CN101260837A - 控制起动操作以重新起动发动机的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供控制起动操作以重新起动发动机的装置和方法。在设有改变进气门的操作角及其升程量的可变气门机构的发动机中，当在怠速停止条件成立后发动机运转自动停止时，进气门的操作角及其升程量被改变成较小，使得在发动机运转重新起动时可变气门机构的负载较低。然后，当请求发动机运转重新起动时，通过在停止于膨胀冲程的气缸上执行燃料喷射和点火获得第一爆发压力，使得发动机运转起动。此外，在第一进气冲程之后，增大进气门的操作角及其升程量。

Description

控制起动操作以重新起动发动机的装置和方法

技术领域

本发明涉及控制起动操作以重新起动停止运转的发动机的装置和方法。更具体地，本发明涉及这样一种技术，即：在设有用于改变发动机气门开度特性的可变气门机构的发动机停止运转的状态下，通过点燃发动机的燃烧室中的燃料来重新起动发动机。

背景技术

日本特开(KoKai)专利申请公报No.2005-030236公开了一种车辆控制装置，其用于在发动机怠速期间在自动停止发动机运转的条件成立时，自动停止发动机运转，并用于在发动机自动停止之后，当满足发动机的重新起动条件时，点燃发动机的燃烧室中的燃料以重新起动发动机运转。

在按上述方式不采用起动电机而重新起动发动机运转的情况下，可以通过尽可能地增大转矩容差提高重新起动发动机的成功率，其中转矩容差为起动曲轴的旋转运动必需的转矩与发动机产生的转矩之差。

因此，传统技术努力通过例如提高发动机的燃烧性能来增大发动机产生的转矩。但是，已经发现仅仅提高发动机的燃烧性能不能始终得到起动发动机的高成功率。

另一方面，作为增大上述转矩容差的方法，已经提出了一种降低发动机摩擦从而降低起动曲轴的旋转运动必需的转矩的方法。然而，至今仍没有提出可以实现这样的有效降低发动机摩擦从而能有助于大大提高重新起动发动机的成功率的措施。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于在发动机设有为改变发动机气门开度特性而设的可变气门机构的情况下，通过降低发动机摩擦来减小驱动曲轴旋转运动所必需的转矩而提高重新起动发动机运转的成功率。

为了实现上述目的，本发明提供这样一种新颖的技术思想，即，在发动机运转停止期间，当发动机的燃烧室内存在的燃料被点燃而重新起动发动机运转时，提倡强制降低可变气门机构施加的负载。

通过以下参照附图的说明将会理解本发明的其他目的和特征。

附图说明

图1为示意性地示出体现本发明的发动机的总体构造的框图；

图2为示出根据本发明一个实施方式的可变气门升程机构的立体图；

图3为根据本发明实施方式的可变气门升程机构的局部剖视侧视图；

图4为示出根据本发明实施方式的可变气门正时机构的图；

图5为示出根据本发明实施方式的用于自动停止发动机运转的控制过程的流程图；

图6为示出根据本发明实施方式的进气门操作角及进气门升程量与曲轴的起动转矩之间的关系的图解视图；

图7为示出根据本发明实施方式，用于在发动机运转自动停止之后重新起动发动机的操作控制流程图；

图8为示出根据本发明实施方式，在重新起动发动机运转时的燃料喷射正时、点火正时和进气冲程的时间表；以及

图9为示出根据本发明实施方式，在重新起动发动机运转时的发动机转数情况的时间表。

具体实施方式

图1为示出根据本发明一个实施方式的车用发动机的系统构造框图。

参照图1，发动机101为可以应用本发明的典型内燃机，其由以左右两列设置的V型6缸发动机构成，并且该内燃机是燃料被直接喷射到各个气缸中以通过火花塞点燃的发动机。

在发动机101的进气管102中布置有电控节气门104。

已经通过电控节气门104的空气被分配到各列，之后被进一步分配到各列的每一气缸。

在每一气缸中，通过进气门105将空气吸入到燃烧室106中。

每一气缸的燃烧室106中的已经燃烧过的气体通过排气门107从燃烧室106中排出，之后一起流过各列，以由布置在各列的前催化转化器108a、108b和后催化转化器109a、109b进行净化。

来自各列的排气流在被后催化转化器109a、109b净化之后一起进入公共排气通道从而流入消声器103，之后从消声器103排放到大气中。

排气门107由轴向支撑在排气凸轮轴110上的凸轮驱动，从而以固定的升程量、固定的操作角和固定的气门正时打开或关闭。

另一方面，通过可变气门升程机构112a、112b和可变气门正时机构113a、113b可变地控制相应列上的进气门105的升程量、操作角及其气门正时，可变气门升程机构112a、112b和可变气门正时机构113a、113b构成布置在相应列中的可变气门机构。

每个可变气门升程机构112a、112b均为连续改变进气门105的升程量及其操作角的机构。

此外，每个可变气门正时机构113a、113b均为通过改变进气凸轮轴3相对于曲轴的转动相位而连续地改变进气门105的操作角的中心相位的机构。

其内结合有微型计算机的电子控制单元(ECU)114根据发动机运转状态设定目标进气量和目标进气负压，并基于设定目标进气量和设定目标进气负压控制电控节气门104、可变气门升程机构112a和112b以及可变气门正时机构113a和113b。

发动机控制单元114从各种传感器接收信号，所述传感器如用于检测发动机101的进气流量的气流传感器115、用于检测油门踏板的下降量的油门传感器116、用于检测曲轴的旋转角度的曲柄角传感器117、用于检测电控节气门104的开度TVO的节气门传感器118、用于检测发动机101的冷却水温度的水温传感器119、设置在各列中以基于排气中的氧气浓度检测空-燃比的空-燃比传感器111a、111b、在车辆的脚制动装置被操作时打开的制动开关120、用于检测车辆速度的车速传感器121。

此外，设置燃料喷射阀131以直接喷射燃料至各列上的各气缸的气缸孔中的燃烧室106内。而且，在每个燃烧室106的顶部设置有火花塞122。

下面，参照附图2至图4说明每个可变气门升程机构112a、112b的结构和每个可变气门正时机构113a、113b的结构。

在发动机101中，为各列上的每一气缸设置一对进气门105、105，并且在进气门105、105的上方，由发动机101的曲轴驱动旋转的进气凸轮轴3被可转动地支撑，从而在气缸列方向上延伸。

摆动凸轮4通过装配在进气凸轮轴3的外表面上而安装，从而可以相对于进气凸轮轴3相对转动，其中每个摆动凸轮4与每个进气门105的气门挺杆2a接触以使进气门105打开或关闭。

在进气凸轮轴3和摆动凸轮4之间设置有连续改变进气门105的操作角及其升程量的可变气门升程机构112a或112b。

此外，每一列上的进气凸轮轴3的一个端部上设置有可变气门正时机构113a或113b，该可变气门正时机构113a或113b改变进气凸轮轴3相对于曲轴的转动相位，以连续地改变每个进气门105的操作角的中心相位。

如图2和图3所示，每个可变气门升程机构112a、112b包括：圆形的驱动凸轮11，其偏心地固定安装在进气凸轮轴3上；环形连杆12，其可相对于驱动凸轮11转动地装配到驱动凸轮11的外表面上；控制轴13，其沿气缸列的方向延伸而大致平行于进气凸轮轴3；圆形控制凸轮14，其偏心地固定安装在控制轴13上；锁定臂15，其可相对于控制凸轮14转动地装配到控制凸轮14的外表面上，并且其一端连接到环形连杆12的前端；以及杆状连杆16，其布置成连接到锁定臂15的另一端并连接到摆动凸轮4。

控制轴13由电动机之类的致动器17通过齿轮系18驱动转动，从而在预定的角度范围内转动。

根据上述构造，当进气凸轮轴3与曲轴联动地转动时，环形连杆12通过驱动凸轮11进行大致平移运动，而且锁定臂15绕控制凸轮14的中心轴线摆动，同时通过杆状连杆16使摆动凸轮4摆动，从而驱动进气门105打开或者关闭。

此外，当控制轴13的转动角改变时，控制凸轮14的轴心(其为锁定臂15的摆动中心)的位置改变，其结果是，各摆动凸轮4的取向改变。

因此，每个进气门105的操作角及其升程量连续地改变，而每个进气门105的操作角的中心相位是大致固定的。

顺便提及，可以使用具有不同特性类型的可变气门升程机构112a或112b，在进气门105的气门操作角和气门升程量改变时，气门操作角本身的中心相位同时改变。

图4示出了每个可变气门正时机构113a、113b。

每个可变气门正时机构113a、113b均被固定到链轮25，该链轮25与曲轴同步转动并包括：第一转子21，其与链轮25一起转动；第二转子22，其通过螺栓22a固定到进气凸轮轴3的一端，以与进气凸轮轴3一起转动；以及筒状中间齿轮23，其通过螺旋花键26与第一转子21的内周面以及第二转子22的外周面接合。

中间齿轮23通过螺钉28连接到鼓轮27，在鼓轮27和中间齿轮23之间设置有扭转弹簧29。

中间齿轮23被扭转弹簧29沿使气门正时延迟改变的方向(在图4中为向左方向)推动，而当向电磁延迟器24施加电压以产生磁力时，通过鼓轮27和螺钉28的运动使中间齿轮23沿使气门正时提前改变的方向(在图4中为向右方向)运动。

转子21和22之间的相对相位随中间齿轮23的轴向位置而改变，使得进气凸轮轴3相对于曲轴的转动相位改变，从而使进气门105的操作角的中心相位连续变化。

包括例如电动机的致动器17和电磁延迟器24被控制成由从电子控制单元114传送的控制信号驱动。

能够设定控制轴13的目标角度的电子控制单元114对致动器17的操作量进行反馈控制，使得由角度传感器32检测到的控制轴13的实际角度接近设定目标角度。

此外，电子控制单元114基于进气凸轮轴3的某一参考角位置处的信号(该信号来自输出该信号的凸轮传感器31)和来自曲柄角传感器117的信号检测进气凸轮轴3相对于曲轴的转动相位，从而对电磁延迟器24的操作量进行反馈控制，使得检测到的结果接近目标转动相位。

此外，电子控制单元114具有怠速-停止-起动控制功能，用于在发动机101的怠速状态期间，当自动运转停止条件成立时，自动停止发动机101的运转，并在发动机101的运转自动停止后，当运转重新起动条件成立时，自动重新起动发动机101的运转。

通过电子控制单元114的上述怠速-停止-起动控制功能，例如在道路交叉口等待信号改变的状态下，自动停止发动机101的运转，从而有意降低燃料消耗以及排气排放。

对于通过怠速-停止-起动控制功能重新起动发动机101的运转来说，需要响应于致动器执行的起动操作而迅速重新起动发动机101的运转。为此，如稍后所述，在发动机101停止运转的状态下，通过点燃燃烧室中的燃料而起动发动机101的运转，以此代替采用起动电机重新起动。

图5的流程图示出了由电子控制单元114处理的怠速-停止-起动控制的细节。

在步骤S201中，判断自动停止发动机101运转的条件是否成立。

这里，当下面的条件(1)至(5)全部成立时，断定自动停止发动机101运转的条件成立。

(1)车辆速度是0km/h。

(2)发动机转数(rpm)小于等于给定的参考转数。

(3)油门开度完全关闭。

(4)制动开关120打开。

(5)冷却水温度大于等于给定的参考温度。

对于上述自动运转停止条件，假定在发动机101完成暖机的状态下，当车辆在道路交叉口等待信号变化时发动机101的运转自动停止。然而，应指出自动运转停止条件并不限于上述内容。

如果自动运转停止条件不成立，则终止当前控制程序而不进行到后续步骤，发动机101继续运转。

另一方面，如果自动运转停止条件成立，则在发动机101停止运转之前，控制发动机101的进气量和进气门105的开度特性。

首先，在步骤S202中，电控节气门104关闭成获取怠速所需的进气量的开度。

在下一步骤S203中，控制每一个可变气门升程机构112a、112b，使得进气门105的操作角及其升程量达到最大，而且控制每一个可变气门正时机构113a、113b，使得进气门105的操作角的中心相位延迟最多。

此时，应当理解，在正常操作时，通过借助于可变气门升程机构112a、112b和可变气门正时机构113a、113b改变相应进气门105的开度特性来控制发动机101的进气量，通过借助于电控节气门104改变节气门开度而控制进气负压。

与此相反的是，通过转换成由电控节气门104控制进气量和进气负压的状态而执行步骤S202和S203中的处理。即，通过步骤S202中的处理控制可变气门升程机构112a、112b和可变气门正时机构113a、113b，使得进气量最大，但是通过步骤S203中的处理，使电控节气门104的开度更小，使得进气量被控制成怠速时的进气量。

在步骤S204中，停止燃料喷射阀131的燃料喷射，并停止火花塞122的点火，使得发动机101停止运转。

在步骤S205中，当发动机101依靠惯性转动时，被控制成更小以使发动机101的进气量控制为怠速时的进气量的电控节气门104的开度为全开。

由于在电控节气门104被完全打开之前停止燃料喷射和点火，发动机101的转矩不增大。

在燃料喷射和点火停止之后，当在发动机101依靠惯性转动期间电控节气门104的开度为全开时，由于可变气门升程机构112a、112b和可变气门正时机构113a、113b被控制成使得进气量达到最大，发动机101内吸入大量空气。

于是，当发动机101内吸入大量进气时，在每个气缸中产生大量压缩功，因此允许六个气缸中的一个气缸的活塞运动在膨胀冲程期间停止在大致固定的位置上。应当指出，在膨胀冲程期间活塞停止运动的那一个气缸中，在气缸内发生进气制约。

如稍后所述，在发动机101的运转应当重新起动时，将燃料喷射到在膨胀冲程期间活塞停止运动的气缸中以便发生点火，从而通过此时的爆发压力使曲轴开始转动。因此，为了重新起动发动机101运转，必须在膨胀冲程期间停止六个气缸中的一个气缸。

这里，如果发动机101依靠惯性转动时施加的负载相当小，则压缩功产生的制动力被削弱，导致在膨胀冲程期间活塞以相对延迟的正时停止。因而，当上述的一个气缸中的活塞运动在其膨胀冲程期间以延迟正时停止时，必然会减小由该气缸中的燃烧产生的转动力，结果重新起动性能变差。

因此，期望在发动机101依靠惯性转动时增大进气量，使得六个气缸中的一个气缸的活塞运动在膨胀冲程期间停止在尽可能提前的位置。

在步骤S206中，基于来自曲柄角传感器117的信号判断发动机101是否完全停止转动。

如果发动机101完全停止转动，则程序进行到步骤S207。

在步骤S207中，为了重新起动发动机101，电控节气门104关闭至其开度为获得发动机在怠速运转时的进气量，而且由可变气门升程机构112a或112b控制的进气门105的操作角及其升程量被控制成适于自动起动发动机(即发动机101)的目标值。

自动起动发动机用的目标值被设定成小于采用起动电机起动时的值，同时也小于继续运转以重新起动发动机101所需的值。其结果是，可以大大减小自动起动发动机时由可变气门升程机构112a、112b施加的负载，换句话说，因驱动进气门105打开而产生的负载。

如图8所示，在一进气冲程期间每个进气门105均被驱动至上述的自动起动发动机用的目标值，该进气冲程仅为六个气缸中的第一个气缸而设定，该第一个气缸中的燃烧发生在六个气缸的燃烧中的第四次燃烧时。通过将进气门105的操作角及其升程量控制成自动起动发动机用的目标值，大大降低了每个气缸的进气量，因此，在第四次燃烧期间有可能不会产生足够的转矩。然而，如果在后继燃烧期间可以产生足够的转矩，发动机101就可成功地重新起动。

另一方面，在起动发动机时，必须通过第一爆发压力做功以打开进气门105。因而，如果在第一进气冲程期间用于驱动进气门105打开的负载较高，就会抑制通过第一爆发压力增大曲轴的转动，使得发动机的起动性能大大降低。

因此，在执行发动机自动起动时的第一进气冲程中，理想的是避免第一爆发产生的大部分能量为驱动进气门105打开而消耗的情形，而不是吸入其量足以产生转矩的空气。因此，通过减小在第一进气冲程中用于驱动进气门105打开的负载，能以高成功率实现发动机的自动起动。

因而，将确实小于继续起动发动机所需值的值设定为自动起动发动机用的目标值，并且自动起动发动机用的目标值可以设定为可变气门升程机构112a、112b中的操作角最小值和升程量最小值，此外，上述的操作角最小值和升程量最小值可以分别为零。

然而，在发动机具有更少的气缸(例如，四缸发动机)的情况下，其燃烧间隔长于六缸发动机，如果不从发动机开始起动开始顺序进行产生转矩的燃烧，其转速变化可能变大，结果发动机的起动性能必然变差。因此，在这种情况下，考虑通过第一爆发压力提高转动，自动起动发动机用的上述目标值被设定为可确保在第一进气冲程期间吸入足量空气。

在发动机的上述自动起动中，由于曲轴借助于燃烧室中的燃料燃烧开始转动，因而如果通过增加第一燃烧获得的转动能量或者通过降低消耗该转动能量的摩擦而使转矩容差变大，则通过发动机的自动起动重新起动发动机101的可能性较高。

因此，为了在进气门105的操作角及其升程量分别设定成较小值且可变气门升程机构112a、112b的负载减小的状态下自动起动发动机，在发动机停止时，提前将气门操作角和气门升程量强制设定成小于采用起动电机起动发动机时的值。

每个可变气门升程机构112a、112b均通过复杂的机构将驱动力从曲轴传递到每个进气门105的气门挺杆2a。因此，如图6所示，在标准气门操作角和标准气门升程量的情况下，自动起动发动机时驱动曲轴所必需的起动转矩变得显著大于通过被凸轮轴轴向支撑的凸轮直接驱动进气门105操作所必需的起动转矩。

但是，如图6所示，通过显著减小气门操作角和气门升程量，可以将曲轴的起动转矩减小成低于通过被凸轮轴轴向支撑的凸轮直接驱动进气门105所必需的起动转矩。

因而，如果在有意减小用于驱动曲轴的起动转矩的状态下执行发动机的自动起动，就可以一发生第一燃烧就以良好响应性起动发动机转动，从而可以提高发动机自动起动的成功率。

在步骤S208中，其中活塞的膨胀冲程停止的气缸作为在重新起动发动机时首先进行燃料喷射和点火的特定气缸存储。

顺便提及，在发动机101通过自动停止操作停止期间，每个可变气门升程机构112a、112b被保持为维持气门操作角和气门升程量被设定为发动机自动起动用的目标值的状态，从而为发动机的后续重新起动做好准备。

下面，参照图7的流程图说明用于从上述的发动机自动停止状态自动起动发动机的控制过程。

在步骤S301中，判断发动机的起动条件是否成立。

也就是说，如果满足下列条件(1)至(4)中的任何一个，就断定发动机的起动条件成立。

(1)制动开关120关闭。

(2)油门开度还未完全关闭。

(3)发动机运转停止状态的持续时间已超过参考时间。

(4)电池电压小于等于参考电压。

然而，此时应当理解发动机的起动条件不限于以上所列项目。

如果满足发动机的起动条件，程序就进行到步骤S302，在该步骤S302中，将燃料喷射到在步骤S208中存储的停止于膨胀冲程的气缸，之后立即执行点火操作。

在例如图8中所示的V型六缸发动机101中，若假设停止于膨胀冲程的气缸为左列的第六气缸，则响应于起动发动机的请求，从燃料喷射阀131向第六气缸的燃烧室中喷射预定量的燃料，而且由第六气缸的火花塞122进行火花点火，使得之前喷射的燃料被点燃。

于是，在第六气缸中，活塞通过燃料燃烧产生的爆发压力向下移动，曲轴开始转动，因此发动机101开始起动。

当第六气缸处于膨胀冲程时，右列上的第三气缸处于进气门105打开的进气冲程。但是，由于通过两列上的可变气门升程机构112a、112b控制的进气门105的操作角及其升程量被控制成设定为自动起动发动机用的目标值，用于驱动第三气缸的进气门105打开所需的负载被抑制成更小。

因此，通过第六气缸中的第一爆发压力起动曲轴转动所必需的起动转矩变小，从而能以对第一爆发的良好响应提高曲轴转速。因此，可以提高发动机自动起动的成功率(参考图9)。

在下一步骤S303中，在停止于其压缩冲程的气缸上执行燃料喷射和点火。

在发动机101中，顺序进行的点火次序为：第一气缸→第二气缸→第三气缸→第四气缸→第五气缸→第六气缸，因此，根据该点火次序和停止于膨胀冲程的气缸的存储数据可以容易地确定哪一个气缸停止于压缩冲程。

在图8所示的实施例中，右列上的第一气缸为停止于压缩冲程的气缸，因此在将燃料喷射到第六气缸以点火之后，将燃料喷射到第一气缸以点火，从而致使在第六气缸中发生爆发燃烧之后第一气缸中接着发生爆发燃烧，使得通过第六气缸中的爆发压力开始转动的曲轴继续其转动，且曲轴的转速进一步提高。

在停止于压缩冲程的气缸上进行燃料喷射和点火之后，根据上述点火次序进行燃料喷射和点火。

顺便提及，用于在发动机的自动起动中执行燃料喷射的时刻确定为在进气冲程中。

在步骤S304中，判断是否为开始进行控制的时刻，执行该控制以从发动机自动起动用的目标值开始，可变地增大由停止于膨胀冲程的气缸所属的列上的可变气门升程机构112(112a或112b)控制的气门操作角和气门升程量。

进气门105的操作角及其升程量被强制减小以降低在第一进气冲程中驱动进气门105打开所消耗的负载。但是，在这种情况下，由于进气量减小，不能获得足够的转矩。因此，如果进气量在下一进气冲程中也较小，就会降低发动机的转速。

因此，对于从发动机自动起动开始的第二进气冲程，有必要将气门操作角和气门升程量设定为大于发动机自动起动用的相应目标值，使得可以得到必需的充足进气吸入量。

因此，考虑到可变气门升程机构112的响应延迟，将比第二进气冲程的起始时间早出响应延迟时间的时间点设定为用于控制气门操作角和气门升程量使其从发动机自动起动用的目标值可变地增大的起始时刻。

然而，此时，上述的控制起始时刻可以设定为当停止于压缩冲程的气缸在发动机的运转自动停止时到达上死点时的时间点，由此，在进行压缩冲程的第一做功完成之后，增大进气门105的操作角及其升程量。

如果气门操作角和气门升程量的可变增大开始于停止在压缩冲程的气缸到达上死点时的时间点，则可防止出现这样的不期望状态，即：驱动进气门105打开所消耗的负载在第一压缩功期间增大，从而发动机的转速提高不明显。

如果确定从自动起动开始的时间到达了控制起始时刻，则程序进行到步骤S305，以开始进行控制，从而使停止于膨胀冲程的气缸所属的列上的可变气门升程机构112(112a或112b)控制的气门操作角和气门升程量从发动机自动起动用的目标值开始向继续发动机的起动操作所需的值可变地增大。

在步骤S306中，判断自步骤S305的控制过程开始是否已经过了特定的延迟阶段。

上述的特定延迟阶段可以设定为固定的时间段，但优选地设定为发动机仅发生一个冲程的转动所需的时间。

因而，当断定已经经过了上述延迟阶段时，程序进行到步骤S307，以开始进行控制，从而使停止于膨胀冲程的气缸不属于的列上的可变气门升程机构112控制的气门操作角和气门升程量从发动机自动起动用的目标值向继续起动发动机所需的值可变地增大。

在上述的发动机自动起动中，在起动发动机运转开始之后在第一进气冲程中强制使进气门105的操作角及其升程量变小，使得曲轴的起动转矩减小，从而提高起动性能。但是，从第二进气冲程开始，有必要增大气门操作角和气门升程量，从而可获得能够继续起动发动机的进气量。

在图8所示的实施例中，在起动发动机运转开始之后首先处于进气冲程的气缸为右列上的第三气缸，从在第一膨胀冲程中避免驱动具有大气门操作角和大升程量的进气门105打开的角度来看，有必要在第三气缸的第一进气冲程中减小进气门105的操作角及其升程量。

但是，对于第二个处于进气冲程的第四气缸来说，有必要确保发动机可以继续运转所需的进气量，而不是减少驱动进气门105打开所消耗的负载。从这点上看，对于左列，可在起动发动机运转开始之后立即开始控制以可变地增大气门操作角和气门升程量。

但是，如果在第一上死点之前操作致动器17以增大左列的气门操作角和气门升程量，则曲轴由于第一爆发燃烧而开始转动，对发动机101(发动机101中的第一气缸中的进气量被压缩)产生阻力，使得发动机的转速提高不明显。

因此，优选的是，用于可变地增大左列上的气门操作角和气门升程量的控制起始时刻最早开始于第一气缸的上死点之后。更优选的是，用于可变地增大左列上的气门操作角和气门升程量的控制起始时刻开始于上死点之后更加延迟的时刻，因此将其设定于在第四气缸的进气冲程中可增大气门操作角和气门升程量的最大延迟时刻。

具体地说，例如，将相比以增大控制操作之后的气门操作角打开的进气门105的打开时刻早到响应滞后时间的时间点设定为用于在第四气缸的进气冲程中可变地增大气门操作角和气门升程量的控制起始时刻。

顺便提及，可以根据第三气缸的进气冲程终止的角度设定用于可变地增大左列的气门操作角和气门升程量的控制起始时刻。

此外，如果用于增大右列上的气门操作角和气门升程量的控制与用于增大左列上的气门操作角和气门升程量的控制同时开始，那么第三气缸的在先进气冲程中的气门操作角和气门升程量的增大与第四气缸的第二进气冲程中的气门操作角和气门升程量的增大重合，使得在自动起动发动机的开始阶段额外消耗用于驱动进气门105打开的大的负载。

因此，用于可变地增大右列上的气门操作角和气门升程量的控制与左列上的控制起始时刻有时差地开始。如果该时差对应于一个冲程的时间，则可至少在第三气缸的第一进气冲程中避免气门操作角和气门升程量的增大，使得在气门操作角和气门升程量较小的状态下执行第三气缸的第一进气冲程。

即，对于右列上的进气冲程，在气门操作角和气门升程量较小的状态下执行第一进气冲程，并且从下一进气冲程开始，气门操作角和气门升程量被增大到可以继续起动发动机运转的值。

但是，在操作致动器17的负载与驱动进气门105打开的负载相比小得可以忽略的情况下，用于可变地增大停止于膨胀冲程的气缸所属的列上的气门操作角和气门升程量的控制可以与发动机的自动起动一起开始，并且另一列上的气门操作角和气门升程量可以在该另一列中的第一进气冲程终止之后开始。

此外，可以根据发动机101的起动完成判断确定用于可变地增大气门操作角和气门升程量的控制起始时刻。例如，在断定发动机转速或者用于加速发动机转动的加速度超过参考值时的时间点，可断定发动机的起动完成，并且为下一个处于进气冲程的气缸所在的列上的可变气门升程机构112或者同时为两个可变气门升程机构112a、112b开始用于可变地增大气门操作角和气门升程量的控制。

在这种情况下，步骤S304的控制起始时刻为断定发动机转速或者用于加速发动机转动的加速度超过了参考值时的时间点。

此外，在与改变进气门105的操作角及其升程量的可变气门升程机构112一起设置有改变排气门107的操作角及其升程量的可变气门升程机构的情况下，可以像进气门105的操作角及其升程量一样在发动机自动起动时将排气门107的操作角及其升程量强制设定成较小，而且进气门105的操作角及其升程量与排气门107的操作角及其升程量之间具有时差地开始增大。

此外，可变气门机构不限于上述的可变气门升程机构112，例如其可以是通过转换三维凸轮或者多个凸轮改变发动机气门的开度特性的可变气门机构。因此，本发明可广泛应用于设有改变发动机气门的操作角和/或升程量的可变气门机构的发动机。

此外，在利用电磁体驱动发动机气门打开或关闭的电磁驱动阀中，可以减小电磁驱动阀的负载，从而通过强制减小发动机自动起动时的气门操作角来提高自动起动发动机的成功率。

再者，可以根据发动机自动起动之后的发动机转速、用于增大发动机转速的加速度等判断发动机的自动起动是成功还是失败，并且当发动机的自动起动失败时，自动驱动起动电机，从而重新起动发动机运转。

而且，发动机101不限于V型发动机，其可以是水平对置式发动机或直列式发动机。

通过引用将2007年3月8日提交的日本专利申请No.2007-058958的全部内容结合于此并要求其优先权。

虽然仅选择所选实施方式来说明和描述本发明，但是本领域的技术人员从本公开中会清楚，可以在不背离所附权利要求限定的发明范围的情况下在此进行各种变化和修改。

而且，以上对根据本发明实施方式的描述仅为说明而提供，并非为限制本发明之目的，本发明由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (19)

1.一种用于控制发动机的起动操作的装置，该发动机设有能够改变发动机气门的开度特性的可变气门机构，该装置包括：

起动装置，该起动装置用于在发动机运转停止状态下点燃该发动机的燃烧室中存在的燃料，从而起动发动机运转；以及

负载控制装置，该负载控制装置用于在通过所述起动装置起动发动机运转时强制减小所述可变气门机构消耗的负载。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述负载控制装置在发动机的一个冲程中持续保持强制减小所述可变气门机构的负载的状态。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述负载控制装置持续保持强制减小所述可变气门机构的负载的状态，直到首次压缩冲程的上死点。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述负载控制装置持续保持强制减小所述可变气门机构的负载的状态，直到断定发动机运转起动完成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述负载控制装置强制控制所述开度特性，使得驱动发动机气门打开所消耗的负载较小，以强制减小所述可变气门机构的负载。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述负载控制装置强制控制所述开度特性，使得当发动机运转停止时，用于驱动发动机气门打开所消耗的负载较小。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，所述可变气门机构包括能够改变发动机气门升程量的机构，并且

所述负载控制装置强制减小气门升程量，以强制减小驱动发动机气门打开所消耗的负载。

8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述可变气门机构包括能够改变发动机气门操作角的机构，并且

所述负载控制装置强制减小气门操作角，以强制减小驱动发动机气门打开所消耗的负载。

9.根据权利要求1所述的装置，其中

所述可变气门机构包括相互独立布置的多个相同的可变气门机构，并且

所述负载控制装置分别控制所述多个独立的可变气门机构，从而在所述多个独立的可变气门机构之间具有时差的情况下改变发动机气门的开度特性，以强制减小所述可变气门机构的负载。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述发动机设有两列，每列均包括所述可变气门机构，并且

所述负载控制装置构造成控制所述两列中的每一列上的可变气门机构，以在这两列上的可变气门机构之间具有时差的情况下改变所述开度特性。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述负载控制装置控制所述多个独立的可变气门机构，以在所述多个独立的可变气门机构之间具有时差的情况下，将其中用于驱动相应发动机气门打开所消耗的负载分别较小的开度特性改变成其中用于驱动相应发动机气门打开所消耗的负载分别较大的开度特性。

12.一种控制发动机的起动操作的方法，该发动机设有能够改变发动机气门的开度特性的可变气门机构，该方法包括以下步骤：

判定是否发出了起动发动机的请求；

在发动机运转停止的状态下点燃发动机的燃烧室中存在的燃料，从而重新起动发动机运转；以及

在起动发动机运转时，强制减小所述可变气门机构消耗的负载。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，强制减小所述可变气门机构的负载的所述步骤包括以下步骤：

判断从起动发动机运转开始是否已经经过了一个发动机冲程的时间段；以及

在一时期内强制减小所述可变气门机构的负载，直到经过所述时间段。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，强制减小所述可变气门机构消耗的负载的所述步骤包括以下步骤：

判断是否已经经过了从起动发动机运转到首次到达压缩上死点的时间段；以及

在一时期内强制减小所述可变气门机构的负载，直到经过所述时间段。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，强制减小所述可变气门机构的负载的所述步骤包括以下步骤：

判断起动发动机运转是否已经完成；以及

在一时期内强制减小所述可变气门机构的负载，直到断定起动发动机运转已经完成。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，强制减小所述可变气门机构的负载的所述步骤包括以下步骤：

判断发动机运转是否停止；以及

当断定发动机运转停止时，以使发动机气门具有其中用于驱动该发动机气门打开的负载较小的开度特性为目标控制所述可变气门机构。

17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述可变气门机构包括多个相同的可变气门机构，各个可变气门机构相互独立，并且

强制减小所述可变气门机构的负载的所述步骤包括以下步骤：

允许所述多个可变气门机构中的一些可变气门机构改变发动机气门的开度特性；

判断从发动机的开度特性改变开始是否经过了给定的延迟时间；

在断定经过了所述延迟时间之后，促使除所述多个可变气门机构中的所述一些之外的还未改变开度特性的其他可变气门机构改变发动机气门的开度特性。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述发动机设有第一列和第二列，每一列均包括所述可变气门机构，并且

允许多个可变气门机构中的一些可变气门机构改变发动机气门的开度特性的所述步骤控制所述第一列上的可变气门机构，以改变发动机气门的开度特性，并且

在经过给定延迟时间后允许其他可变气门机构改变开度特性的所述步骤允许所述第二列上的可变气门机构改变发动机气门的开度特性。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，允许一些可变气门机构改变发动机气门的开度特性的所述步骤以及在经过给定延迟时间后允许其他可变气门机构改变发动机气门的开度特性的所述步骤允许所述多个可变气门机构以使驱动发动机气门打开的负载分别从小负载状态变到大负载状态的方式改变所述开度特性。

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