CN101263289A - 用于内燃机的控制设备和控制方法 - Google Patents

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Abstract

在内燃机起动后进行节气门操作。然后基于从装配到催化剂的温度传感器输出的信号获得催化剂的温度(步骤200)。然后确定所获得的温度是否等于或高于活化温度(步骤202)。如果确定催化剂的温度尚未达到活化温度，则继续节气门操作(步骤204)。另一方面，如果确定催化剂的温度等于或高于活化温度，则进行非节气门操作来代替节气门操作(步骤206)。

Description

用于内燃机的控制设备和控制方法
技术领域
本发明一般涉及用于内燃机的控制设备和控制方法。更具体地，本发明涉及控制内燃机的控制设备和控制方法，在该内燃机中，用于控制气缸内的进气量的操作在节气门操作和非节气门操作之间切换。
背景技术
如果废气温度低于预定活化温度，则用于内燃机的排气控制催化剂不能满意地净化废气。因此，如果内燃机在冷时起动则需要将催化剂的温度尽可能快地升高到活化温度。
日本专利申请公布No.JP-A-06-213056描述了进行催化剂温热控制的系统以在发动机起动后延迟点火正时，这增加了废气的温度。系统如果确定在催化剂温热控制期间车辆将开始行驶则停止催化剂温热控制。因此，防止了在车辆开始行驶时驾驶员可能感觉到的不平顺的操作感觉。
在火花塞点火内燃机中，气缸内的进气量通常通过调节节气门开启量来控制。然而，近年来提出了带有改变进气门的气门开启持续时间和气门升程量的可变气门系统的内燃机。在这样的内燃机中，气缸内的进气量主要通过操作可变气门系统来控制，即所谓的非节气门操作。通过非节气门操作来控制气缸内的进气量显著地降低了泵损失且显著地提高了燃油效率。
然而，因为在非节气门操作期间泵损失小且发动机负荷低，所以废气的量也小。因此，需要长时间来增加催化剂的温度到活化温度。作为结果，废气排放的量可能增加。
发明内容
本发明提供了提高燃油效率且降低废气排放的用于内燃机的控制设备和控制方法。
本发明的第一方面涉及一种用于内燃机的控制设备，包括：设置在所述内燃机的进气通道内的节气门；节气门操作部分，该节气门操作部分执行节气门操作，该节气门操作用于通过调节所述节气门的开启量来控制气缸内的进气量；和设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂。根据第一方面的控制设备还包括：可变气门系统，该可变气门系统改变所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个；非节气门操作部分，该非节气门操作部分执行非节气门操作，该非节气门操作用于通过操作所述可变气门系统来控制所述气缸内的进气量；检测或估计所述催化剂的温度的温度检测部分；和切换时间确定部分，当所述催化剂的温度低于预定值时该切换时间确定部分禁止所述非节气门操作，且当所述催化剂的温度等于或高于所述预定值时该切换时间确定部分允许所述非节气门操作。
本发明的第二方面涉及一种用于内燃机的控制设备，包括：设置在所述内燃机的进气通道内的节气门；节气门操作部分，该节气门操作部分执行节气门操作，该节气门操作用于通过调节所述节气门的开启量来控制气缸内的进气量；和设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂。根据第二方面的控制设备还包括：可变气门系统，该可变气门系统改变所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个；非节气门操作部分，该非节气门操作部分执行非节气门操作，该非节气门操作用于通过操作所述可变气门系统来控制所述气缸内的进气量；第一催化剂温热部分，当所述催化剂需要被温热时，该第一催化剂温热部分在所述节气门操作期间执行第一催化剂温热控制；和切换部分，当所述第一催化剂温热控制结束时，该切换部分将用于控制所述气缸内的进气量的操作从所述节气门操作切换到所述非节气门操作。
本发明的第三方面涉及一种根据第二方面的用于内燃机的控制设备。根据第三方面的控制设备还包括：车辆行驶开始确定部分，该车辆行驶开始确定部分确定包括所述内燃机的车辆是否已开始行驶或将要开始行驶；停止部分，如果在所述第一催化剂温热控制期间确定所述车辆已开始行驶或将要开始行驶，则该停止部分停止所述第一催化剂温热控制；和第二催化剂温热部分，当所述第一催化剂温热控制停止时，该第二催化剂温热部分将用于控制所述气缸内的进气量的所述操作从所述节气门操作切换到所述非节气门操作，且执行与所述第一催化剂温热控制不同的第二催化剂温热控制。
本发明的第四方面涉及一种用于内燃机的控制方法，其中至少执行节气门操作，在该节气门操作中，通过调节设置在所述内燃机的进气通道内的节气门的开启量来控制气缸内的进气量。在根据第四方面的控制方法中，首先检测或估计设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂的温度。如果所述催化剂的温度低于预定值，则禁止非节气门操作，该非节气门操作用于通过调节所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个来控制所述气缸内的进气量。如果所述催化剂的温度等于或高于所述预定值，则允许所述非节气门操作。
本发明的第五方面涉及一种用于内燃机的控制方法，其中至少执行节气门操作，在该节气门操作中，通过调节设置在所述内燃机的进气通道内的节气门的开启量来控制气缸内的进气量。在根据第五方面的控制方法中，当设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂需要被温热时，在所述节气门操作期间执行第一催化剂温热控制。当所述第一催化剂温热控制结束时，将用于控制所述气缸内的进气量的操作从所述节气门操作切换到非节气门操作，该非节气门操作用于通过调节所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个来控制所述气缸内的进气量。
本发明的第六方面涉及根据第五方面的用于内燃机的控制方法。根据第六方面的控制方法，确定包括所述内燃机的车辆是否已开始行驶或将要开始行驶。如果在所述第一催化剂温热控制期间确定所述车辆已开始行驶或将要开始行驶，则停止所述第一催化剂温热控制。当所述第一催化剂温热控制停止时，将用于控制所述气缸内的进气量的操作从所述节气门操作切换到所述非节气门操作，且执行与所述第一催化剂温热控制不同的第二催化剂温热控制。
本发明的第七方面涉及一种用于内燃机的控制设备，包括：设置在所述内燃机的进气通道内的节气门；可变气门系统，该可变气门系统改变所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个；节气门操作部分，该节气门操作部分执行节气门操作，该节气门操作用于通过调节节气门的开启量控制气缸内的进气量；非节气门操作部分，该非节气门操作部分执行非节气门操作，该非节气门操作用于通过操作所述可变气门系统来控制所述气缸内的进气量；设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂；检测或估计所述催化剂的温度的温度检测部分；和切换时间确定部分，当所述催化剂的温度低于预定值时该切换时间确定部分禁止所述非节气门操作，且当所述催化剂的温度等于或高于所述预定值时该切换时间确定部分允许所述非节气门操作。
本发明的第八方面涉及一种用于内燃机的控制设备，包括：设置在所述内燃机的进气通道内的节气门；可变气门系统，该可变气门系统改变所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个；节气门操作部分，该节气门操作部分执行节气门操作，该节气门操作用于通过调节节气门的开启量控制气缸内的进气量；非节气门操作部分，该非节气门操作部分执行非节气门操作，该非节气门操作用于通过操作所述可变气门系统来控制所述气缸内的进气量；设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂；第一催化剂温热部分，当所述催化剂需要被温热时，该第一催化剂温热部分在所述节气门操作期间执行第一催化剂温热控制；和切换部分，当所述第一催化剂温热控制结束时，该切换部分将用于控制所述气缸内的进气量的操作从所述节气门操作切换到所述非节气门操作。
根据本发明的第一、第四和第七方面中的每个方面，当催化剂温度低于预定值时，禁止非节气门操作且执行节气门操作。当催化剂的温度等于或高于预定值时，允许非节气门操作。在节气门操作期间从废气供给到催化剂的热能的量大于在非节气门操作期间的量。根据本发明的第一、第四和第七方面中的每个方面，因为节气门操作在催化剂预热时进行，催化剂可以快速被温热，这降低了废气排放。同样，在催化剂被足够地温热后，用于控制气缸内的进气量的操作立即切换到高效的非节气门操作。因此，提高了燃油效率。
根据本发明的第二、第五和第七方面中的每个方面，在催化剂温热控制期间执行节气门操作。当催化剂温热控制结束时，用于控制气缸内进气量的操作切换到非节气门操作。在节气门操作期间从废气供给到催化剂的热能的量大于在非节气门操作期间的量。根据本发明的第二、第五和第七方面中的每个方面，因为节气门操作在催化剂温热控制期间执行，催化剂温热控制的效率不降低。因此，催化剂可以被快速地温热，这降低了废气排放。同时，在催化剂温热控制结束后，用于控制气缸内的进气量的操作立即切换到高效的非节气门操作。因此提高了燃油效率。
根据本发明的第三和第六方面中的每个方面，在催化剂温热控制期间，如果确定车辆已开始行驶或将要开始行驶，则停止催化剂温热控制。因为由于催化剂温热控制导致的例如转矩波动的不便性可以在车辆开始行驶时避免，所以车辆可以平稳地开始操作。
根据本发明的第三和第六方面中的每个方面，当催化剂温热控制停止时，执行与第一催化剂温热控制不同的第二催化剂温热控制。因此，可以防止催化剂活化的延迟，这降低了废气排放。
附图说明
图1图示了用于描述本发明的第一实施例中的系统结构的视图；
图2图示了本发明的第一实施例中的可变气门系统的侧视图；
图3图示了示出当通过可变气门系统改变进气门的气门开启持续时间和气门升程量时的升程图的曲线图；
图4图示了用于描述本发明的第一实施例中的可变气门系统和VVT(可变气门正时)机构的控制内容的图；
图5图示了在本发明的第一实施例中进行的程序的流程图；和
图6图示了在本发明的第二实施例中进行的程序的流程图。
具体实施方式
首先，参考图1描述本发明中的系统结构。图1示出了本发明的第一实施例中的系统结构。如在图1中示出，系统包括内燃机6。内燃机6是多缸发动机。图1示出了多个气缸的一个的截面。内燃机6的每个气缸设有活塞8、燃烧室10、进气门12、排气门14、火花塞16、以及进气口18与排气口20。进气口18与排气口20可以连接到气缸内侧。进气门12开启/关闭以允许/中断进气口18和燃烧室10之间的气体流动。排气门14开启/关闭以允许/中断燃烧室10和排气口20之间的气体流动。
另外，内燃机6的每个气缸设有将燃油喷射到进气口18内的燃油喷射阀22。本发明不仅可以应用于进气口喷射内燃机，也可以应用于将燃油直接喷射到气缸内的直接喷射内燃机。
进气口18连接到进气通道30。空气滤清器32设置在进气通道30的上游侧端部。检测流过进气通道30的进气量的空气流量计33设置在空气滤清器32下游。进气通道30的下游部分分支为与各气缸对应的部分(进气口18)。稳压箱34设置在分支部分处，在该分支部分处进气通道30分支到与各气缸对应的这些部分。
节气门36设置在布置于进气通道30内的稳压箱34的上游。节气门36是由电机开启和关闭的电控节气门。节气门36设有检测节气门36的开启量的节气门位置传感器37。
排气通道40连接到排气口20。净化排气的催化剂42设置在排气通道40内。催化剂42设有检测催化剂42的温度的温度传感器44。
进气门12设有改变进气门12的气门正时的可变气门正时机构(后文中称为“VVT机构”)50。VVT机构50通过改变进气凸轮轴相对于正时齿轮的旋转位置来改变进气门12的气门开启周期的相位。VVT机构50由液压驱动。然而，VVT机构50在本发明的范围之外。因此现在将不对其进行详细描述。
排气门14设有VVT机构52，VVT机构52具有与VVT机构50相同的构造。VVT机构52改变排气门14的气门开启周期的相位。
进气门12设有改变进气门12的气门开启持续时间和气门升程量的可变气门系统56。可变气门系统56的结构将在下文中详细描述。
根据第一实施例的系统包括ECU(电控单元)60。ECU60连接到多种传感器，例如节气门位置传感器37和温度传感器44。ECU60也连接到多种致动器，例如用于火花塞16的致动器、燃油喷射阀22、VVT机构50、52和可变气门系统56。ECU60通过基于来自传感器的输出适当地驱动致动器来控制内燃机6的操作状态。
图2图示了可变气门系统56的侧视图。如在图2中示出，可变气门系统56设置在设置于进气凸轮轴120之上的驱动凸轮122和进气门12之间。可变气门系统56具有平行于进气凸轮轴120的控制轴132。包括蜗轮、蜗齿轮和电机的旋转驱动机构(未示出)设置在控制轴132的一个端部处。利用旋转驱动机构，可以适当地控制控制轴132的旋转位置。
在控制轴132的径向方向突出的控制臂162固定到控制轴132。连接臂164与控制臂162联接以绕销166可枢转。第一辊172和第二辊174布置在连接臂164的端部处以绕连接轴176可旋转。
枢转凸轮臂150被支承以绕控制轴132可枢转。摇臂110设置在枢转凸轮臂150下方。摇臂110的一个端部由液压间隙调节器106支承，且摇臂110的另一个端部接触进气门12的气门杆的端部。摇杆滚轮112可旋转地配合到摇臂110的中间部分。
当驱动凸轮122的凸轮鼻部压第一辊172时，第二辊174压枢转凸轮臂150的滑动表面156，因此枢转凸轮臂150向下移动，如在图2中示出。因此，枢转凸轮臂150的枢转凸轮表面152压摇杆滚轮112。然后，摇臂110移动以提升进气门12，即开启进气门12。
图2示出了可变气门系统56的状态，其中进气门12的气门开启持续时间和气门升程量是最大值。从图2中示出的位置开始在逆时针方向旋转控制轴132降低了进气门12的气门开启持续时间和气门升程量。在图2中示出的逆时针方向旋转控制轴132，使第一辊172和第二辊174向枢转凸轮臂150的端部移动，这降低了枢转凸轮臂150可以枢转的量。作为结果，降低了进气门12的气门开启持续时间和气门升程量。
图3图示了示出当通过可变气门系统56改变进气门12的气门开启持续时间和气门升程量时的升程图的曲线图。如在图3中示出，可变气门系统56改变气门开启持续时间和气门升程量，同时保持了进气门12的开启时间恒定。
然后将描述根据第一实施例的操作的概要。
在以上所述的系统的内燃机6中，用于控制气缸内的进气量的操作可以选择地在节气门操作和非节气门操作之间切换。在通常使用的火花塞点火内燃机中，通常进行节气门操作以控制气缸内的进气量。在节气门操作期间，气缸内的进气量通过控制节气门36的开启量来调节，而进气门12的气门开启持续时间和气门升程量保持恒定。
而在非节气门操作期间，节气门36保持全开。气缸内的进气量通过由可变气门系统56的操作改变进气门12的气门开启持续时间和气门升程量来调节。非节气门操作不会导致由于节气门36的开启量降低引起的损失。因此，泵损失可以显著地降低从而提高了效率。即，进行非节气门操作显著地提高了燃油效率。
具体地，使用根据第一实施例的可变气门系统56，气门开启持续时间(更精确地，气门关闭时间)和气门升程量被改变，而维持进气门12的开启时间保持恒定。因此，能在不使用VVT机构50的情况下进行实现很小的泵损失的操作。
当进行非节气门操作时，待燃烧的燃油量降低与效率的增加对应的量。因此，排气量降低且从废气供给到催化剂42的热能也减少。因此，如果当需要温热催化剂42时进行非节气门操作，则温热催化剂42所要求的时间与进行节气门操作时相比增加。当要求温热催化剂42的时间增加时，在催化剂42能满意地净化废气之前排放的废气的量增加，从而导致废气排放的增加。
根据第一实施例，在内燃机6起动后直至催化剂42的温度升高到活化温度前的时间期间，禁止非节气门操作且进行节气门操作，以防止这样的废气排放增加。在第一实施例中，催化剂42的活化温度例如是200℃。
图4图示了用于描述第一实施例中的可变气门系统56和VVT机构50的控制内容的图。在图4的下侧中指示的曲线示出了当内燃机6起动后包括内燃机6的车辆在预定行驶模式下行驶时车辆速度、发动机冷却剂温度和催化剂42的温度(在图4中称为“催化剂床温度”)的改变。
在图4中示出的例子中，当自内燃机6起动后经过了大致50秒时催化剂42的温度达到了活化温度。同时，当自内燃机6起动后经过了大致50秒时获得的发动机冷却剂温度显示了内燃机6尚未完全被温热。当内燃机6的温度低时因为润滑油的粘性低，难于操作由液压驱动的VVT机构50、52。在图4中示出的例子中，在内燃机6起动后需要大致170秒以充分地将内燃机6温热，以使VVT机构50、52处于可操作条件。
如上所述，利用可变气门系统56，VVT机构50在进行非节气门操作时不需要操作。即，根据第一实施例，非节气门操作可以在即使当内燃机6尚未充分温热时也无任何问题地进行。因此，在第一实施例中，当催化剂42的温度达到活化温度时，用于控制气缸内的进气量的操作从节气门操作切换到非节气门操作。以这样的切换操作，可以尽可能地在不干扰催化剂42的迅速活化的界限内提高燃油效率。
然后将详细描述第一实施例中的操作。图5是在第一实施例中由ECU60进行的程序的流程图，以实现以上所述的功能。程序在内燃机6起动后以预定时间间隔周期性地进行。在内燃机6起动后，根据另一个程序进行节气门操作。
在图5中示出的程序中，基于从温度传感器44的输出获得催化剂42的温度(步骤200)。然后，确定所获得的温度是否等于或高于活化温度(步骤202)。如果确定了催化剂42的温度未达到活化温度，则节气门操作继续(步骤204)。
另一方面，如果在步骤202中确定催化剂42的温度等于或高于活化温度，则进行非节气门操作来作为节气门操作的替代(步骤206)。
利用以上所述的程序，因为在催化剂42的温度尚未达到活化温度时进行节气门操作，所以充足量的废气流到催化剂42。因此，催化剂42的温度可以立即增加到活化温度，从而导致废气排放的降低。同样，用于控制气缸内的进气量的操作在催化剂42的温度达到活化温度后立即切换到高效的非节气门操作。因此，提高了燃油效率。
当大气温度极低或发动机以延长的时间怠速时，曾经充分地增加的催化剂42的温度可能再次降低到活化温度以下。即使在这样的情况中，在步骤202中也检测到了催化剂42的温度已降低到活化温度以下的事实，这是因为图5中示出的程序周期性地进行。然后，在步骤204中再次进行节气门操作。因此，催化剂42的温度可以再次迅速升高到活化温度。
在以上所述的第一实施例中，节气门36在非节气门操作期间保持全开。然而，在非节气门操作期间保持节气门36全开不是必需的。节气门36的开启量可以是略微低于全开量的预定值。在以上所述的第一实施例中，在非节气门操作期间，气缸内的进气量仅通过改变进气门12的气门开启持续时间和气门升程量来控制。然而，气缸内的进气量可以通过调节节气门36的开启量和改变进气门12的气门开启持续时间和气门升程量的组合来控制。例如，节气门36的开启量的调节和改变进气门12的气门开启持续时间和气门升程量(气门开启面积)之间的关系可以如下：节气门36的开启量可以与由可变气门系统56进行的可变操作同步地改变，使得流动通过进气通道30的空气量是气缸内的进气量可以由进气门12控制的范围内的值。换言之，本发明中的非节气门操作不限制为某种特定的操作，只要气缸内的进气量主要通过由可变气门系统56所进行的可变操作来控制即可。例如，气缸内的进气量可以结合调节节气门36的开度和由可变气门系统56进行的可变操作来控制。以下描述的第二实施例也具有此特征。
在以上所述的第一实施例中，催化剂42的温度通过使用温度传感器44实际测量获得。然而，催化剂42的温度也可以使用其他方式获得。可以获得与催化剂42的温度相关的值，例如内燃机6起动后的进气量累积值或燃油喷射量累积值(能量输入量)，且催化剂42的温度可以基于所获得的值来估计。以下描述的第二实施例也具有此特征。
在步骤202中使用的参考值可以是接近催化剂42的活化温度的值而作为催化剂42的准确活化温度的替代。
在以上所述的第一实施例中，可以进行用于促进催化剂42的温热的控制，例如可以延迟点火正时以增加废气的温度。
在以上所述的第一实施例中，温度传感器44在本发明的第一和第七方面中的每个方面中可以视作“温度检测部分”。同样，在本发明的第一和第七方面中的每个方面中，当ECU60分别进行步骤202、步骤204和步骤206时实现了“切换时间确定部分”、“节气门操作部分”和“非节气门操作部分”。
在后文中，将参考图4描述第一实施例中的用于进气门12的开启/关闭正时控制。在图4的上侧的图示出了进气门12的开启/关闭正时。如在图4的左上侧的图中所示，在从内燃机6起动直至催化剂42被活化的时段期间内，进气门12在活塞到达上止点(图4中的“TDC”)后开启。因此避免了气门重叠，且防止碳氢化合物(HC)流入到排气口20内。同样，进气门12基本上在活塞到达下止点(图4中的“BDC”)的同时关闭。因此，压缩冲程可以足够长。因此，可以使得气缸内的温度在压缩冲程结束时是高的，因此提高了可起动性。
如在图4的上部中间的图中示出，在从催化剂42被活化时直至内燃机6完全温热的时段期间，因为VVT机构50尚未操作，进气门12的气门开启时间与以上所述的时间相同，即进气门12在活塞达到上止点后开启。相比之下，进气门12的关闭时间由于可变气门机构56的操作而改变。非节气门操作通过改变进气门12的关闭时间进行。
如在图4的右上侧图中示出，在内燃机6完全温热后非节气门操作继续，且尚未操作的VVT机构50可以起动。如果进气门12的开启时间由于VVT机构50的操作而提前，则可以增加气门重叠持续时间，且可以进行内部EGR(废气再循环)。当进气门12的气门关闭时间由于VVT机构50的操作而延迟时，可以由惯性效应将空气吸入气缸，且在高发动机转速区域内提高容积效率。
然后，将参考图6描述本发明的第二实施例。如下将仅描述对于第二实施例特定的特征。根据第二实施例的系统的硬件构造在图1和图2中示出。在根据第二实施例的系统中，进行图6中示出的程序。
将描述对于第二实施例特定的特征。在第二实施例中，在内燃机6起动后，进行节气门操作且也进行催化剂温热控制。在催化剂温热控制中，点火正时被延迟。因此，废气的温度升高。作为结果，催化剂42可以迅速地温热。
当催化剂温热控制结束时，用于控制气缸内进气量的操作切换到非节气门操作。因此，燃油效率可以提高而不降低催化剂温热控制的效率。
如果点火正时延迟，则转矩波动范围可能扩大。因此，如果车辆开始行驶同时进行催化剂温热控制，则驾驶员可能感觉到不平顺的操作感觉。在第二实施例中，如果确定了车辆已开始行驶或将开始行驶，则催化剂温热控制停止以防止这样的不平顺的操作感觉。
当通过延迟点火正时的催化剂温热控制停止时，催化剂温热控制以与延迟点火正时不同的方法进行。更特定地，进行用于延迟排气门14的开启时间至活塞达到下止点后的时刻的控制。
然后，将详细描述在第二实施例中的操作。图6图示了在第二实施例中由ECU60进行的程序的流程图以实现以上所述的功能。一旦内燃机6起动后则执行程序。根据此程序，在内燃机6起动后，进行节气门操作(步骤210)。然后，催化剂温热控制开始(步骤212)。在催化剂温热控制中延迟点火正时。
然后，基于从温度传感器44的输出获得催化剂42的温度(步骤214)。然后，确定所获得的温度是否等于或高于活化温度(步骤216)。如果确定催化剂42的温度尚未达到活化温度，则确定车辆是否已开始行驶或将开始行驶(步骤218)。
在步骤218中，确定车辆是否已开始行驶或将开始行驶，例如通过如下已知的方法确定。可以基于来自车辆速度传感器的输出确定车辆是否已开始行驶。同样，在带有手动变速器的车辆的情况中，当传感器检测到离合器踏板压下或换档杆操作时，确定车辆将开始行驶。在带有自动变速器的车辆的情况中，当传感器检测到用于移动换档杆到驱动范围的操作时确定车辆将开始行驶。
如果在步骤218中得到否定的确定(即车辆尚未开始行驶且车辆将不开始行驶)，则再次进行步骤214，以此继续催化剂温热控制。在进行催化剂温热控制的同时，如果在步骤216中确定催化剂42的温度达到活化温度，则催化剂温热控制结束，且用于控制气缸内的进气量的操作切换到非节气门操作(步骤222)。在催化剂温热控制结束后立即将用于控制气缸内的进气量的操作切换到非节气门操作，从而可以降低由于催化剂42的快速活化导致的废气排放且可以提高燃油效率。
另一方面，如果在步骤218中确定车辆已开始行驶或将开始行驶，则催化剂温热控制停止且点火正时返回到正常点火正时(步骤224)。因此，当车辆开始行驶时抑制了转矩波动，且可以防止不平顺的操作感觉。
如果在步骤218中确定车辆已开始行驶或将开始行驶，则用于控制气缸内的进气量的操作切换到非节气门操作(步骤226)。利用此切换操作，在所要求的燃油量大于怠速期间的燃油量的车辆开始行驶后的期间，可以连续地进行高效的非节气门操作。作为结果，燃油效率可以进一步提高。
如果确定车辆已开始行驶或将开始行驶，则在催化剂温热控制期间，排气门14的操作时间被延迟而作为延迟点火正时的替代(步骤228)。更特定地，设置在排气侧的VVT机构52操作，且排气门14开启的相位被延迟，使得排气门14在活塞到达下止点后开启。利用此操作，排气门14在排气冲程的前半周期内保持关闭。在该前半周期期间，气缸内的燃烧过的气体被压缩且然后排出到排气通道40中。因此，排气的温度升高。因此，由于催化剂温热控制的停止，温度尚未达到活化温度的催化剂42可以被快速地温热。
在步骤228的催化剂温热控制中，排气门14的开启时间可以被延迟而作为延迟点火正时的替代。可替选地，在步骤228中，在催化剂温热控制中可以进行另一个操作，例如可以增加燃油喷射量。
在以上所述的第二实施例中，在本发明的第二和第八方面中的每个方面中，当ECU60进行步骤210时实现“节气门操作部分”。同样，在本发明的第二和第八方面中的每个方面中，当ECU60进行步骤222或步骤226时实现“非节气门操作部分”。在本发明的第二和第八方面中的每个方面中，当ECU60进行步骤212时实现“催化剂温热部分”。另外，在本发明的第二和第八方面中的每个方面中，当ECU60进行步骤220或步骤222时实现“切换部分”。
在以上所述的第二实施例中，在第三方面中，当ECU60分别进行步骤218、步骤224和步骤228时实现“车辆行驶开始确定部分”、“停止部分”和“第二催化剂温热部分”。
本发明不限制于以上所述的实施例。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的控制设备，包括：设置在所述内燃机的进气通道内的节气门；节气门操作部分，该节气门操作部分执行节气门操作，该节气门操作用于通过调节所述节气门的开启量来控制气缸内的进气量；和设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂，其特征在于包括：
可变气门系统，该可变气门系统改变所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个；
非节气门操作部分，该非节气门操作部分执行非节气门操作，该非节气门操作用于通过操作所述可变气门系统来控制所述气缸内的进气量；
检测或估计所述催化剂的温度的温度检测部分；和
切换时间确定部分，当所述催化剂的温度低于预定值时该切换时间确定部分禁止所述非节气门操作，且当所述催化剂的温度等于或高于所述预定值时该切换时间确定部分允许所述非节气门操作。
2.一种用于内燃机的控制设备，包括：设置在所述内燃机的进气通道内的节气门；节气门操作部分，该节气门操作部分执行节气门操作，该节气门操作用于通过调节所述节气门的开启量来控制气缸内的进气量；和设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂，其特征在于包括：
可变气门系统，该可变气门系统改变所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个；
非节气门操作部分，该非节气门操作部分执行非节气门操作，该非节气门操作用于通过操作所述可变气门系统来控制所述气缸内的进气量；
第一催化剂温热部分，当所述催化剂需要被温热时，该第一催化剂温热部分在所述节气门操作期间执行第一催化剂温热控制；和
切换部分，当所述第一催化剂温热控制结束时，该切换部分将用于控制所述气缸内的进气量的操作从所述节气门操作切换到所述非节气门操作。
3.根据权利要求2所述的用于内燃机的控制设备，其特征在于进一步包括：
车辆行驶开始确定部分，该车辆行驶开始确定部分确定包括所述内燃机的车辆是否已开始行驶或将要开始行驶；
停止部分，如果在所述第一催化剂温热控制期间确定所述车辆已开始行驶或将要开始行驶，则该停止部分停止所述第一催化剂温热控制；和
第二催化剂温热部分，当所述第一催化剂温热控制停止时，该第二催化剂温热部分将用于控制所述气缸内的进气量的所述操作从所述节气门操作切换到所述非节气门操作，且执行与所述第一催化剂温热控制不同的第二催化剂温热控制。
4.一种用于内燃机的控制方法，其中至少执行节气门操作，在该节气门操作中，通过调节设置在所述内燃机的进气通道内的节气门的开启量来控制气缸内的进气量，其特征在于包括：
检测或估计设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂的温度；和
当所述催化剂的温度低于预定值时，禁止非节气门操作，该非节气门操作用于通过调节所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个来控制所述气缸内的进气量；且当所述催化剂的温度等于或高于所述预定值时，允许所述非节气门操作。
5.一种用于内燃机的控制方法，其中至少执行节气门操作，在该节气门操作中，通过调节设置在所述内燃机的进气通道内的节气门的开启量来控制气缸内的进气量，其特征在于包括：
当设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂需要被温热时，在所述节气门操作期间执行第一催化剂温热控制；和
当所述第一催化剂温热控制结束时，将用于控制所述气缸内的进气量的操作从所述节气门操作切换到非节气门操作，该非节气门操作用于通过调节所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个来控制所述气缸内的进气量。
6.根据权利要求5所述的用于内燃机的控制方法，其特征在于进一步包括：
确定包括所述内燃机的车辆是否已开始行驶或将要开始行驶；
如果在所述第一催化剂温热控制期间确定所述车辆已开始行驶或将要开始行驶，则停止所述第一催化剂温热控制；和
当所述第一催化剂温热控制停止时，将用于控制所述气缸内的进气量的操作从所述节气门操作切换到所述非节气门操作，且执行与所述第一催化剂温热控制不同的第二催化剂温热控制。
7.一种用于内燃机的控制设备，包括：
设置在所述内燃机的进气通道内的节气门；
可变气门系统，该可变气门系统改变所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个；
节气门操作部分，该节气门操作部分执行节气门操作，该节气门操作用于通过调节节气门的开启量控制气缸内的进气量；
非节气门操作部分，该非节气门操作部分执行非节气门操作，该非节气门操作用于通过操作所述可变气门系统来控制所述气缸内的进气量；
设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂；
检测或估计所述催化剂的温度的温度检测部分；和
切换时间确定部分，当所述催化剂的温度低于预定值时该切换时间确定部分禁止所述非节气门操作，且当所述催化剂的温度等于或高于所述预定值时该切换时间确定部分允许所述非节气门操作。
8.一种用于内燃机的控制设备，包括：
设置在所述内燃机的进气通道内的节气门；
可变气门系统，该可变气门系统改变所述内燃机的进气门的气门开启持续时间和气门升程量中的至少一个；
节气门操作部分，该节气门操作部分执行节气门操作，该节气门操作用于通过调节节气门的开启量控制气缸内的进气量；
非节气门操作部分，该非节气门操作部分执行非节气门操作，该非节气门操作用于通过操作所述可变气门系统来控制所述气缸内的进气量；
设置在所述内燃机的排气通道内的催化剂；
第一催化剂温热部分，当所述催化剂需要被温热时，该第一催化剂温热部分在所述节气门操作期间执行第一催化剂温热控制；和
切换部分，当所述第一催化剂温热控制结束时，该切换部分将用于控制所述气缸内的进气量的操作从所述节气门操作切换到所述非节气门操作。
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