相位之类的参数来变更该规定时间。在这种情况下也可以解决本申请的课题。
在上述各实施方式中，根据当前或上次内燃机运转过程中的作动油温和冷却水温度THW，来变更燃料喷射开始时刻。但是，也可以在难以检测或推定油温的情况下，与作动油温没有关系地，使燃料喷射开始时刻延迟。在这种情况下，也可以得到上述(1)及(2)的优点。
在上述第1及第2实施方式中，当作动油温较低时，与较高时相比，使燃料喷射开始时刻延迟。但是，当在油温较低时，与较高时相比进行相位变更所需要的时间不是长时间的情况下，也可以不象上述那样进行延迟。在这种情况下，通过使用作为用于推定相位变更所需要的时间的参数之一的油温，可得到上述(1)～(3)及(5)～(6)及(8)的优点。
在上述第3实施方式中，当冷却水温度THW较低时，与较高时相比，使燃料喷射开始时刻延迟。但是，当在冷却水温度THW较低时，与较高时相比进行相位变更所需要的时间不是长时间的情况下，也可以不象上述那样进行延迟。在这种情况下，通过使用作为用于推定相位变更所需要的时间的参数之一的冷却水温度THW，也可得到上述(1)～(2)及(9)的效果。
在上述第1及第2实施方式中，基于与内燃机的作动油温相关的参数来推定内燃机的作动油温，但也可以设置油温传感器等用于直接检测作动油温的装置。
上述第1实施方式中，根据内燃机起动过程中的作动油温，计算燃料喷射开始时刻的延迟时间，但除此以外，也可以考虑上次内燃机运转过程中的作动油温或气门正时可变机构30的相对旋转相位。例如，在同时考虑上次内燃机运转过程中的作动油温的情况下，基于图12所示那样的映射来进行延迟时间的计算。通过这样的计算，能够在确保内燃机的起动性的同时，尽可能提前完成内燃机的起动。
在上述第2实施方式中，根据内燃机上次运转过程中的作动油温和当前气门正时可变机构30的相对旋转相位，使燃料喷射开始时刻延迟。但是，也可以在不能推定当前气门正时可变机构30的相对旋转相位的情况下，只是根据内燃机上次停止时的作动油温来求出燃料喷射开始时刻的延迟时间。
在上述各实施方式中，在内燃机上次运转过程中的气门正时可变机构30的相对旋转相位不是中间锁止相位的情况下，判定为这次起动过程中的该机构30的相对旋转相位不是中间锁止相位。但是，即使上次内燃机运转过程中的该机构30的相对旋转相位不是中间锁止相位，也有在这次内燃机起动过程中之前，相对旋转相位已变更到中间锁止相位的可能性较高的情况。例如，有时随着上次内燃机停止完成后的作动油流出，相对旋转相位独立地进行相位变更而成为中间锁止相位。因此，也可以在上次运转过程中的该机构30的相对旋转相位是上述那样的相位时，在这次内燃机起动过程中认为该机构30的相对旋转相位是中间锁止相位。
在上述各实施方式中，在内燃机上次运转过程中的气门正时可变机构30的相对旋转相位不是中间锁止相位的情况下，判定为这次起动过程中的该机构30的相对旋转相位不是中间锁止相位。但是，也可以在难以存储内燃机上次运转过程中的气门正时可变机构30的相对旋转相位的情况下，只存储在内燃机上次运转过程中该机构30的相对旋转相位是否锁定于中间锁止相位。
此外，是否锁定于中间锁止相位的判断，例如，如下面那样来进行。即，在输出了中间锁止要求时，以使锁止销42突出的方式来控制作动油。而且，这时，气门正时可变机构30的目标相对旋转相位被设定为，从当前相位来看，成为距离中间锁止相位较远的相位。其结果是，如果开始相对旋转相位的变更并经过一定时间后的相位是中间锁止相位，则判断为气门正时可变机构30以中间锁止相位被锁定。另一方面，如果相对旋转相位是目标相对旋转相位，则锁止销42不与锁止孔41卡合，而叶片转子35从中间锁止相位通过，从而判断为气门正时可变机构30未被锁定于中间锁止相位。
而且，在通过上述判断判定为中间锁止相位已被锁定的情况下，将中间锁止标志1保存于电子控制装置71，在不是这样的情况下，将中间锁止标志0保存于电子控制装置71。电子控制装置71在内燃机停止后也存储该标志。
其后，通过在内燃机起动过程中读入该标志，判定在内燃机上次运转过程中气门正时可变机构30是否已固定于中间锁止相位。而且，如果相对旋转相位未固定于中间锁止相位，则因为有可能该机构30的相对旋转相位不是中间锁止相位，所以也可以以使燃料喷射开始时刻延迟的方式来控制喷射器17。
在上述第1及第2实施方式中，根据油温等推定直到气门正时可变机构30的相对旋转相位变更到中间锁止相位为止的时间，至少按该时间量使燃料喷射开始时刻延迟。但是，即使该相对旋转相位变更到中间锁止相位，在锁止销42未***锁止孔41而该机构30未被固定的情况下，若喷射燃料并开始燃烧，则该机构30激烈地乱动，有可能损伤该机构30。因此，也可以推定直到锁止销42***锁止孔41为止的时间，并至少按该时间的量使燃料喷射开始时刻延迟。
在上述各实施方式中，中间锁止机构由OCV控制，但也可以由油交换阀等另外设置的油压控制机构来控制。
在上述各实施方式中，气门正时可变机构30的一部分与进气凸轮轴22连结，但也可以与排气凸轮轴24连结。另外，也可以分别设置与进气凸轮轴22连结的气门正时可变机构和与排气凸轮轴24连结的气门正时可变机构。
在上述各实施方式中，曲轴16和壳体转子31以同步旋转的方式连结，进气凸轮轴22和叶片转子35以同步旋转的方式连结，但这些连结的组合不限定于此。另外，以上，列举了作为气门正时机构的一例，当然，也不排除利用其他的机构改变气门正时的构成。
符号的说明
1...内燃机、10...内燃机主体、11...汽缸体、12...油底壳、13...汽缸盖、14...燃烧室、15...活塞、16...曲轴、17...喷射器、18...火花塞、21...进气门、22...进气凸轮轴、23...排气门、24...排气凸轮轴、30...气门正时可变机构、31...壳体转子、31A...区划壁、32...壳体主体、33...链轮、34...罩子、35...叶片转子、36...叶片、37...叶片收纳室、38...提前室、39...延迟室、40...锁止销收纳室、41...锁止孔、42...锁止销、43...棘爪槽、44...施力弹簧、45...螺栓、50...油压机构、51...油泵、52...作动油控制阀、60...油路、61...吸入油路、62...供给油路、63...排出油路、64...提前油路、65...延迟油路、66...销油路、71...电子控制装置、72...曲轴位置传感器、73...凸轮位置传感器、74...进气温度传感器、75...冷却水温度传感器、76...外部空气温度传感器。

Claims (12)

1.一种内燃机的控制装置，其中，
上述内燃机具备：
燃料喷射装置，其向上述内燃机喷射燃料；
曲轴；
凸轮轴，其使上述内燃机的内燃机气门进行开闭动作；和
气门正时可变装置，其能够改变上述内燃机气门的气门正时，
该气门正时可变装置包含：
气门正时可变机构，其包含与上述曲轴驱动连结的第1旋转体和与上述凸轮轴驱动连结的第2旋转体，通过利用油压控制变更上述第1旋转体和上述第2旋转体之间的相对旋转相位，能够改变上述气门正时；和
中间锁止机构，其使上述相对旋转相位固定于中间锁止相位，该中间锁止相位是在上述相对旋转相位的可变更范围之内且除了该可变更范围的两端以外的相位，
在以上述相对旋转相位不是上述中间锁止相位的状态开始上述内燃机的起动的情况下，与以上述相对旋转相位是上述中间锁止相位的状态开始上述内燃机的起动的情况相比，该内燃机的控制装置以使上述燃料喷射装置的燃料喷射开始正时延迟的方式，设定从上述起动开始到上述燃料喷射开始为止的延迟时间。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
基于上述内燃机上次运转过程中的上述相对旋转相位，判定在上述内燃机这次起动开始时上述相对旋转相位是否不处于上述中间锁止相位。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
上述控制装置根据上述内燃机起动过程中的上述气门正时可变装置的作动油温，设定上述延迟时间。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
当上述内燃机起动过程中的上述气门正时可变装置的作动油温较低时，与该作动油温较高时相比，上述控制装置使上述延迟时间加长。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
上述控制装置根据上述内燃机上次运转过程中的上述气门正时可变装置的作动油温，设定上述延迟时间。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
当上述内燃机上次运转过程中的上述气门正时可变装置的作动油温较低时，与该作动油温较高时相比，上述控制装置使上述延迟时间加长。
7.根据权利要求3～6的任意一项所述的控制装置，其中，
基于与上述作动油温相关的参数来推定该作动油温。
8.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
上述控制装置根据上述内燃机的冷却水温度，设定上述延迟时间。
9.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
在上述内燃机的冷却水温度较低时，与上述冷却水温度较高时相比，上述控制装置使上述延迟时间加长。
10.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
当上述内燃机上次运转过程中的上述相对旋转相位距离上述中间锁止相位较远时，与上述相对旋转相位距离上述中间锁止相位较近时相比，上述控制装置使上述延迟时间加长。
11.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
当上述相对旋转相位处于上述中间锁止相位时，上述内燃机能够起动，
气门正时可变装置还包含：
相对旋转相位检测部，其检测上述相对旋转相位，包含：能够在上述凸轮轴的旋转速度处于规定值以上时检测出该凸轮轴的旋转角的凸轮转角传感器；和能够在上述曲轴的旋转速度处于规定值以上时检测出该曲轴的旋转角的曲轴转角传感器，上述相对旋转相位检测部根据由上述凸轮转角传感器及上述曲轴转角传感器分别检测出的上述凸轮轴的旋转角和上述曲轴的旋转角来计算上述相对旋转相位；和
相位变更部，其在以上述相对旋转相位不是上述中间锁止相位的状态开始上述内燃机的起动的情况下，在上述内燃机起动过程中使上述相对旋转相位变更到上述中间锁止相位。
12.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其中，
在以上述相对旋转相位不是上述中间锁止相位的状态开始上述内燃机的起动的情况下，在上述内燃机起动过程中将上述相对旋转相位变更到上述中间锁止相位，并且根据内燃机运转状态来推测上述相对旋转相位从不是中间锁止相位的状态到变成中间锁止相位为止所需要的时间，在从起动开始到经过上述时间之后，利用上述燃料喷射装置喷射燃料。
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