CN105026702A - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

具备设定排气阀的开闭时期的阀开闭时期控制机构，且具备将阀开闭时期控制机构的旋转相位保持为在进气阀开放的时刻下继续排气阀开放的状态的第一锁定相位的锁定机构。

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，详细而言，涉及在内燃机的起动时设定排气阀的开闭时期的技术。
背景技术
作为与如上所述构成的内燃机的控制装置相关联的技术，有专利文献1的技术。在此，在内燃机的起动时，使排气阀的阀开闭时期控制机构的关闭时刻进行提前角动作，由此将燃烧气体中残留的未燃烧的烃(未燃HC)关闭在燃烧室内。在该起动之后，使排气阀的阀开闭时期控制机构进行滞后角动作，从而增大与进气阀同时打开阀的交叠期间。由此，将已经排出到排气通路的废气再次吸入燃烧室，使废气中含有的未燃HC气体再次有助于燃烧，从而实现排放的减少。
在该专利文献1中，设定进气阀和排气阀的开闭时期的阀开闭时期控制机构(在文献中为阀时刻可变机构)具备磁性材料的可动部件、打开阀用线圈、关闭阀用线圈而构成为电磁式。
而且，作为与内燃机的控制装置相关联的技术，存在专利文献2的技术。在此，在凸轮轴的前端具备内部转子，在该内部转子上外装有被从曲轴传递旋转动力的外部转子。这些转子之间的流体压力室由叶片分成提前角用室和滞后角用室这两个，通过向提前角用室和滞后角用室中的一方供给流体，从而自如地变更曲轴与凸轮轴的相对旋转相位。
在该专利文献2中，为了限制内部转子与外部转子的相对旋转相位，具有由弹簧施力的第一锁定销及供该第一锁定销嵌入的第一限制槽，并且具有由弹簧施力的第二锁定销及供该第二锁定销嵌入的第二限制槽。而且，在第一锁定销嵌入第一限制槽且第二锁定销嵌入第二限制槽的状态下，能够将内部转子与外部转子的相对旋转相位保持成适合于内燃机的起动的相位。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-120348号公报(段落编号〔0055〕等)
专利文献2：日本专利4389383号公报
发明内容
本发明要解决的问题
在内燃机起动时，存在汽缸内未燃烧的燃料作为未燃HC而排出的情况。尤其是在内燃机处于冷热状态的状况下，在刚起动之后的短时间期间，未燃HC的排出量增大。该未燃HC增大的现象也如专利文献1记载那样，可考虑在冷热状态下附着于汽缸内壁的燃料未燃烧的情况作为原因。
为了消除这样的不良情况，可考虑例如专利文献1记载那样的情况：在燃烧气体排出后，在进气阀打开阀的时刻，使排气阀的打开阀状态继续，将从燃烧室排出的燃烧气体的一部分向燃烧室取入而实现燃烧室的温度上升。
然而，在专利文献1那样使进气阀和排气阀电磁式地开闭的结构中，虽然能够任意地设定进气阀和排气阀的开闭时期，但是由于使进气阀和排气阀电磁式地开闭，因此结构变得复杂。
而且，在专利文献2记载的阀开闭时期控制机构中，在内燃机的起动时并未抑制未燃HC的排出量，还有改善的余地。此外，如专利文献2记载那样机械式地设定进气阀和排气阀的开闭时期的情况与电磁式地设定开闭时期的情况相比，可靠性高。
本发明的目的在于合理地构成在处于冷热状态的内燃机起动的情况下能抑制未燃HC的排出的控制装置。
用于解决问题的技术方案
本发明的特征在于，在一种内燃机的控制装置中，所述内燃机具有在上止点位置与下止点位置之间移动的活塞、曲轴、凸轮轴、以及燃烧室，且具有以使空气向所述内燃机的所述燃烧室流入的方式对所述燃烧室进行开闭的进气阀、以及以使燃烧后的燃烧气体从所述燃烧室流出的方式对所述燃烧室进行开闭的排气阀，所述内燃机的控制装置具备：驱动侧旋转体，从所述曲轴对该驱动侧旋转体传递旋转力；从动侧旋转体，其相对旋转自如地内置于所述驱动侧旋转体，且与所述排气阀开闭用的所述凸轮轴一体旋转；锁定机构，其能够在锁定状态与锁定解除状态之间切换，该锁定状态是所述驱动侧旋转体与所述从动侧旋转体的相对旋转相位保持为规定的第一锁定相位的状态，该锁定解除状态是所述锁定状态被解除的状态；相位控制阀，其对划分形成在所述驱动侧旋转体与所述从动侧旋转体之间的提前角室或滞后角室供给和排出流体，由此能够控制所述驱动侧旋转体与所述从动侧旋转体的相对旋转相位和基于所述锁定机构的所述锁定状态；以及控制单元，其控制所述相位控制阀，在通过所述锁定机构将所述相对旋转相位保持为所述锁定状态的状态且所述活塞从上止点位置朝向下止点位置移动时，以使所述排气阀的开放状态继续的方式来设定所述进气阀和所述排气阀的开闭时期。
根据该结构，在通过锁定机构将驱动侧旋转体与从动侧旋转体的相对旋转相位保持为第一锁定相位的状态下使内燃机起动的情况下，在进气阀开放的时刻下，排气阀的开放状态继续。因此，伴随着活塞的工作经由进气阀向燃烧室进行进气，同时从排气阀送出的燃烧气体也被吸引到燃烧室内。通过这样将燃烧气体向燃烧室吸引，由此汽缸的内壁的温度上升，使附着于汽缸的内壁的燃料气化而可靠地燃烧，从而抑制未燃HC。
其结果是，构成了在处于冷热状态的内燃机起动的情况下能抑制未燃HC的排出的内燃机的控制装置。
本发明可以是，所述内燃机的控制装置具备检测环境温度的温度传感器，在利用该温度传感器检测出的所述环境温度小于设定值且所述内燃机停止的情况下，所述控制单元通过控制所述相位控制阀而将所述相对旋转相位切换成所述锁定状态之后，使所述内燃机停止。
根据该结构，如寒冷地带那样利用温度传感器检测的环境温度小于设定值的状况下使内燃机停止的情况下，在将驱动侧旋转体与从动侧旋转体的相对旋转相位锁定成第一锁定相位的状态下使内燃机停止。由此，在内燃机的温度低的状态下使内燃机起动的情况下，将相对旋转相位保持为第一锁定相位而进行未燃HC的排出的抑制。此外，在利用温度传感器检测的环境温度为设定值以上的情况下，可以不必锁定驱动侧旋转体与从动侧旋转体的相对旋转相位。
本发明可以是，所述锁定机构构成为能够将所述相对旋转相位保持为与所述第一锁定相位不同的相位即第二锁定相位，在利用所述温度传感器检测出的环境温度为所述设定值以上且所述内燃机停止的情况下，所述控制单元通过控制所述相位控制阀而转移成将所述相对旋转相位保持为所述第二锁定相位的锁定状态之后，使所述内燃机停止。
根据该结构，在利用温度传感器检测的环境温度为设定值以上且内燃机停止的情况下，在将驱动侧旋转体与从动侧旋转体的相对旋转相位锁定成第二锁定相位的状态下使内燃机停止。由此，也能够将相对旋转相位保持为第二锁定相位而使内燃机顺畅地起动。
即，在环境温度为设定值以上的情况下，与小于设定值的情况相比，未燃HC的排出量少，在进气阀开始开放的时刻下，无需使排气阀的开放状态继续。从该理由出发，通过锁定成第二锁定相位，以在排气阀闭塞之后开始进气阀的开放的方式设定时刻，进行适当的燃烧而进行内燃机的起动。
本发明可以是，在所述锁定机构处于所述相对旋转相位保持为所述第一锁定相位的状态且所述内燃机起动的情况下，在从所述内燃机的起动开始经过了设定时间之后，所述控制单元解除所述锁定机构的锁定状态。
根据该结构，在将驱动侧旋转体与从动侧旋转体的相对旋转相位保持为第一锁定相位而使内燃机起动之后，通过锁定的解除而消除在进气阀开放的状况下排气阀继续开放的状态的状况，从而转移成燃料利用率良好的相对旋转相位。而且，在内燃机的起动时的几秒左右的短时间内排出未燃HC的排出量的大部分，因此通过将设定时间设定成几秒左右而能够在比较短的时间内转移成燃料利用率良好的运转状态。
本发明可以是，所述内燃机具备向所述燃烧室直接供给燃料的喷射器。
在低温状态的内燃机起动的情况下，容易导致由喷射器向燃烧室供给的燃料附着于汽缸内壁的现象。根据本发明的结构，在内燃机以低温起动的情况下，在进气阀开放的时刻，使排气阀的开放状态继续，由此将燃烧气体向燃烧室吸引而使汽缸的内壁的温度上升，使附着于汽缸的内壁的燃料气化而可靠地燃烧，从而实现未燃HC的减少。
本发明可以是，所述控制装置还具有锁定控制阀，所述锁定控制阀控制基于所述锁定机构的所述锁定状态。
根据该结构，通过锁定控制阀能够进行锁定机构的锁定状态的控制。
本发明可以是，具备所述驱动侧旋转体、所述从动侧旋转体、以及所述锁定机构的阀开闭时期控制机构设置在排气侧。
根据该结构，通过阀开闭时期控制机构，设定从曲轴被传递旋转力的驱动侧旋转体和与进气阀一体旋转的从动侧旋转体的相对旋转相位而能够设定排气阀的开闭时期。
本发明可以是，所述内燃机的控制装置具备施力机构，在未产生基于流体压力的驱动力的运转状况下，该施力机构以抵抗从所述凸轮轴作用的凸轮平均转矩而使所述相对旋转相位向提前角方向变位的方式向所述相对旋转相位施加作用力。
根据该结构，在未产生基于流体压力的驱动力的运转状况下，在锁定机构处于锁定解除状态的情况下，即使凸轮轴的凸轮平均转矩向滞后角方向发挥作用，通过来自施力机构的作用力也能够使相对旋转相位向提前角方向变位。尤其是在内燃机的起动时而相对旋转相位处于比第一锁定相位靠滞后角侧的情况下，使相对旋转相位向提前角方向变位且容易向锁定状态转移。此外，在第一锁定相位是相对旋转相位能够变位的区域的中央的情况下，在向锁定状态转移之后即使内燃机的起动继续也能良好地进行燃烧并使排放提高。而且，在内燃机的起动时而相对旋转相位处于比锁定相位靠提前角侧的情况下，使相对旋转相位进一步向提前角方向变位并提高内燃机的起动性。
本发明可以是，在未产生基于流体压力的驱动力的运转状况下，所述施力机构以使所述相对旋转相位在从比所述第一锁定相位靠滞后角侧的区域到所述第一锁定相位的区域中向提前角方向变位的方式向所述相对旋转相位施加作用力。
根据该结构，例如，在内燃机的起动时而锁定机构处于锁定解除状态且相对旋转相位处于比第一锁定相位靠滞后角侧的区域的情况下，在该内燃机起动时，即便从凸轮轴作用有使相对旋转相位向滞后角方向变位的转矩，通过施力机构的作用力也能够使相对旋转相位变位至第一锁定相位，转移成锁定状态。并且，通过在转移成第一锁定相位的状态下继续内燃机的起动，由此能抑制相对旋转相位的变动而实现稳定的起动。
本发明可以是，所述锁定机构具备：锁定部件，其移位自如地支承于所述驱动侧旋转体和所述从动侧旋转体中的一方；锁定凹部，其形成于所述驱动侧旋转体和所述从动侧旋转体中的另一方且供所述锁定部件卡合脱离自如；以及施力部件，其以使所述锁定部件与所述锁定凹部卡合的方式对所述锁定部件施加作用力，与所述锁定凹部相连且通过所述锁定部件的卡合而限制所述相对旋转相位的向滞后角方向的变位的限制凹部的深度比所述锁定凹部的深度浅。
根据该结构，在相对旋转相位处于比第一锁定相位靠滞后角侧的情况下，在第一锁定相位处使锁定机构转移成锁定状态的情况下，通过使相对旋转相位向提前角方向变位而将锁定部件卡合于限制凹部。在该卡合状态下，例如，即使在由于从凸轮轴作用的转矩而相对旋转相位变动的状况下，相对旋转相位也以第一锁定相位为基准而不会向滞后角方向较大地变化，容易转移成通过以第一锁定相位卡合于锁定凹部而产生的锁定状态。而且，由于该锁定凹部比限制凹部深，因此能稳定地维持锁定状态。
附图说明
图1是表示内燃机的控制装置的结构的图。
图2是表示阀开闭时期控制机构和油路***的图。
图3是图2的阀开闭时期控制机构的第一锁定相位下的III-III线剖视图。
图4是阀开闭时期控制机构的第二锁定相位下的剖视图。
图5是依次表示内燃机的从燃料喷射到进气行程为止的阀的工作的图。
图6是表示保持为第一锁定相位的状态下的排气阀和进气阀的开闭工作的图。
图7是表示保持为第二锁定相位的状态下的排气阀和进气阀的开闭工作的图。
图8是基于时间经过来表示排气阀和进气阀的提升量的曲线图。
图9是发动机停止例程的流程图。
图10是发动机起动例程的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图，说明本发明的实施方式。
〔基本结构〕
如图1及图2所示，内燃机的控制装置构成为具备：对作为内燃机的发动机E的进气阀Va的开闭时期进行设定的进气侧的阀开闭时期控制机构A；对排气阀Vb的开闭时期进行设定的排气侧的阀开闭时期控制机构B；以及对发动机E进行控制的发动机控制单元(ECU)50。
图1所示的发动机E(内燃机的一例)设于轿车等车辆。在发动机E中，在对曲轴1进行支承的汽缸体2的上部连结气缸盖3，在形成于汽缸体2的多个汽缸内腔中收容有滑动自如的活塞4，通过连杆5将活塞4与曲轴1连结，从而构成为四冲程型。
在气缸盖3配备有进行向燃烧室的进气的进气阀Va和进行燃烧室的燃烧气体的排气的排气阀Vb，且配备有对进气阀Va进行控制的进气凸轮轴7和对排气阀Vb进行控制的排气凸轮轴8。而且，在曲轴1的整个输出链轮1S、进气侧的阀开闭时期控制机构A的外周的整个链轮7S、排气侧的阀开闭时期控制机构B的外部转子20(驱动侧旋转体的一例)的整个驱动链轮22S上卷绕有正时链6。
在气缸盖3配备有向燃烧室喷射燃料的喷射器9和火花塞10。在气缸盖3上连结有经由进气阀Va向燃烧室供给空气的进气歧管11、经由排气阀Vb将来自燃烧室的燃烧气体送出的排气歧管12。而且，在排气歧管12的排出方向的下游侧具备对燃烧气体进行净化的催化剂转换器13。
在该发动机E中，具备向曲轴1传递驱动旋转力的起动电机15，且在曲轴1的附近位置具备检测旋转角和旋转速度的轴传感器16。在排气侧的阀开闭时期控制机构B的附近具备检测外部转子20与内部转子30的相对旋转相位的相位传感器17。
发动机控制单元50具备起动控制部51、相位控制部52、停止控制部53。起动控制部51控制发动机E的起动。相位控制部52操作阀单元VU而控制排气侧的阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位和锁定机构L。停止控制部53控制发动机E的停止时的工作。而且，锁定机构L向锁定状态和锁定解除状态切换自如，该锁定状态是将相对旋转相位保持成第一锁定相位LS1或第二锁定相位LS2的状态，该锁定解除状态是容许相对旋转相位的变化的状态。
此外，进气侧的阀开闭时期控制机构A和排气侧的阀开闭时期控制机构B具有共用的结构，发动机控制单元50进行控制进气侧的阀开闭时期控制机构A的相对旋转相位和锁定机构L的控制，但是在本发明中，特征在于排气侧的阀开闭时期控制机构B对排气阀Vb的开闭时期的调节，因此说明与排气侧的阀开闭时期控制机构B的控制相关联的结构。关于这些关联的控制结构和控制方式在后文叙述。
〔阀开闭时期控制机构〕
如图2～图4所示，排气侧的阀开闭时期控制机构B具备与曲轴1同步旋转的作为驱动侧旋转体的外部转子20；通过连结螺栓33而与排气凸轮轴8连结的作为从动侧旋转体的内部转子30。它们配置在与排气凸轮轴8的旋转轴心X相同的轴心上，内部转子30以内置于外部转子20的方式以旋转轴心X为中心相对旋转自如地被支承。
该排气侧的阀开闭时期控制机构B通过外部转子20与内部转子30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的开闭时期(开闭时刻)。
即，外部转子20具有如下结构：具备呈圆筒状的转子主体21、在沿着旋转轴心X的方向上配置于转子主体21的一方的端部的后块体22、在沿着旋转轴心X的方向上配置于转子主体21的另一方的端部的前板23，并将上述部件通过多个紧固螺栓24紧固。
在后块体22的外周形成有从曲轴1被传递旋转力的驱动链轮22S，在转子主体21上一体形成有圆筒状的内壁面和向与旋转轴心X接近的方向(径向内侧)突出的多个突出部21T。
相对于多个突出部21T中的隔着旋转轴心X而对置的位置的两个突出部21T以从旋转轴心X呈放射状的姿态形成引导槽，并将板状的锁定部件25进退自如地***上述引导槽。在转子主体21的内部具备对于锁定部件25向接近旋转轴心X的方向施力的作为施力机构的锁定弹簧26。
在该排气侧的阀开闭时期控制机构B中，在相对旋转相位处于图3所示的第一锁定相位LS1的情况下，两个锁定部件25在锁定弹簧26的作用力下，向第一锁定凹部LD1卡入而保持相对旋转相位。而且，相对旋转相位从该第一锁定相位LS1向提前角方向Sa变位，在到达图4所示的第二锁定相位LS2时，仅一方的锁定部件25在锁定弹簧26的作用力下，向对应的第二锁定凹部LD2卡入而保持相对旋转相位。
在外部转子20的整个后块体22和整个内部转子30上具备扭簧27(施力机构的一例)。该扭簧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，也使作用力作用至相对旋转相位至少到达中间相位为止。而且，该扭簧27如下设定作用力：使阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位抵抗从排气凸轮轴8作用的凸轮平均转矩，在从最大滞后角相位到第一锁定相位LS1的区域中向提前角方向Sa变位。
在如发动机熄火那样锁定机构L未向锁定状态转移而发动机E停止之后，在发动机E起动的情况下，从液压泵P供给的工作油的油量不充分，因此在伴随着排气凸轮轴8的旋转而变动的转矩的作用下，相对旋转相位以振动的方式变动。
相对于此，阀开闭时期控制机构B具备扭簧27，因此，即使在相对旋转相位处于比第一锁定相位LS1靠滞后角侧的状况下使发动机E起动而从液压泵P无法得到工作油的情况下，通过扭簧27的作用力也能抑制以从排气凸轮轴8作用的转矩的变动为起因的相对旋转相位的变动。而且，扭簧27的作用力设定得比从排气凸轮轴8作用的凸轮平均转矩大，因此在该作用力下，使相对旋转相位向第一锁定相位LS1的方向变位，从而缩短向锁定状态的转移时间。这样在锁定机构L转移为锁定状态之后，能够将相对旋转相位保持为第一锁定相位LS1而稳定地使发动机E起动。
锁定机构L包括：向与旋转轴心X接近或分离的方向移位自如地支承于外部转子20的锁定部件25；对该锁定部件25向突出方向施力的作为施力部件的锁定弹簧26；形成于内部转子30的锁定凹部(第一锁定凹部LD1、第二锁定凹部LD2)。锁定部件25的形状为板状，但并不局限于板状，也可以是例如杆状。而且，可以是以将锁定部件25支承于内部转子30并将锁定凹部形成于外部转子20的方式构成锁定机构L。
在该锁定机构L中，在与第一锁定凹部LD1相连的区域具备通过锁定部件25的卡合而限制相对旋转相位的向滞后角侧(滞后角方向Sb)的变位的限制凹部Ds。该限制凹部Ds是比第一锁定凹部LD1浅的槽状且与第一锁定凹部LD1连续形成，通过锁定部件25的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(从与第一锁定凹部LD1相邻的相位到从第一锁定凹部LD1分离最远的相位)之间，容许外部转子20与内部转子30的相对旋转相位的变位。并且，在锁定部件25卡合于该限制凹部Ds之后，与棘轮机构同样，锁定部件25的向卡合于第一锁定凹部LD1的状态的转移容易。
从这样的理由出发，在相对旋转相位处于比第一锁定相位LS1靠滞后角侧的状况下使发动机E起动的情况下，通过从排气凸轮轴8作用的转矩，利用阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位变动的现象，使锁定部件25卡合于限制凹部Ds而减小相对旋转相位的变动量。然后，通过利用工作油的供给产生的相对旋转相位向提前角方向Sa的变位或相对旋转相位的变动，能迅速地进行第一锁定相位LS1下的向锁定状态的转移。
尤其是在该实施方式中，具备使相对旋转相位向提前角方向变位的扭簧27，且锁定机构L具备减小相对旋转相位的变动幅度的限制凹部Ds，因此即使在相对旋转相位处于比第一锁定相位LS1靠滞后角侧的状况下使发动机E起动的情况下，也能够使相对旋转相位迅速地向第一锁定相位LS1变位而转移为锁定状态。
在该排气侧的阀开闭时期控制机构B中，在从正时链6传递的驱动力下，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，将向其相反方向的旋转方向称为滞后角方向Sb。在该排气侧的阀开闭时期控制机构B中，通过相对旋转相位向提前角方向Sa变位而使排气阀Vb的开放时刻(开放时期)和闭塞时刻(闭塞时期)提前。与之相反，通过使旋转相位向滞后角方向Sb变位而使排气阀Vb的开放时刻(开放时期)和闭塞时刻(闭塞时期)延迟。
图6所示的图在排气侧的阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位保持为第一锁定相位LS1的状态下，以活塞4的工作为基准而示出进气阀Va开放的进气区域In和排气阀Vb开放的排气区域Ex。在该图中，时间沿着箭头所示的顺时针方向进展，在进气侧的阀开闭时期控制机构A的开闭时刻被固定的状态下进行如下工作。
从该图可知，在排气侧的阀开闭时期控制机构B保持为第一锁定相位LS1的状态下，形成有在活塞4到达上止点TDC而进气阀Va开放的时刻、排气阀Vb开放的排气区域Ex与进气阀Va开放的进气区域In重复的交叠区域N。即，在进气阀Va开放的时刻，排气阀Vb继续开放。
通过这样形成交叠区域N，在燃烧室中燃烧后的燃烧气体伴随着活塞4的上升而从开放状态的排气阀Vb排出。然后，在活塞4到达上止点TDC的时刻，进气阀Va开放，伴随着活塞4下降而经由进气阀Va将空气向燃烧室吸引，但是在该吸引时，也可能经由排气阀Vb将高温的燃烧气体的一部分吸引到燃烧室内。
相对于此，图7所示的图在排气侧的阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位保持为第二锁定相位LS2的状态下，以活塞4的工作为基准而示出进气阀Va开放的进气区域In和排气阀Vb开放的排气区域Ex。在该图中也是时间沿着箭头所示的顺时针进展。
即，在排气侧的阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位保持为第二锁定相位LS2的状况下，在活塞4到达上止点TDC的时刻，排气阀Vb关闭。在与之相同的时刻，进气阀Va开放，将空气向燃烧室吸引。
这样的工作方式表示于将进气阀Va和排气阀Vb的提升量取为纵轴并将时间T的经过取为横轴的曲线图时，如图8所示，在排气侧的阀开闭时期控制机构B保持于第一锁定相位LS1的状态下，在进气区域In与排气区域Ex之间形成交叠区域N。此外，将锁定机构L的锁定解除而变更开闭时期，由此也能变更交叠区域N的区域长。
内部转子30在与旋转轴心X相同的轴心上形成呈汽缸内表面状的内周面30S，并形成以旋转轴心X为中心的圆筒状的外周面，在该外周面嵌入有向外方突出的多个叶片31。该叶片31由弹簧等向从旋转轴心X分离的方向施力，突出端与构成流体压力室C的外部转子20的内周面接触。在该内部转子30中的沿着旋转轴心X的方向上的一方的端部形成凸缘状部32，通过向该凸缘状部32的内周位置的孔部插通的连结螺栓33将内部转子30与排气凸轮轴8连结。
而且，通过将内部转子30嵌入(内置)于外部转子20而在转子主体21的内侧表面(圆筒状的内壁面及多个突出部21T)与内部转子30的外周面之间划分形成流体压力室C。而且，成为叶片31分隔该流体压力室C的方式并形成提前角室Ca和滞后角室Cb。
根据这样的结构，通过向提前角室Ca供给工作油(流体的具体例)而使相对旋转相位向提前角方向Sa变位，通过向滞后角室Cb供给工作油而使相对旋转相位向滞后角方向Sb变位。将叶片31到达提前角方向Sa的移动端(以旋转轴心X为中心的转动极限)的状态下的相对旋转相位称为最大提前角相位，将叶片31到达滞后角侧的移动端(以旋转轴心X为中心的转动极限)的状态下的相对旋转相位称为最大滞后角相位。
在内部转子30的外周形成有在相对旋转相位到达第一锁定相位LS1时供一对锁定部件25卡入的一对第一锁定凹部LD1、在相对旋转相位到达第二锁定相位LS2时供锁定部件25卡入的单一的第二锁定凹部LD2。第一锁定相位LS1设定成最大提前角相位与最大滞后角相位之间的大致中央的相位，第二锁定相位LS2设定成比第一锁定相位LS1接近最大提前角相位或最大提前角相位的相位。
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、对于第一锁定凹部LD1向锁定解除方向供给工作油的锁定解除流路36。第二锁定凹部LD2与滞后角室Cb连通而形成，滞后角流路35与该第二锁定凹部LD2连通。
〔阀单元〕
阀单元VU具有在单元壳体内收容有相位控制阀41和锁定控制阀42的结构，并将一体形成于该单元壳体的流路形成轴部43设为向内部转子30的内周面30S***的方式。在该流路形成轴部43的外周面上形成有与相位控制阀41的端口连通的槽状部、与锁定控制阀42的端口连通的槽状部，以将这些槽状部分离的方式，在流路形成轴部43的外周与内部转子30的内周面30S之间具备多个环状的密封件44。
相位控制阀41选择提前角流路34和滞后角流路35中的一方而供给工作油，并从另一方进行排油，由此实现使相对旋转相位向提前角方向Sa或滞后角方向Sb变位的工作，而且，锁定控制阀42在处于第一锁定相位LS1的状态下，向锁定解除流路36供给工作油，由此使一对锁定部件25抵抗锁定弹簧26的作用力向锁定解除方向工作而实现锁定解除。此外，在相对旋转相位保持为第二锁定相位LS2的状态下，向滞后角流路35供给工作油，由此使卡入于第二锁定凹部LD2的锁定部件25抵抗锁定弹簧26的作用力进行工作而实现锁定解除。
发动机E具备以供给油盘的油作为工作油的方式由发动机E驱动的液压泵P。以来自该液压泵P的工作油向阀单元VU供给的方式构成流路。
在附图中仅示出对于排气侧的阀开闭时期控制机构B的阀单元VU，但是也具备对于进气侧的阀开闭时期控制机构A的阀单元，发动机控制单元50通过操作该阀单元也能变更进气侧的阀开闭时期控制机构A的相对旋转相位。而且，在该阀单元VU中，示出相位控制阀41和锁定控制阀42，但是也可以通过以能够进行锁定机构L的锁定解除的方式构成相位控制阀41，由此不具备锁定控制阀42而构成阀单元VU。
〔发动机控制单元〕
如图1所示，发动机控制单元50使用微处理器或DSP等，通过软件实现控制，起动控制部51、相位控制部52、停止控制部53由软件构成。此外，它们也可以由硬件构成，还可以由软件与硬件的组合构成。
如前所述，起动控制部51控制发动机E的起动。相位控制部52操作阀单元VU而控制排气侧的阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位和锁定机构L。停止控制部53控制发动机E的停止时的工作。
车辆具备通过人为性的操作而进行发动机E的起动和停止的起动开关55。而且，车辆的车身具备主要检测外气的温度作为环境温度的环境温度传感器56。该环境温度传感器56假定设于车身的外部，但也可以配置在发动机室内。
轴传感器16、相位传感器17、起动开关55、环境温度传感器56的信号被输入至发动机控制单元50。而且，该发动机控制单元50向喷射器9的控制部、火花塞10的控制部、起动电机15的控制部、阀单元VU输出控制信号。
起动控制部51如下设定基本的控制方式：从起动开关55取得起动信息，由此使起动电机15工作，控制喷射器9和火花塞10而进行发动机E的起动。
相位控制部52在发动机E的运转时，基于发动机E的旋转速度或发动机负载，以从相位传感器17对相对旋转相位进行反馈的状态控制阀单元VU，将排气侧的阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位设定为所需的值。而且，该相位控制部52在锁定机构L处于锁定状态的情况下进行锁定解除。
停止控制部53在发动机E停止的情况下(进行了使发动机停止的操作的情况下)，基于环境温度传感器的56的检测结果而设定了排气侧的阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位之后，控制喷射器9和火花塞10而进行发动机E的停止。
〔控制方式：发动机停止例程〕
本实施方式的发动机E从喷射器9向燃烧室以喷射的方式供给燃料，在以冷热状态起动时，燃料的一部分附着于构成燃烧室的汽缸内壁。并且，在汽缸内壁为低温的情况下，附着的燃料几乎未气化，在点火产生的燃烧之后仍残留于汽缸内壁，与燃烧气体一起作为未燃HC(未燃烧的烃)而排出。
在发动机E的起动时，催化剂转换器13的内部温度也低，因此未燃HC在催化剂转换器13中未被处理而与废气一起排出，结果是使排放恶化。
为了消除在发动机E的起动时使排放恶化的不良情况，在本发明的内燃机的控制装置中，如下设定控制方式：在环境温度小于设定值的状况下使发动机E停止的情况下，将排气侧的阀开闭时期控制机构B保持为第一锁定相位LS1，在该保持之后使发动机停止。该控制的概要在以下进行说明。
即，如图9的流程图所示，在通过起动开关55的人为性的断开操作而使发动机E停止的情况下，停止控制部53根据环境温度传感器56的检测信号而取得环境温度(#101步骤)，在环境温度小于设定值的情况下，将排气侧的阀开闭时期控制机构B的目标相位安设成第一锁定相位LS1(#102、103步骤)。
而且，停止控制部53在根据环境温度传感器56的检测信号而环境温度为设定值以上的情况下，将排气侧的阀开闭时期控制机构B的目标相位安设成第二锁定相位LS2(#102、104步骤)。
在该安设之后，停止控制部53以对相位传感器17的检测信号进行反馈的状态控制相位控制阀41，由此进行控制直至相对旋转相位到达目标相位为止，然后使发动机E停止(#105、#106步骤)。
在该控制中，在相对旋转相位到达第一锁定相位LS1的情况下，两个锁定部件25通过锁定弹簧26的作用力而卡入于第一锁定凹部LD1。而且，在相对旋转相位到达第二锁定相位LS2的情况下，一方的锁定部件25通过锁定弹簧26的作用力而卡入于第二锁定凹部LD2。
〔发动机停止例程不同的控制方式〕
在对于混合动力型车辆或怠速停止型的车辆应用本发明的内燃机的控制装置的情况下，可以如下设定控制方式。即，在混合动力型车辆中，由于蓄电池的充电而发动机E自动起动，在充电完成之后，发动机E自动停止。而且，在怠速停止型的车辆中，在制动踏板被进行踩踏操作的情况下，发动机E停止，在制动踏板的踩踏被解除的情况下，发动机E自动起动。
无论是进行哪种控制的车辆，在使发动机E停止之后，在发动机E的温度未下降的状况下都进行发动机E的起动。在这样以暖机状态进行发动机E的起动的状况下，可考虑如下设定控制方式：不参照环境温度传感器56的检测结果，将相对旋转相位安设成第二锁定相位LS2，在该安设之后使发动机E停止。
即，作为使发动机E停止的操作，可以如下设定控制方式：仅在人为性地操作的情况下，参照环境温度传感器56的检测结果，并反映到锁定相位中。
〔控制方式：发动机起动例程〕
在通过起动开关55的人为性的接通操作而使发动机E起动的情况下，起动控制部51对起动电机15进行驱动而进行曲轴转动，从喷射器9向燃烧室供给燃料，执行火花塞10的点火(#201、#202步骤)。
在这样开始发动机E的起动的情况下，在相对旋转相位保持为第一锁定相位LS1的情况下，起动控制部51在从曲轴转动起经过了设定时间之后，进行控制锁定控制阀42而解除锁定机构L的锁定并控制相位控制阀41而使相对旋转相位向提前角方向Sa变位的控制(#203、#204步骤)。
在该控制中，设定几秒左右的比较短的时间作为设定时间，在经过了该设定时间之后，向锁定解除流路36供给工作油，由此使压力作用于向第一锁定凹部LD1卡入的锁定部件25，抵抗锁定弹簧26的作用力而进行锁定解除。
而且，将排气侧的阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位在第一锁定相位LS1处保持设定时间，由此如图6、图8所示，使进气阀Va开放的进气区域In与排气阀Vb开放的排气区域Ex在进气开始的区域重复而作成交叠区域N。
尤其是在发动机E的起动时，从液压泵P供给的工作油的液压低，油量也不足，因此即便以向排气侧的阀开闭时期控制机构B供给工作油的方式控制相位控制阀41，也无法将相对旋转相位保持为所希望的相位。针对这样的课题，在本发明中，不依赖于液压而通过锁定机构L保持为第一锁定相位LS1，从而实现稳定的控制。
即，如图5、图6所示，在发动机E起动时通过起动电机15的曲轴转动而进行压缩行程的情况下，在活塞4到达上止点TDC的图5(a)的时刻(该时刻可以与上止点TDC不一致)，通过喷射器9向燃烧室喷射燃料，利用火花塞10进行点火而转移成燃烧行程。
在该燃烧行程中，如作为图5(b)的时刻所示，进气阀Va和排气阀Vb处于关闭状态。然后，在活塞4即将到达下止点BDC之前，排气阀Vb开放，如作为图5(c)(d)的时刻所示，开放状态继续。然后，活塞4到达上止点TDC，在图5(e)的时刻(转移为进气行程的时刻)，进气阀Va开放，并且排气阀Vb继续开放状态，然后进气行程继续，由此在图5(f)的时刻，排气阀Vb闭塞。
这样，将排气侧的阀开闭时期控制机构B保持为第一锁定相位LS1而开始曲轴转动，由此在燃烧行程的下一个的进气行程的初期，作成排气阀Vb继续开放状态的状态。因此，在以冷热状态使发动机E起动的情况下，即使从喷射器9喷射的燃料的一部分附着于汽缸内壁，通过实现了温度上升的汽缸内壁的热量也能够积极地使该燃料气化。并且，喷射到燃烧室内的燃料和从汽缸内壁气化的燃料燃烧，从而消除排出未燃HC的不良情况而实现良好的排放。
〔其他实施方式〕
本发明除了上述的实施方式以外，还可以如下构成。
(a)将排气侧的阀开闭时期控制机构B的第一锁定相位LS1的相对旋转相位设定成最大滞后角相位或接近最大滞后角相位的区域。即，在进气阀Va开放的时刻，将维持排气阀Vb的开放状态继续的关系(形成交叠区域N的关系)的状态设定在相对旋转相位比中间相位更接近最大滞后角相位的区域。通过这样设定，在发动机E的起动后，能够扩大使排气侧的阀开闭时期控制机构B的相对旋转相位向提前角方向Sa可变位的区域。
如该其他实施方式(a)那样将第一锁定相位LS1设定在最大滞后角侧的情况下，可以将第二锁定相位LS2设定在相对旋转相位的中间(中部)。
(b)在本发明中，也可以不具备将相对旋转相位保持为第二锁定相位LS2的锁定机构，而实施本发明。
(c)通过控制进气侧的阀开闭时期控制机构A，在进气阀Va开放的时期，能够调节排气阀Vb的开放状态继续的时间(形成交叠区域N的时间)。通过这样构成，能够对应于发动机E的状态而将交叠区域N设定成所需的值。
(d)在进气阀Va开放的时刻从进气路径侧向燃烧室喷射燃料的位置具备喷射器9而构成内燃机。虽然在这样的位置具备喷射器9，但是在冷热时使发动机E起动之际也能够减少未燃HC。
(e)在从作为施力机构的扭簧27作用的作用力的区域中，抵抗从排气凸轮轴8作用的凸轮平均转矩，使作用力向提前角方向Sa作用于从第一锁定相位LS1到最大滞后角相位的区域。
通过如该其他实施方式(e)那样设定扭簧27的施力方向，在相对旋转相位处于比第一锁定相位LS1靠提前角侧的状况下使发动机E起动的情况下，使相对旋转相位向提前角侧(提前角方向Sa)变位，能够转移成第二锁定相位LS2的锁定状态。在排气侧的阀开闭时期控制机构B中，通过将相对旋转相位维持成第二锁定相位LS2，由此能够提高发动机E的起动性。
工业上的可利用性
本发明能够利用于具备设定排气阀的开闭时期的阀开闭时期控制机构的内燃机。
附图标记说明
1     曲轴
4     活塞
8     凸轮轴(排气凸轮轴)
9     喷射器
20    驱动侧旋转体(外部转子)
25    锁定部件
26    施力部件(锁定弹簧)
27    施力机构(扭簧)
30    从动侧旋转体(内部转子)
41    相位控制阀
42    锁定控制阀
50    控制单元(发动机控制单元)
56    温度传感器(环境温度传感器)
B     阀开闭时期控制机构
Ca    提前角室
Cb    滞后角室
Ds    限制凹部
E     内燃机(发动机)
L     锁定机构
LD1   锁定凹部(第一锁定凹部)
LS1   第一锁定相位
LS2   第二锁定相位
Va    进气阀
Vb    排气阀。

Claims (10)

1.一种内燃机的控制装置，所述内燃机具有在上止点位置与下止点位置之间移动的活塞、曲轴、凸轮轴、以及燃烧室，且具有以使空气向所述内燃机的所述燃烧室流入的方式对所述燃烧室进行开闭的进气阀、以及以使燃烧后的燃烧气体从所述燃烧室流出的方式对所述燃烧室进行开闭的排气阀，
所述内燃机的控制装置的特征在于，具备：
驱动侧旋转体，从所述曲轴对该驱动侧旋转体传递旋转力；
从动侧旋转体，其相对旋转自如地内置于所述驱动侧旋转体，且与所述排气阀开闭用的所述凸轮轴一体旋转；
锁定机构，其能够在锁定状态与锁定解除状态之间切换，该锁定状态是所述驱动侧旋转体与所述从动侧旋转体的相对旋转相位保持为规定的第一锁定相位的状态，该锁定解除状态是所述锁定状态被解除的状态；
相位控制阀，其对划分形成在所述驱动侧旋转体与所述从动侧旋转体之间的提前角室或滞后角室供给和排出流体，由此能够控制所述驱动侧旋转体与所述从动侧旋转体的相对旋转相位和基于所述锁定机构的所述锁定状态；以及
控制单元，其控制所述相位控制阀，
在通过所述锁定机构将所述相对旋转相位保持为所述锁定状态的状态、且所述活塞从上止点位置朝向下止点位置移动时，以使所述排气阀的开放状态继续的方式来设定所述进气阀和所述排气阀的开闭时期。
2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机的控制装置具备检测环境温度的温度传感器，在利用该温度传感器检测出的所述环境温度小于设定值且所述内燃机停止的情况下，所述控制单元通过控制所述相位控制阀而将所述相对旋转相位切换成所述锁定状态之后，使所述内燃机停止。
3.根据权利要求2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述锁定机构构成为能够将所述相对旋转相位保持为与所述第一锁定相位不同的相位即第二锁定相位，
在利用所述温度传感器检测出的环境温度为所述设定值以上且所述内燃机停止的情况下，所述控制单元通过控制所述相位控制阀而转移成将所述相对旋转相位保持为所述第二锁定相位的锁定状态之后，使所述内燃机停止。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在所述锁定机构处于所述相对旋转相位保持为所述第一锁定相位的状态且所述内燃机起动的情况下，在从所述内燃机的起动开始经过了设定时间之后，所述控制单元解除所述锁定机构的锁定状态。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机具备向所述燃烧室直接供给燃料的喷射器。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述控制装置还具有锁定控制阀，所述锁定控制阀控制基于所述锁定机构的所述锁定状态。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
具备所述驱动侧旋转体、所述从动侧旋转体、以及所述锁定机构的阀开闭时期控制机构设置在排气侧。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述内燃机的控制装置具备施力机构，在未产生基于流体压力的驱动力的运转状况下，该施力机构以抵抗从所述凸轮轴作用的凸轮平均转矩而使所述相对旋转相位向提前角方向变位的方式向所述相对旋转相位施加作用力。
9.根据权利要求8所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
在未产生基于流体压力的驱动力的运转状况下，所述施力机构以使所述相对旋转相位在从比所述第一锁定相位靠滞后角侧的区域到所述第一锁定相位的区域中向提前角方向变位的方式向所述相对旋转相位施加作用力。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述锁定机构具备：锁定部件，其移位自如地支承于所述驱动侧旋转体和所述从动侧旋转体中的一方；锁定凹部，其形成于所述驱动侧旋转体和所述从动侧旋转体中的另一方且供所述锁定部件卡合脱离自如；以及施力部件，其以使所述锁定部件与所述锁定凹部卡合的方式对所述锁定部件施加作用力，
与所述锁定凹部相连且通过所述锁定部件的卡合而限制所述相对旋转相位的向滞后角方向的变位的限制凹部的深度比所述锁定凹部的深度浅。
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