CN101061296A - 用于内燃机的控制设备及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的控制设备及控制方法。至少在起动时的第一个周期中，排气门的开启定时被控制为排气冲程的下止点前45度，或者被控制为比暖机完成后所设定的通常的关闭定时延迟的一侧。而且，最迟在起动时的第二个周期以及之后的周期中排气门的关闭定时优选地被控制为比上止点提前的一侧。因此，内燃机冷起动时未燃HC的排出量减少。

Description

用于内燃机的控制设备及控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的控制设备及控制方法。更具体地，本发明涉及一种用于减少内燃机起动时HC的排出量的控制技术。
背景技术
在内燃机冷起动时，与内燃机暖机完毕后相比燃料的雾化恶化。结果，没有参与燃烧的未燃HC(碳氢化合物)易附着在气缸壁面上，当活塞在气缸内上升时，附着在气缸壁面上的未燃HC被活塞向上推并在排气门开启时与燃烧气体一起被排出至排气通路内。因此，在冷起动时，与内燃机暖机完毕后相比，从内燃机排出的燃烧气体中，特别是紧接在TDC(上止点)前排出的燃烧气体中，含有大量的未燃HC。
一种用于除去燃烧气体中有害成分的催化剂被配置在内燃机的排气通路内。但是，当该催化剂处在低温状态时，不能够充分地净化燃烧气体。结果，当催化剂温度低且催化剂处于非活性状态时，如内燃机冷起动时，包含在燃烧气体中的未燃HC在未被充分净化的情况下被排放到大气中。因此，为了防止冷起动时的排气排放物恶化，有必要减少从内燃机排出的未燃HC的实际量。
日本专利申请特开JP-A-2003-120348号公报公开了减少冷起动时未燃HC的排出量的一个技术实例。该公报中所公开的相关技术目的是通过在发动机起动时将排气门的关闭定时相对于进气冲程的TDC提前，并在即将到达TDC时将所要排出的含有大量未燃HC的燃烧气体关闭在燃烧室内，来减少未燃HC的排出量。日本专利申请特开JP-A-2001-159353号公报和日本专利申请特开JP-A-2001-263050号公报也公开了相关技术。
有必要在内燃机起动时的第一个周期中的燃烧过程中通过尽可能完全地燃烧用于初始燃烧所喷射的燃料来减少附着在气缸壁面上的未燃HC的量。因此，充分地促进燃烧室内的HC氧化反应是必要的。
但是，在内燃机起动时，特别是在冷起动时，燃烧室内的温度和压力较低，这与促进HC氧化反应的高温-高压氛围相反。另外，由于气缸壁面的温度较低，燃料容易附着在上面。日本专利申请特开JP-A-2003-120348号公报所公开的相关技术没有考虑起动时第一个周期中的燃烧过程中所产生的未燃HC。因此，未燃HC的排出量的减少尚有改善的余地。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种用于内燃机的控制设备，该控制设备能够减少内燃机起动时特别是冷起动时未燃HC的排出量。
因此，本发明的一个方面涉及一种用于内燃机的控制设备，所述控制设备设有作用角固定的气门定时控制装置，所述气门定时控制装置用于在所述作用角保持恒定的情况下改变排气门的开启定时及关闭定时，所述控制设备的特征在于，在起动时的第一个周期结束之前，所述气门定时控制装置控制所述排气门的开启定时为比在第二个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧。
此外，本发明的另一方面涉及一种用于内燃机的控制方法，在所述内燃机中作用角是固定的，所述控制方法用于在所述作用角保持恒定的情况下改变排气门的开启定时及关闭定时。所述控制方法的特征在于包括以下步骤：在起动时的第一个周期结束之前，控制所述排气门的开启定时为比在第二个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧。
根据如上所述用于内燃机的控制设备及控制方法，在起动时的第一个周期结束之前，排气门的关闭定时被控制为比在第二个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧。结果，起动时的第一个周期中燃烧室内的空气-燃料混合物的燃烧时间将会延长，这促进了HC的氧化反应，使得所产生的未燃HC的量能够减少。
此外，在起动时的第二个周期以及之后的周期中，所述排气门的关闭定时还可以被控制为比进气冲程的上止点提前的一侧。
根据如上所述对内燃机的控制，在起动时的第二个周期以及之后的周期中排气门的关闭定时被控制为比进气冲程的上止点提前的一侧。结果，要排出的含有大量未燃HC的燃烧气体可以紧接在进气冲程的上止点之前被关闭在燃烧室内，从而使得从燃烧室排出的未燃HC的量能够进一步减少。
此外，当发动机温度超出预定温度时或者当估计所述发动机温度超出了所述预定温度时，所述排气门的气门定时可以改变为由所述内燃机的工作状态所确定的通常的气门定时。
起动时的大多数未燃HC是由于燃料以液滴的形式附着在气缸壁面上而产生的。但是，附着在气缸壁面上的燃料的量随着发动机温度的升高而减少。根据如上所述对内燃机的控制，在发动机温度上升至预定温度之前通过控制排气门的气门定时为上述气门定时，可以减少起动时未燃HC的排出量。一旦发动机温度超出预定温度，通过改变气门定时为由内燃机的工作状态所确定的通常的气门定时，可以实现所期望的工作性能而没有未燃HC的排出量的增长。
此外，在所述内燃机能够进行控制从燃料喷射阀向进气口的燃料喷射定时的燃料喷射定时控制的情况下，起动时的第一个周期中的燃料喷射定时可以被设定在进气门关闭的期间内，而第二个周期以及之后的周期中的燃料喷射定时可以被设定为与所述进气门的开启定时相匹配。
根据如上所述对内燃机的控制，在燃烧室内无燃烧气体的起动时的第一个周期中可以确保进气口内燃料的气化时间，而在燃烧室内具有残留燃烧气体的第二个周期以及之后的周期中可以通过从燃烧室内倒吹至进气口的高温燃烧气体来促进燃料的雾化。因此，能够促进燃烧室内燃料的燃烧，从而能够减少未燃HC的生成量。
本发明的又一个方面涉及一种用于内燃机的控制设备，所述控制设备设有作用角可变的气门定时控制装置，所述气门定时控制装置用于独立地或者与所述作用角关联地改变排气门的开启定时及关闭定时。所述气门定时控制装置控制所述排气门的开启定时为比在从起动开始第N个周期(所述第N个周期是一预定周期，N为自然数)后接下来的第N+1个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧，直至所述预定周期结束。
本发明的再一个方面涉及一种用于内燃机的控制方法，在所述内燃机中作用角是可变的，所述控制方法用于独立地或者与所述作用角关联地改变排气门的开启定时及关闭定时。所述控制方法的特征在于，在从起动开始的预定周期结束之前，所述排气门的开启定时被控制为比所述预定周期后的下一个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧。
根据如上所述用于内燃机的控制设备及控制方法，在第N个周期(预定周期)结束之前，排气门的开启定时被控制为比在从起动开始的第N+1个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧。结果，在第N个周期之前，燃烧室内的空气-燃料混合物的燃烧时间能够延长，这促进了HC氧化反应，从而使得未燃HC的生成量能够减少。
此外，最迟在起动时的第二个周期以及之后的周期中，所述排气门的关闭定时可以被控制为比进气冲程的上止点提前的一侧。而且，在起动时的第一个周期以及之后的周期中，所述排气门的关闭定时可以被控制为比进气冲程的上止点提前的一侧。
根据如上所述对内燃机的控制，最迟从起动时的第二个周期以及之后的周期开始，或者从起动时的第一个周期以及之后的周期开始，排气门的关闭定时被控制为比进气冲程的上止点提前的一侧。结果，要排出的包含大量未燃HC的燃烧气体能够紧接在进气冲程的上止点之前被关闭在燃烧室内，从而使得从燃烧室排出的未燃HC的量能够减少。
此外，所述预定周期(第N个周期)可以被指定为当发动机温度超出预定温度或者当估计所述发动机温度超出了所述预定温度时的周期，并且在所述预定周期后的下一个周期(第N+1个周期)以及之后的周期中所述排气门的气门定时可以改变为由所述内燃机的工作状态所确定的通常的气门定时。
根据如上所述对内燃机的控制，在发动机温度升高至预定温度之前，排气门的开启定时被控制为延迟的一侧。结果，在燃烧室内的温度充分升高之前，能够充分地确保燃烧室内的空气-燃料混合物的燃烧时间，从而使得未燃HC的生成量能够更加可靠地减少。此外，在内燃机温度超出了预定温度的第N+1个周期以及之后的周期中，气门定时被改变为由内燃机的工作状态所确定的通常的气门定时。
此外，在所述内燃机能够进行控制从燃料喷射阀向进气口的燃料喷射定时的燃料喷射定时控制的情况下，起动时的第一个周期中的燃料喷射定时可以被设定为在进气门关闭的期间内，并且起动时的第二个周期以及之后的周期中的燃料喷射定时可以被设定为与所述进气门的开启定时相匹配。
根据如上所述对内燃机的控制，在燃烧室内无残留燃烧气体的起动时的第一个周期中可以确保进气口内燃料的气化时间，而在燃烧室内具有残留燃烧气体的第二个周期以及之后的周期中可以通过从燃烧室内倒吹至进气口的高温燃烧气体来促进燃料的雾化。结果，能够促进燃烧室内燃料的燃烧，从而能够减少未燃HC的生成量。
附图说明
通过结合附图阅读以下对本发明的示例性实施例的详细说明，将更好地理解本发明的特征、优点、技术和工业意义，附图中：
图1是概略地示出应用了根据本发明第一示例性实施例的控制设备的内燃机的结构图；
图2是在本发明的第一示例性实施例中执行的排气门定时控制例程的流程图；
图3A是示出根据本发明第一示例性实施例在起动时第一个周期中进、排气门的气门定时的视图；
图3B是示出根据本发明第一示例性实施例在起动时第二个周期以及之后的周期中进、排气门的气门定时的视图；
图3C是示出根据本发明第一示例性实施例在通常工作时进、排气门的气门定时的视图；
图4A、4B、4C和4D是说明图2中所示例程的效果的时间图；
图5是示出EVO与气缸内压力变化之间关系的视图；
图6是在本发明的第二示例性实施例中执行的排气门定时控制例程的流程图；
图7A是示出根据本发明第二示例性实施例在起动时进、排气门的气门定时的视图；
图7B是示出根据本发明第二示例性实施例在通常工作时进、排气门的气门定时的视图；
图8A、8B、8C和8D是说明图6中所示例程的效果的时间图；
图9是在本发明的第三示例性实施例中执行的排气门定时控制及燃料喷射定时控制例程的流程图；
图10是说明根据本发明第三示例性实施例的进、排气门定时及燃料喷射开始定时的视图。
具体实施方式
在下面的说明及附图中，将参照示例性实施例对本发明进行更详细地说明。下面将参照图1至图5来说明本发明的第一示例性实施例。
图1是概略地示出应用了根据本发明第一示例性实施例的控制设备的内燃机的结构图。根据本示例性实施例，所述内燃机是火花点火式四冲程内燃机。该内燃机设有气缸体6和安装在气缸体6上的气缸盖4，气缸体6内布置有活塞8。活塞8的上表面与气缸盖4之间的空间内形成燃烧室10。进气管30和排气管40连接至气缸盖4上，从而与燃烧室10相连通。在燃烧室10的顶部安装有火花塞16。
在进气管30与燃烧室10连接的部位设有控制进气管30和燃烧室10之间连通状态的进气门12。该进气门12设有可变地控制进气门12的气门定时的进气门定时控制设备22。类似地，在排气管40与燃烧室10连接的部位设有控制排气管40和燃烧室10之间连通状态的排气门14。该排气门14设有可变地控制排气门14的气门定时的排气门定时控制设备24。在本示例性实施例中，使用可变气门定时机构(VVT)作为进气门定时控制设备22和排气门定时控制设备24。该可变气门定时机构在保持作用角恒定的情况下，通过相对于曲轴18改变未示出的凸轮轴的相位角来提前或延迟开启和关闭定时。
进气管30内配置有节气门32。进气管30的下游部分分歧至各个气缸。在每个岐管内设有用于喷射燃料的喷射器34。排气管40内设有用于除去从燃烧室排出的燃烧气体中的有害成分的催化剂42。
此外，根据本示例性实施例的内燃机还包括用作内燃机控制设备的ECU(电子控制单元)50。除上述气门定时控制设备22和24、喷射器34、节气门32和火花塞16外，诸如起动机20等的各种构件也都连接至ECU 50的输出侧。诸如曲柄转角传感器52和冷却剂温度传感器54之类的各种传感器，以及诸如点火开关58之类的各种开关，都连接至ECU 50的输入侧。曲柄转角传感器52是输出表示曲轴18转角的信号的传感器，冷却剂温度传感器54是输出表示内燃机冷却剂温度的信号的传感器。ECU 50基于所述传感器及开关的输出，根据预定的控制程序来控制各种构件。
图2是说明本示例性实施例中由ECU 50执行的排气门定时控制的详细内容的流程图。图2中所示例程与点火开关58的打开以及内燃机起动的开始同时执行。对每个气缸都执行该例程。
首先在该例程的步骤100中，排气门定时控制设备24设定排气门定时使得排气门14迟开(即开启被延迟)。也就是说，排气门定时控制设备24设定排气门14的开启定时为比通常的开启定时延迟的一侧。术语排气门14的通常的开启定时在这里是起动完成后所设定的开启定时，并且是指由于气体交换的性质使得在下一个周期中燃烧室内没有残留物的、对于排出燃烧气体最优的开启定时。更具体地，该最优开启定时优选地接近排气冲程的BBDC(下止点前)45度。在本示例性实施例中，排气门14的通常的开启定时被设定为BBDC 45度。
图3A至3C是示出进气门12和排气门14的气门定时的视图。图3C中所示的气门定时是通常的气门定时，图3A中所示的气门定时是在步骤100中设定的气门定时。在附图中，EVO表示排气门14的开启定时，EVC表示排气门14的关闭定时，IVO表示进气门12的开启定时，IVC表示进气门12的关闭定时。通过比较图3A和3C可以明显地看出，在步骤100中，EVO被设定为比通常工作时的EVO，即BBDC 45度，更接近BDC。进气门定时被设定为与通常工作时相同。
在接下来的步骤102中，判断起动时气缸的第一个周期是否结束。可以基于由来自曲柄转角传感器52的信号测得的曲轴18的转角作出该判断。在点火开关58打开后，起动机20起动内燃机。当发动机转速超出初始燃烧所需转速时，喷射器34喷射用于初始燃烧的燃料。用于初始燃烧的燃料被喷射出的周期是起动时的第一个周期。从内燃机起动的开始直至起动时的第一个周期结束，排气门定时保持为在步骤100中所设定的定时。
当起动时的第一个周期结束时，即在起动时的第二个周期以及之后的周期中，排气门定时由迟开(即延迟开启)转变为早闭(步骤104)。图3B中所示的气门定时是在步骤104中所设定的气门定时。通过比较图3B和3C可以明显地看出，在步骤104中，EVC被设定为比通常工作时提前的一侧。更具体地，EVC被设定为比TDC超前的一侧。从起动时的第二个周期开始直至接下来的步骤6中的条件被满足，排气门定时保持为在步骤104中所设定的气门定时。进气门定时不变，即被设定为与通常工作时相同，也就是与起动时的第一个周期中的进气门定时相同。
在步骤106中，判断由来自冷却剂温度传感器54的信号测得的冷却剂温度Teng是否等于或大于预定基准温度To。未燃HC是否附着在气缸壁面上取决于气缸壁面的温度。冷却剂温度Teng代表了气缸壁面温度。基准温度To是与未燃HC不再(或仅可忽略不计的量)附着于气缸壁面时的壁面温度相对应的冷却剂温度。如果在步骤106中冷却剂温度Teng等于或大于基准温度To，则排气门定时由早闭变为通常的气门定时，即变为图3C中所示的气门定时(步骤108)。
图4A至4D是示出执行上述排气门定时控制例程的结果的时间图。图4A示出了发动机转速Ne，图4B示出了EVC相对于TDC的提前角(BTDC)，图4C示出了EVO相对于BDC的提前角(BBDC)，图4D示出了从燃烧室10排出的未燃HC的量。在图4B和4C中，实线表示通过上述例程进行的排气门定时设定，虚线表示常规的排气门定时设定(与通常工作时的设定相同)。此外，在图4D中，实线表示通过执行所述例程得到的未燃HC的排出量，虚线表示通过常规的排气门定时设定得到的未燃HC的排出量。
如图4A至4D所示，通过设定起动时的第一个周期中的EVO为相对于通常工作时的设定(即BBDC 45度)延迟的一侧从而使其更接近BDC，当排气门14开启时从燃烧室10排出的未燃HC的量减少。其原因如下。
图5是示出燃烧室10内燃烧气体压力(即气缸内压力)的变化的视图。图5中的实线表示当EVO被设定为比BBDC 45度延迟的一侧时气缸内压力的变化。图5中的虚线表示当EVO被设定为BBDC 45度时气缸内压力的变化(即示出通常工作时气缸内压力的变化)。当排气门14开启时气缸内压力急剧降低。但是，如附图中所示，延迟EVO使得气缸内压力能够增大与附图中阴影线区域等价的量。也就是说，能够更长时间地将用于初始燃烧的燃料关闭在高压燃烧室10中，这使得能够促进高温-高压氛围中燃料的氧化反应。因此，能够减少附着在气缸壁面上的未燃HC的量，这使得从燃烧室10排出的未燃HC的量能够减少。
此外，在燃烧室10中有残留的燃烧气体的起动时的第二个周期以及之后的周期中，即使由于活塞8的上升而将附着在气缸壁面上的未燃HC上推时，也可以通过设定EVC为比TDC提前的一侧来防止未燃HC与燃烧气体一起从燃烧室10中排出。也就是说，可以将附着在气缸壁面上的未燃HC和残留气体一起关闭在燃烧室10中，这使得从燃烧室10排出的未燃HC的量能够减少。此外，关闭在燃烧室10中的未燃HC被残留气体减小至颗粒大小，所以还具有促进氧化作用的效果。
尽管在图4A至4D的时间图中有所省略，但是根据前述例程，当发动机温度达到某一特定温度时，排气门定时变为通常的气门定时，即排气门开启定时为BBDC 45度时的气门定时。起动时的未燃HC大多数是由于以液滴形式附着在气缸壁面上的燃料而产生的。然而，附着在气缸壁面上的燃料的量随着发动机温度上升而减少。因此，通过在发动机温度充分上升之前如图4所示设定排气门定时，可以减少起动时的未燃HC的排出量。一旦发动机温度已充分上升，则可以通过改变气门定时为通常的气门定时来获得期望的工作性能而没有未燃HC的排出量的增加。
下面，将参照图6至图8A-8D来说明本发明的第二示例性实施例。与第一示例性实施例相同，采用根据本发明第二示例性实施例的控制设备的内燃机的概略结构如图1中所示。但是，根据本示例性实施例的内燃机与第一示例性实施例中的内燃机不同之处在于，排气门定时控制设备24的结构不同。在本示例性实施例中，使用作用角及气门定时都可以改变的可变气门机构作为排气门定时控制设备24。该可变气门机构可以是一种能够彼此独立地、可变地控制气门关闭定时及气门开启定时的可变气门机构如电磁驱动阀，或者可以是一种与作用角关联地改变气门关闭定时及气门开启定时的机械式可变气门机构。
图6是说明本示例性实施中由ECU 50执行的排气门定时控制的详细内容的流程图。图6中所示的例程与点火开关58的打开和内燃机起动的开始同时执行。此外，对每个气缸都执行该例程。
首先在该例程的步骤200中，排气门定时控制设备24设定排气门定时使得排气门14迟开(即开启被延迟)及早闭(即关闭被提前)。也就是说，排气门定时控制设备24设定排气门14的开启定时(EVO)为比通常的开启定时(即BBDC 45度)延迟的一侧，并设定关闭定时(EVC)为比TDC提前的一侧。图7A和7B是示出进气门12和排气门14的气门定时的视图。图7B中所示的气门定时是通常的气门定时，而图7A中所示的气门定时是在步骤200中所设定的气门定时。通过比较图7A和7B可以明显地看出，在步骤200中，EVO被设定为比通常工作时更接近BDC，而进气门定时被设定为与通常工作时相同。
从内燃机起动开始直至接下来的步骤202中的条件被满足，排气门定时控制设备24保持排气门定时为在步骤200中所设定的气门定时。也就是说，在本示例性实施例中，在起动时的第一个周期和起动时的第二个周期以及之后的周期中，排气门定时被设定为迟开(即开启被延迟)及早闭(即关闭被提前)，直至步骤202中的条件被满足。
在步骤202中，判断由来自冷却剂温度传感器54的信号测得的冷却剂温度Teng是否等于或大于预定基准温度To。该基准温度To是与未燃HC不再(或仅可忽略不计的量)附着在气缸壁面上时的气缸壁面的温度相对应的冷却剂温度。如果在步骤202中冷却剂温度Teng等于或大于基准温度To，则排气门定时由迟开和早闭改变为通常的气门定时，即改变为图7B中所示的气门定时(步骤204)。在本示例性实施例中，冷却剂温度Teng变为等于或大于所述基准温度To时的周期对应于预定周期(即第N个周期)。
图8A至8D是示出执行上述排气门定时控制例程的结果的时间图。图8A示出了发动机转速Ne，图8B示出了EVC相对于TDC的提前角(BTDC)，图8C示出了EVO相对于BDC的提前角(BBDC)，图8D示出了从燃烧室10排出的未燃HC的量。在图8B和8C中，实线表示通过上述例程进行的排气门定时设定，虚线表示常规的排气门定时设定(与通常工作时的设定相同)。此外，在图8D中，实线表示通过执行上述例程得到的未燃HC的排出量，虚线表示通过常规的排气门定时控制设定得到的未燃HC的排出量。
如图8A至8D中所示，在起动时的第一个周期中设定EVO为比通常工作时的设定(即BBDC 45度)延迟的一侧从而更接近BDC，使得能够更长时间地将燃料关闭在燃烧室10中，这使得能够促进高温-高压氛围中燃料的氧化反应。结果，能够减少附着在气缸壁面上的未燃HC的量，这使得当排气门14开启时从燃烧室10排出的未燃HC的量能够减少。不仅在起动时的第一个周期中，而且在起动时的第二个周期以及之后的周期中也能得到这样的效果。
此外，从起动时的第一个周期开始设定EVC为比TDC提前的一侧使得能够实现下述效果。也就是说，即使在燃烧室10中有残留燃烧气体的起动时的第二个周期以及之后的周期中由于活塞8的上升而将附着在气缸壁面上的未燃HC上推时，也能够防止未燃HC和燃烧气体一起从燃烧室10排出。即使从起动时的第二个周期开始EVC被设定为比TDC提前的一侧，仍然能够防止未燃HC和燃烧气体一起从燃烧室10排出。也就是说，附着在气缸壁面上的未燃HC能够和残留气体一起被关闭在燃烧室10中，从而使得从燃烧室10排出的未燃HC的量能够减少。此外，关闭在燃烧室10中的未燃HC被残留气体减小至颗粒大小，所以还具有促进氧化反应的效果。
尽管在图8A至8D中的时间图中有所省略，但是根据前述例程，当发动机温度达到某一特定温度时，排气门定时被改变为通常的气门定时。起动时的未燃HC大多数是由于燃料以液滴的形式附着在气缸壁面上而产生的。但是，附着在气缸壁面上的燃料的量随着发动机温度上升而减少。因此，通过在发动机温度充分上升之前如图8B和8C中所示设定排气定时，可以减少起动时未燃HC的排出量。一旦发动机温度已充分上升，则可以通过改变气门定时为通常的气门定时来获得期望的工作性能而没有未燃HC排出量的增加。
下面，将参照图9至10来说明本发明的第三示例性实施例。根据本发明第三示例性实施例的控制设备3可以通过根据本发明的第二示例性实施例的内燃机结构中的ECU 50执行图9中所示例程代替图6中所示例程来实现。图9中所示的例程除了如图6中所示例程那样执行排气门定时控制之外，还执行燃料喷射定时控制。图9中所示的例程与点火开关58的打开以及内燃机起动的开始同时执行。此外，对每个气缸都执行该例程。
首先在该例程的步骤300中，排气门定时控制设备24设定排气门定时使得排气门14迟开(即开启被延迟)且早闭(即关闭被提前)。也就是说，排气门定时控制设备24设定排气门14的开启定时(EVO)为比通常的开启定时(即BBDC 45度)延迟的一侧，并且设定关闭定时(EVC)为比TDC提前的一侧。此时进气门12及排气门14的气门定时与在第二示例性实施例中的相同并在图7A中示出。此外，在步骤300中设定燃料喷射定时使得燃料在进气门12开启前被喷射。也就是说，燃料喷射与进气非同期执行。
接下来在步骤302中，判断相应气缸内起动时的第一个周期是否已经结束。可以基于由来自曲柄转角传感器52的信号测得的曲轴18的转角来作出该判断。从内燃机的起动开始直至起动时的第一个周期结束，排气门定时保持为在步骤300中所设定的定时。对于起动时的第一个周期的燃料喷射定时，执行在步骤300中设定的与进气非同期的燃料喷射。
当起动时的第一个周期已经结束时，即在起动时的第二个周期以及之后的周期中，燃料喷射定时被设定为进气门12开始开启的定时(步骤304)。对于起动时的第二个周期以及之后的周期，进气门12和排气门14的气门定时保持为在步骤300中设定的气门定时。图10是示出进气门12和排气门14的气门定时以及燃料喷射开始定时的视图。如图10所示，进气门12的开启定时(IVO)被设定为接近TDC，且从喷射器34喷射燃料与IVO基本同时开始。
在接下来的步骤306中，判断由来自冷却剂温度传感器54的信号测得的冷却剂温度Teng是否等于或大于预定基准温度To。该基准温度To是与未燃HC不再(或仅可忽略不计的量)附着在气缸壁面上时的气缸壁面温度相对应的冷却剂温度。如果在步骤306中冷却剂温度Teng等于或大于基准温度To，则排气门定时将由迟开早闭改变为通常的气门定时，而且燃料喷射定时也由进气门12开始开启的定时改变为通常的燃料喷射定时(步骤308)。
根据上述例程，在燃烧室10中没有残留燃烧气体的起动时的第一个周期中，通过以与进气不同期的燃料喷射在进气门12开启前喷射燃料，可以确保进气口内燃料的充分的气化时间。此外，从起动时的第一个周期起设定EVO为相对于通常工作时的设定(即BBDC 45度)延迟的一侧从而更接近BDC，使得能够更长时间地将燃料关闭在高压燃烧室10中，这能够促进高温高压氛围中燃料的氧化反应。结果，能够减少附着在气缸壁面上的未燃HC的量。
在燃烧室10中有残留燃烧气体的起动时的第二个周期以及之后的周期中，通过在进气门12开始开启的定时喷射燃料，可以通过从燃烧室10内倒吹至进气口的高温燃烧气体促进燃料的雾化。此外，通过如在起动时的第一个周期中那样设定EVO为相对于通常工作时的设定延迟的一侧从而更接近BDC，可以延长燃烧室10内燃料的燃烧时间。结果，能够促进燃烧室10内燃料的燃烧并减少附着在气缸壁面上的未燃HC的量。
此外，从起动时的第一个周期开始设定EVC为比TDC提前的一侧使得能够实现以下效果。也就是说，即使在燃烧室10内有残留燃烧气体的起动时的第二个周期以及之后的周期中由于活塞8的上升而将附着在气缸壁面上的未燃HC上推时，也能够防止未燃HC和燃烧气体一起从燃烧室10排出。即使从起动时的第二个周期开始将EVC设定为比TDC提前的一侧，也能够防止未燃HC和燃烧气体一起从燃烧室10排出。也就是说，可以将附着在气缸壁面上的未燃HC和残留气体一起关闭在燃烧室10内，从而使得从燃烧室10排出的未燃HC的量能够减少。
尽管这里参照具体实施例对本发明进行了说明，但是本发明不限于所述实施例，而是可以以不脱离其精神或本质特征的其他具体形式实施。例如，前述的示例性实施例还可以在进行了以下改变后实施。
根据第三示例性实施例的燃料喷射定时控制也可以与根据第一示例性实施例的排气门定时控制相结合。也就是说，在起动时的第一个周期中，排气门定时可以被设定为迟开，且燃料喷射定时可以被设定为与进气非同期的定时。然后在起动时的第二个周期以及之后的周期中，排气门定时可以被设定为早闭，且燃料喷射定时可以被设定为进气门12开始开启的定时。
此外，在前述的示例性实施例中，发动机温度是从冷却剂温度估计出的，但是发动机温度也可以从排气温度估计出。此外，发动机温度还可以通过从起动开始起的工作时间来估计出。

Claims (18)

1.一种用于内燃机的控制设备，所述控制设备设有作用角固定的气门定时控制装置，所述气门定时控制装置用于在所述作用角保持恒定的情况下改变排气门的开启定时及关闭定时，所述控制设备的特征在于：
在起动时的第一个周期结束之前，所述气门定时控制装置控制所述排气门(14)的开启定时为比在第二个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于：
在起动时的第二个周期以及之后的周期中，所述气门定时控制装置控制所述排气门的关闭定时为比进气冲程的上止点提前的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于：
当发动机温度超出预定温度时或者当估计所述发动机温度超出了所述预定温度时，所述气门定时控制装置改变所述排气门的气门定时为由所述内燃机的工作状态所确定的通常的气门定时。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于还包括：
用于控制从燃料喷射阀向进气口的燃料喷射定时的燃料喷射定时控制装置，
其中，所述燃料喷射定时控制装置设定起动时的第一个周期中的燃料喷射定时为在进气门关闭的期间内，并且设定起动时的第二个周期以及之后的周期中的燃料喷射定时为与所述进气门的开启定时相匹配。
5.一种用于内燃机的控制设备，所述控制设备设有作用角可变的气门定时控制装置，所述气门定时控制装置用于独立地或者与所述作用角关联地改变排气门的开启定时及关闭定时，所述控制设备的特征在于：
在从起动开始的预定周期结束之前，所述气门定时控制装置控制所述排气门的开启定时为比所述预定周期后的下一个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧。
6.根据权利要求5所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于：
最迟在起动时的第二个周期以及之后的周期中，所述气门定时控制装置控制所述排气门的关闭定时为比进气冲程的上止点提前的一侧。
7.根据权利要求6所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于：
在起动时的第一个周期以及之后的周期中，所述气门定时控制装置控制所述排气门的关闭定时为比所述进气冲程的上止点提前的一侧。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于：
所述气门定时控制装置指定所述预定周期为当发动机温度超出了预定温度或者当估计所述发动机温度超出了所述预定温度时的周期，并且在所述预定周期后的下一个周期以及之后的周期中改变所述排气门的气门定时为由所述内燃机的工作状态所确定的通常的气门定时。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于还包括：
用于控制从燃料喷射阀向进气口的燃料喷射定时的燃料喷射定时控制装置，
其中，所述燃料喷射定时控制装置设定起动时的第一个周期中的燃料喷射定时为在进气门关闭的期间内，并且设定起动时的第二个周期以及之后的周期中的燃料喷射定时为与所述进气门的开启定时相匹配。
10.一种用于内燃机的控制方法，在所述内燃机中作用角是固定的，所述控制方法用于在所述作用角保持恒定的情况下改变排气门的开启定时及关闭定时，其特征在于包括以下步骤：
在起动时的第一个周期结束之前，控制所述排气门的开启定时为比在第二个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧。
11.根据权利要求10所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：
在起动时的第二个周期以及之后的周期中，控制所述排气门的关闭定时为比进气冲程的上止点提前的一侧。
12.根据权利要求10或11所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：
当发动机温度超出预定温度时或者当估计所述发动机温度超出了所述预定温度时，改变所述排气门的气门定时为由所述内燃机的工作状态所确定的通常的气门定时。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：
当所述内燃机控制从燃料喷射阀向进气口的燃料喷射定时的时候，
设定起动时的第一个周期中的燃料喷射定时为在进气门关闭的期间内，并且设定起动时的第二个周期以及之后的周期中的燃料喷射定时为与所述进气门的开启定时相匹配。
14.一种用于内燃机的控制方法，在所述内燃机中作用角是可变的，所述控制方法用于独立地或者与所述作用角关联地改变排气门的开启定时及关闭定时，其特征在于还包括以下步骤：
在从起动开始的预定周期结束之前，控制所述排气门的开启定时为比所述预定周期后的下一个周期以及之后的周期中所设定的开启定时延迟的一侧。
15.根据权利要求14所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：
最迟在起动时的第二个周期以及之后的周期中，控制所述排气门的关闭定时为比进气冲程的上止点提前的一侧。
16.根据权利要求15所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：
在起动时的第一个周期以及之后的周期中，控制所述排气门的关闭定时为比所述进气冲程的上止点提前的一侧。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的用于内燃机的控制方法，其特征还在于还包括以下步骤：
指定所述预定周期为当发动机温度超出了预定温度或者当估计所述发动机温度超出了所述预定温度时的周期，并且在所述预定周期后的下一个周期以及之后的周期中改变所述排气门的气门定时为由所述内燃机的工作状态所确定的通常的气门定时。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于还包括以下步骤：
当所述内燃机控制从燃料喷射阀向进气口的燃料喷射定时的时候，
设定起动时的第一个周期中的燃料喷射定时为在进气门关闭的期间内，并且设定起动时的第二个周期以及之后的周期中的燃料喷射定时为与所述进气门的开启定时相匹配。
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