CN101619678A - 内燃机的起动控制装置 - Google Patents

Abstract

一种内燃机的起动控制装置，该起动控制装置包括：起动单元，其摇动内燃机曲轴以在打开和关闭进气阀的同时起动内燃机；可变阀机构，其能够改变进气阀的关闭时刻；以及控制单元，其控制所述可变阀机构，以便在所述起动单元摇动曲轴的同时提前进气阀的关闭时刻。

Description

内燃机的起动控制装置

背景技术

本发明涉及一种内燃机的起动控制装置，其响应于起动请求，通过转动曲轴来执行起动。

当起动装置响应于由在诸如点火开关或者推动开关的起动开关上的操作所发出的起动请求而被启动的时候，安装在汽车(车辆)上的往复式发动机(内燃机)通过转动曲轴而被起动。

正常地，在发动机中，为了减小起动时的负载，通过将进气阀的关闭时刻设定为朝着与压缩冲程的下止点分离的上止点分开的时刻，降低了有效压缩率并且减少了负载。

近年来，通过使用可变阀门机构来设定进气阀的该阀关闭时刻，该可变阀门机构改变进气阀的打开和关闭时刻。

在极其低的环境温度下的发动机的起动特性是需要的。此外，近年来，在使用诸如不易点火的酒精混合燃料(混合燃料)的具有不同燃料特性的燃料而不是诸如汽油的正常燃料的情况下，起动特性是需要的。

然而，酒精混合燃料比正常燃料(汽油)更难蒸发。因此，利用现有技术进气阀的关闭阀门时刻的设定，发动机很难起动。尤其地，在每次供给燃料的时候，酒精混合燃料的燃料混合率改变，因此较差的起动特性也变化。

因此，需要不仅适应于正常燃料而且适应于酒精混合燃料(0至100％)的起动特性。

因此，如在JP-A2007-198308中所述，浓度传感器设置在汽车(车辆)的燃料缸内部，并且采用改变进气阀的关闭时刻的可变阀门机构，而且当起动发动机的时候，根据从浓度传感器检测的在储罐中的燃料的酒精浓度所获得的燃料混合率，通过可变阀门机构将进气阀的阀门关闭时刻改变(提前)为在下止点侧上的目标阀门关闭时刻。这是在使得环境具有较高的内部气缸温度(通过增加气缸的实际压缩率)，即，通过改变进气阀的阀关闭时刻使燃料在气缸内部容易燃烧的环境时，通过转动曲轴来起动发动机的技术。

根据该技术，提前了进气阀的关闭时刻，增加了气缸的实际压缩率，并且内部气缸温度上升，因此很容易点燃燃料。

然而，在燃料缸中的酒精浓度在每次添加酒精燃料的时候都是变化的。此外，在很多情况下，用于起动发动机的从燃料缸到发动机的燃料线中的燃料，实际上具有与供给燃料时不同的燃料混合率，并且当起动发动机的时候，在酒精混合燃料被注入到气缸中时的该酒精混合燃料的燃料混合率是未知的。

根据JP-A-2007-198308中所述的技术，当该燃料混合率是未知时，进气阀的阀关闭时刻被提前到根据在燃料缸中的酒精浓度而设定的阀关闭时刻，因此，发动机起动特性不可避免的变得很不可靠。此外，根据在JP-A-2007-198308中所述的技术，在改变进气阀的阀关闭时刻以后执行转动曲轴(cranking)，因此，在起动时的负载很大，并且失去了用于减少负载的原始测定。此外，根据JP-A-2007-198308中所述的技术，分别地需要用于检测诸如检测酒精浓度的酒精混合燃料的燃料混合率的传感器，而这除了不可靠性之外还增加了成本负担。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种内燃机的起动控制装置，即使在通过不需要传感器的简单控制来使用混合燃料的情况下，该起动控制装置也可以提高起动特性。

本发明的另一个目的是提供一种内燃机的起动控制装置，即使在使用具有难以点燃的燃料特性的燃料的情况下，该起动控制装置也可以可靠地执行起动。

为了达到上述目的，根据本发明，提供一种内燃机的起动控制装置，该起动控制装置包括：

起动单元，其摇动内燃机曲轴以在打开和关闭进气阀的同时起动该内燃机；

可变阀机构，其能够改变进气阀的关闭时刻；以及

控制单元，其控制可变阀机构，以便在所述起动单元摇动曲轴的同时提前所述进气阀的关闭时刻。

控制单元可以设定一阈值，用于判定所述控制单元是否控制可变阀机构以便在所述起动单元摇动曲轴的同时提前进气阀的关闭时刻。当起动单元摇动曲轴的时间周期的长度超过该阈值的时候，控制单元控制可变阀机构，以便提前进气阀的关闭时刻。

进气阀的关闭时刻能够以数量增加的相控方式(phased manner)而提前。

可变阀机构在保持进气阀的打开时刻基本恒定的同时，可以改变进气阀的关闭时刻。

所述起动装置还可以包括：检测单元，其检测用于内燃机的燃料的特性；以及设定单元，其基于由检测单元检测的燃料的特性来设定用于起动的临时关闭时刻。控制单元可以控制可变阀机构，以便在起动单元摇动曲轴的同时，基于所述用于起动的临时关闭时刻使进气阀的关闭时刻提前。

所述检测单元可以检测在内燃机驱动过程中的燃料的特性。设定单元可以在内燃机驱动过程中，基于由检测单元检测的燃料的特性来设定用于起动的临时关闭时刻。当内燃机停机时，控制单元可以控制可变阀机构，以将进气阀的关闭时刻改变为该用于起动的临时关闭时刻。控制单元可以具有一阈值，其用于判定该控制单元是否控制可变阀机构的阈值以便在起动单元摇动曲轴的同时提前进气阀的关闭时刻。在内燃机停机之后，可以将进气阀的关闭时刻设定为所述用于起动的临时关闭时刻，并且当起动单元摇动曲轴期间的时间周期超过了该阈值的时候，进气阀的关闭时刻可以被从所述用于起动的临时关闭时刻提前。

检测单元可以检测在内燃机驱动期间燃料的特性。设定单元可以在内燃机驱动期间基于检测单元所检测的燃料的特性来设定用于起动的临时关闭时刻。控制单元可以具有一阈值，用于判定控制单元是否控制可变阀机构以便在起动单元摇动曲轴的同时将进气阀的关闭时刻提前。当起动单元摇动曲轴的时间周期的长度超过了该阈值的时候，可以将进气阀的关闭时刻设定为所述用于起动的临时关闭时刻，并且将进气阀的关闭时刻从该用于起动的临时关闭时刻提前。

起动控制装置还可包括：状态检测单元，其检测涉及燃料的点火的内燃机的状态。控制单元可以根据燃料的特性以及内燃机的状态来改变进气阀的关闭时刻的提前程度。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施例的起动控制装置的控制系统、以及部分气缸头的视图；

图2是用来描述安装在发动机中的可变阀机构的特性的示意图；

图3是用来描述起动控制装置的控制的流程图；

图4是用于描述当发动机起动的时候，在曲轴摇动期间进气阀的时刻提前；

图5是描述作为本发明第二实施例的一部分的具有不同形式的可变阀机构的透视图；

图6是用于描述通过相同的可变阀机构，在发动机摇动曲轴期间的进气阀的时刻提前；

图7是描述作为本发明第三实施例的一部分的具有不同形式的可变阀机构的透视图；

图8是用于描述通过相同的可变阀机构，在发动机摇动曲轴期间的进气阀的时刻提前；

图9是示出了本发明的第四实施例的起动控制装置的控制系统、以及部分气缸头的视图；

图10是用于描述涉及起动控制装置的进气阀的目标值设定的控制的流程图；

图11是用于描述涉及起动控制装置的进气阀的时刻提前的控制的流程图；

图12是描述作为本发明的第五实施例的一部分的起动控制装置的控制的流程图；以及

图13是描述作为本发明的第六实施例的一部分的起动控制装置的控制的流程图；

具体实施方式

下文中，将基于图1至图4所示的第一实施例来描述本发明。

图1示意性地示出了内燃机，诸如可以使用酒精混合燃料(混合燃料)的往复式SOHC发动机1的一部分，以及同一个发动机1的控制系统。

首先，描述发动机1，在图1中，参考数字2表示气缸体，而参考数字3表示安装在气缸体2的上部上的气缸头。在这些的气缸体1中，形成气缸4(仅为部分示出)。在气缸4内部，安装活塞4以便往复运动。该活塞6经由连杆7和曲轴销8连接到设置在气缸体2的下部上的曲轴轴9。

在气缸头2的下表面中，形成燃烧室11。在燃烧室11的两侧上，形成进气口12和排气口13。连接到进气口12的进气歧管14具有用于注入燃料的燃料注入阀15。进气口12具有进气阀17，而排气口13具有排气阀18。在燃烧室11的中心处，设置了火花塞19。在气缸头2的上部上，经由保持部件23可旋转地设置具有进气凸轮20和排气凸轮21二者的凸轮轴22。该凸轮轴22通过从曲轴轴9传递的轴输出而被驱动。

在阀之中，将改变进气阀17的关闭时刻的可变阀机构25配合到进气阀17上。将摇臂26配合到排气阀18上，该摇臂26遵循正常初始阀特性，即，排气凸轮21的位移，在预定时刻驱动且打开并且关闭排气阀18。

在这里，将描述可变阀机构25。该机构25使用这样一种结构(连续升程可变阀机构)，其可以通过使得恰好设置在进气凸轮17上方的中心摇臂30、恰好设置在上述中心摇臂30上方的摆动凸轮40以及设置在邻近该摆动凸轮40的进气阀17上的进气摇臂50相结合，而连续地改变阀升程与打开和闭合时刻这二者。

换句话说，该中心摇臂30是响应于进气凸轮20的位移而上下运动的零部件。具体地，该中心摇臂30包括例如具有L形形状的臂部分31以及设置在该臂部分31的中间处的滑动滚子32，并且在这些零部件之间，滑动滚子32与进气凸轮17的凸轮面滚动接触。从臂部分31水平延伸的臂端部分31a支撑在控制轴34的外周部分上，该控制轴34可旋转地支撑在气缸头2的进气阀17侧。因此，进气凸轮20的凸轮位移被滑动滚子32传递到在上侧的摆动凸轮40，此外，绕着作为支点的臂端部分31a的端摆动臂部分31的位移。当中心控制轴34转动并且位移的时候，中心摇臂30在与凸轮轴22的中心轴线交叉的方向上(时刻提前(timing advance)和时刻滞后(timing delay)方向)移动，同时改变与进气凸轮20的滚动接触位置。

摆动凸轮40具有朝着摇臂50侧伸出的一个端部，以及支撑在支撑抽41上的在相反侧上的另一个端部，该支撑轴41设置在气缸头2上以便旋转。在一个端部的端面上，形成了推动并且移动摇臂50的凸轮表面42。在较低的部分上，设置滑动滚子43，其与形成在从中心摇臂30向上延伸的臂端部分31b的端上的斜面35相接触。因此，当驱动中心摇臂30的时候，摆动凸轮40绕着支撑轴41作为支点摆动。当中心摇臂30与进气凸轮20的滚动接触位置由于控制轴34的转动位移而变化时，摆动凸轮40的位态改变(倾斜)。

摇臂50包括臂元件51，该臂元件51通过利用控制轴34作为摇臂轴而被转动和位移。臂元件51的一个端部具有调节螺纹部分52，其推动并移动进气阀17的端部，而臂元件的另一个端部具有滚针53，其与摆动凸轮40的凸轮表面42滚动接触。因此，当摆动凸轮40摆动的时候，滚针53由凸轮表面42推动或者返回。因此，摇臂50绕着控制轴34作为支点摆动，以打开和关闭进气阀27。

这里，凸轮表面42形成为使上面部分侧是对应于进气凸轮20的基圆的基圆部分，而下面部分侧是与所述基圆部分相连续的升程部分，并且当中心摇臂30的滑动滚子32通过控制轴34的转动位移而在时刻提前方向或者时刻滞后方向位移的时候，摆动凸轮40的位态变化，而且滚针53在其上滚动的凸轮表面的区域变化，并且其中滚针53摆动到的基部与所述升程部分的比率发生变化。根据由于在时刻提前方向上的相变和在时刻滞后方向上的相变而导致的所述基部与升程部分的比率的这种变化，进气阀17的阀升程量从根据进气凸轮20的顶凸轮轮廓的低升程连续变化为根据从进气凸轮20的顶部到基端部分的整个凸轮轮廓的高升程。同时地，进气阀17的打开和关闭时刻改变，以便阀关闭时刻比阀打开时刻改变的更多。

换句话说，如图2所示，通过可变阀机构25，进气阀17的阀升程量从低升程V1连续地变化到高升程V7。与此同时，阀关闭时刻连续地变化，同时阀打开时刻基本保持为恒定。

驱动控制轴34的诸如电机60的驱动器连接于诸如ECU61的控制器(例如，由微型计算机构成)。该ECU61还连接于燃料注入阀15和火花塞19等。在ECU61中，提前设定驱动发动机1所需要的信息(对照表，等等)，例如根据发动机的驱动状态的点火时刻、燃料注入量、燃料注入时刻和进气阀控制量，并且根据从ECU61进入的发动机1的驱动状态(例如，车辆速度、发动机转子的数目以及加速器打开等)，来控制点火时刻、燃料注入量、燃料注入时刻以及阀升程以及进气阀17的打开和关闭时刻。

发动机1具有起动控制装置65，其包括ECU61、可变阀机构25以及驱动并且旋转曲轴轴的起动器，诸如电机67。当响应于诸如连接于ECU61的推动开关66的起动开关上的打开操作而输出起动请求信号的时候，起动控制装置65通过开动电机67而摇动发动机1的曲轴，并且利用适合于起动的点火时刻、燃料注入量、注入时刻以及用于起动的(进气阀)正常打开和关闭时刻来起动发动机。

该起动控制装置65执行提高发动机1的起动性能的控制，以及上述控制(发动机控制)。作为这种控制，在对发动机1使用难以点火的混合燃料，诸如酒精混合燃料的情况下，或者在将发动机1用于具有极低的温度的环境中的情况下，采用用于实现高起动性能的控制。

在这种控制中，在用于起动发动机的曲轴摇动期间，进气阀17的关闭时刻通过可变阀机构25而提前。

详细地说，在ECU61中设置阈值，该阈值用于判定该时间是否为在曲轴摇动期间提前进气阀17的阀关闭时刻的时刻。例如，将其设置为预定时间值t，并且例如，判定曲轴摇动时间的长度是否已经超过了该预定时间值t。

这里，作为预定时间值t，使用当在使用正常燃料(例如，汽油)的情况下，燃料点火并且发动机1起动的时候的时间值，并且判定当前从燃料注入阀15注入的燃料是否比正常燃料更难点火。因此，并没有将阈值限定为曲轴摇动时间的长度，而且也可以使用发动机的燃烧周期数目以及带来相同结果的曲轴旋转的变化值(由曲轴角度传感器获得的角速度)。

在ECU16中，当曲轴摇动时间的长度超过所述阈值，即，这里的预定时间值t的时候，通过开动可变阀机构25的电机60而对进气阀17的关闭时刻的提前的控制被设定。具体地，设定以预定值增加的相控方式，对进气阀17的关闭时刻的提前的控制。通过这种控制，在曲轴摇动期间，直到发动机1起动为止，进气阀17的关闭时刻逐步被提前，以便以相控方式增加气缸的实际压缩率。换句话说，即使当使用难以点火的燃料或者即使在燃料难以点火的环境中，燃料也能够轻松地点火。图3示出了这种控制的流程图。

接下来，将参考该流程图说明发动机1的起动的情况。

现在，例如，假设推动开关66已经打开并且已经输出了起动请求信号。在此时，进气阀17的打开和关闭时刻设置为适合于利用正常燃料的发动机起动(阀关闭时刻从压缩冲程的下止点朝着上止点(TDC)大大地分离)(见图4)。

从这种状态，ECU61开动燃料注入阀15、火花塞19以及电机67，以使发动机1曲轴摇动。然后，在曲轴摇动开始时，类似于正常起动，进气阀17根据图4中的粗线α所示的升程曲线打开和关闭，即，通过将从压缩冲程的下止点朝着上止点大大地分离的端设定为阀关闭时刻来打开和关闭。排气阀19根据图4中的虚线所示的排气凸轮20的升程曲线而打开和关闭。

在这里，如在步骤S1中所示，ECU61判定该曲轴摇动时间的长度是否超过了所述阈值。作为所述阈值，使用由正常燃料(汽油)起动发动机所花费的时间。当在正常环境中使用正常燃料的时候，操作依序前进到步骤S2和步骤S3，并且发动机1仅仅通过在被设定为该时间的预定时间值t内摇动曲轴而起动。

此时，假设发动机1所要使用的燃料不是正常燃料，而是其燃料混合率难以确定的诸如酒精混合燃料的混合燃料。此外，假设发动机处于具有极低温度的环境中(点火困难)。在这种条件下，燃料在汽缸内不能被充分气化，因此发动机不能起动。

在点火困难的条件下，发动机1的曲轴摇动时间变得更长，并且超出了预定时间值t。然后，ECU61判定在当前条件下不能进行起动，并且遵循常规路径从步骤S1到达步骤S4。

然后，通过开动电机60控制可变发控制机构25，ECU61将进气阀17的关闭时刻提前了一预订量。详细地，如图4中的箭头所示，改变进气阀17的打开和关闭特性，因此尽管阀关闭时刻被保持为大致恒定，阀关闭时刻也靠近压缩冲程的下止点中心一预定量。当阀关闭时刻接近压缩冲程的下止点中心的时候，气缸的实际压缩率增加，并且升高了气缸内部的温度。因此，在气缸内部实现了燃料较易于气化的环境。

由于这种环境，提升了难以点火的混合燃料的气化，并且燃料从首次爆燃变化为完全爆燃状态。根据该完全爆燃的连续性，ECU61判定发动机已经起动(步骤S3)，并且终止起动控制。

另一方面，即使在进气阀17的变化的关闭时刻，除非起动被确认，处理过程返回至从步骤S1起动的常规路径。然后，ECU61控制可变阀机构25，以再一次将进气阀17的关闭时刻提前所述预订量。

以相控方式执行该时刻提前，直至确认了发动机的起动。换句话说，在曲轴摇动期间的后面阶段，除非确认了发动机的起动，否则根据图4所示的细线β的升程曲线以相控方式连续地提前进气阀17的关闭时刻，直到该关闭时刻靠近压缩冲程的下止点中心。在此期间，连续地增强了使得燃料在气缸内部易于气化的环境(气缸内部温度升高：极好)。

因此，在曲轴摇动期间的后面阶段，即使当使用使其难以起动的诸如酒精混合燃料的混合燃料，或者即使在具有极低温度的环境下，也提升了燃料的气化并且发动机1起动。

因此，即使使用使其难以起动的燃料或者即使在具有极低温度的环境下，发动机1也能够可靠地起动。具体地，起动控制实际上是用于将被供给到气缸的燃料，因此，即使当酒精混合燃料的燃料混合率改变的时候，也可以可靠地起动发动机1。

因此，可以提高发动机的起动性能。尤其当使用其燃料混合率变化难以掌握时，其是优选的。此外，防止了曲轴摇动时间被不必要地加长，因此，可以减少起动燃料。此外，通过在曲轴摇动期间简单地提前进气阀17的关闭时刻，直至确认了燃料完全爆燃，可以简单地执行起动控制。此外，当开始曲轴摇动的时候，进气阀17的阀关闭时刻可以与其以往相同，因此降低了起动负载，并且没有必要牺牲能实现易于起动的特性。此外，不需要传感器，因此，成本负担也很小。而且，在曲轴摇动期间开始的时候，即使当进气阀17与过去相比被改变为较迟关闭侧，也能够确保起动性能，因此实现了根据进气阀17的延迟关闭的米勒循环，并且可以减小发动机的燃料消耗。

具体地，作为可变阀机构25，采用当在保持阀打开时刻基本恒定的同时，改变进气阀17的阀关闭时刻的机构，可以有效地提高气缸内部的实际压缩率，因此，可以有效地提升气缸内部的温度，并且实现发动机的高起动性能。

作为起动控制，采用这样一种控制，其中设置一阈值，该阈值用于判定阀关闭时刻将被提前，并且当曲轴摇动时间的长度超过该阈值的时候，进气阀17的阀关闭时刻被提前，因此只有当该时刻必须被提前时，可以将进气阀17的关闭时刻提前，并且可以执行有限的时刻提前控制。此外，通过以相控方式提前进气阀17的时刻，尽管燃料使其难以起动或者具有极低温度的环境，发动机1也能够更可靠地起动。

图5和图6示出了本发明的第二实施例。

在本实施例中，不用如第一实施例中的连续改变阀升程和阀打开与关闭时刻二者的连续升程可变阀机构，而是使用连续改变进气阀8的相位的连续相位可变阀机构70(应用于DOHC发动机)。

换句话说，在该机构70中，例如在具有进气凸轮链轮(sprocket)72的短气缸状壳体73的内部设置提前燃烧室74和延迟燃烧室75，并且在这些提前燃烧室74和延迟燃烧室75之间，设置了连接于进气凸轮轴22a的叶片，并且通过施加液压而将该叶片位移至延迟燃烧室74或者提前燃烧室75，进气凸轮20的相位被延迟或提前。

如图6所示，通过利用该连续相位可变阀机构70，在发动机的曲轴摇动期间，通过将进气阀17的相位从在曲轴摇动期间开始时的粗线α改变为在曲轴摇动期间的后面阶段的细线β，可以提前进气阀17的关闭时刻。

图7和图8是示出了本发明的第三实施例。

在本发明实施例中，作为可变阀机构，使用连续地改变进气阀17的阀打开时刻的连续阀打开周期可变阀机构80(应用于DOHO发动机)。

通过将进气凸轮轴10的恒定旋转改变为非恒速旋转，该机构80连续地改变进气阀17的阀打开周期。

换句话说，在该机构80中，具有进气凸轮的凸轮鼻端(lobe)82被旋转配合到进气凸轮轴22a的外周表面上。使用简谐环(harmonicring)83通过非恒速机构84以预定周期在速度上改变该凸轮轴22a的旋转，并且该凸轮轴22a的旋转被传递到凸轮鼻端82。然后，通过用简谐齿轮85控制简谐环83的偏心相位，连续地改变进气凸轮29通过进气阀17的基端部分的速度。

如图8所示，通过使用该连续阀打开周期可变阀机构80，在发动机的曲轴摇动期间，例如，通过将进气阀17的阀打开时刻从在曲轴摇动期间开始时的粗线α改变为在曲轴摇动期间的后面阶段的细线β，可以提前进气阀17的关闭时刻。

根据上述实施例，当起动内燃机的时候，进气阀的关闭时刻被从正常阀关闭时刻逐渐连续地提前，直至起动为止，因此，在气缸内部，获得了更易于点火的条件(实际压缩率：优异)，这种条件甚至能够处理难以点火的燃料和使内燃机难以起动的状态。

因此，即使使用酒精混合燃料或者即使在具有极低温度的环境下，能够可靠地起动发动机。此外，也可以减小在发动机起动的时候的负载增加。这对于其燃料混合率变化难以控制的混合燃料尤其适合。

此外，可以通过简单地提前进气阀的关闭时刻来确保起动特性，而无需传感器，并且这很容易控制而且成本负担很小。

只有当该时刻必须提前时，才能够提前进气阀的阀关闭时刻。

此外，按照以预定量增加的相控方式来执行进气阀的时刻提前，因此，尽管具有难以点燃的燃料或者尽管在具有非常低的温度的环境下，发动机也能够更加可靠地起动。

可以有效地提高气缸内部的实际压缩率，并且可以有效地升高气缸内部温度。

下文中，将参考图9至图11所示的第四实施例来描述本发明。

在图9中，与在上述实施例中相同的部件被赋予相同的参考数字，并且省略对其的描述。

如上所述，起动控制装置65也执行用于提升发动机1的起动特性的控制，并且作为这种控制，采用这样一种控制，其即使在将难以点燃的诸如酒精混合燃料的混合燃料用于发动机1的情况下，或者在将发动机1应用于具有极低温度的环境中的情况下都能够带来高起动特性。在这种控制中，当在摇动曲轴的过程中，基于适合于燃料特性的阀关闭时刻起动发动机的时候，通过可变阀机构25来提前进气阀17的关闭时刻。

在这种情形中，例如，使用这样一种技术，其中当停止发动机的时候，在将进气阀17的关闭时刻调整为适合于燃料特性的用于起动的临时关闭时刻的时候，发动机1停机。然后，在发动机下一次起动的时候，从该用于起动的临时关闭时刻开始摇动曲轴，并且当要求时刻提前的时候，进气阀17的阀关闭时刻从用于在曲轴摇动期间起动的临时关闭时刻提前。

具体地，作为将进气阀17的阀关闭时刻调整为用于起动的阀关闭时刻所需要的零部件，使用下面的零部件。

即，ECU61具有燃料特性检测功能62，作为用于检测燃料特性的检测单元。该功能检测例如从发动机驱动期间的点火时刻值被供给到气缸中的燃料的燃料特性。例如，在酒精混合燃料的情况下，该酒精燃料的混合率越高，其越难被点燃，因此，点火时刻表现出将该点火时刻被延迟为晚于正常点火时刻的一种性质。燃料特性检测功能62间接地检测燃料特性，例如，在酒精混合物的情况下，在驱动期间燃料从点火时刻具有的酒精浓度。此外，ECU61具有用于起动的阀打开和关闭时刻设定功能63，其在从所检测的点火时刻起动的时候，临时设定用于进气阀的起动的阀关闭时刻。而且，ECU21具有用于控制可变阀机构24的时间调节功能64，以便在发动机停机的时候将进气阀17的关闭时刻设定为用于起动的临时关闭时刻，并且在设定了适合于燃料特性的进气阀17的临时打开和关闭时刻之后，对发动机1执行燃料切断或者点火切断，并且发动机停机。

从进气阀17的用于起动的阀关闭时刻提前阀关闭时刻所必需的零部件如下。

即，在ECU61中，设定了一阈值，该阈值在用于发动机起动的曲轴摇动期间用于判定进气阀17的阀关闭时刻是否将被提前。其被设定为预定时间值t，例如，基于曲轴摇动时间的长度是否超过一特定预定值t1来做出该判定。

在这里，当燃料被点火而且发动机1起动时的平均时间值被用作所述预定时间值t，并且用来判定从当前燃料注入阀15注入的燃料是否难以被点燃。因此，该阈值并没有被限定于曲轴摇动周期的值，而且也可以将实现相同作用的发动机燃烧周期的数目或者曲轴旋转的变化值(由曲轴转角传感器获得的角速度)作为所述阈值。

在ECU61中，当曲轴转动周期超过所述阈值的时候，也就是，这里当曲轴转动周期的长度超过了所述预定时间值t的时候，设定了通过在曲轴转动期间开动可变阀机构25的电机60而提前进气阀17的关闭时刻的控制。例如，进气阀17的关闭时刻安装后以增加预定数量的相控方式被提前。通过这种控制，进气阀17的阀关闭时刻从在曲轴转动期间用于起动的临时关闭时刻被逐渐提前，直到起动发动机1为止，并且气缸的实际压缩率被逐步改善。

图10和图11示出了这种控制的流程图。图11示出了直到发动机1停机为止所执行的控制，而且图11示出了直到发动机起动为止所执行的控制。

现在假设已经关闭推进起动开关66并且已经输出了停止请求信号，描述用于停止发动机1的驱动的图10的流程图。

然后，首先，通过使用燃料特性检测功能62，ECU61从利用当前燃料驱动的点火时间值等等来检测作为当前燃料的起动条件的燃料特性，所述当前燃料诸如为正常燃料或者酒精燃料。在酒精混合燃料的情况下，检测酒精燃料的混合率和酒精浓度。然后，通过用于起动的阀打开和关闭时刻设定功能63，ECU61从所检测的燃料特性中临时地判定用于起动的阀关闭时刻，并且如在步骤T1中那样将其设定为进气阀17的阀关闭时刻的目标值。随后，处理过程前进到步骤T2，并且比较进气阀17的当前阀关闭时刻与所述目标值。当进气阀17的当前关闭时刻不是所述目标值的时候，处理过程前进到步骤T3，并且ECU61通过控制可变阀机构25而将阀关闭时刻调整为目标值(用于起动的阀关闭时刻)。随后，ECU停止燃料供应，并且停止点火以停止发动机1。

换言之，响应于发动机1的停机，在发动机的下一次起动的准备中，将进气阀17设定为阀关闭时刻，其实现适于使用中的燃料的特性的轻松点火。

另一方面，如图11的流程图所示，在发动机停机之后，假设已经打开推动起动开关66并且已经输出了起动请求信号(曲轴摇动起动)，以驱动汽车。

然后，ECU61启动燃料注入阀15、火花塞19以及电机67，以曲轴摇动发动机1。因此，在所设定的用于起动的阀关闭时刻，进气阀17关闭，而在预定时刻，排气阀18打开并且关闭。图4中的α表示在这种情况下的进气阀17的升程曲线，而虚线表示排气阀18的升程曲线。

在这里，如在步骤T10中所示，ECU61判定该曲轴转动周期的长度是否超过一阈值。作为该阈值，例如，使用用于起动发动机所耗费的平均时间。

在这时，假设用于起动的临时设定的阀关闭时刻适合于使用中的燃料，并且发动机1的起动环境是正常的(不是难以点火的环境)。处理过程前进到步骤T11和步骤T12，并且仅仅在预定时间值t1之内的曲轴摇动周期内，发动机1起动。

这里，假设发动机1所使用的燃料的燃料特性改变，或者发动机1位于其中的环境改变为难以起动发动机的环境。也就是说，例如，在酒精混和燃料中的酒精燃料的混合比由于添加燃料而发生变化，或者发动机处于难以起动发动机的环境中的情况下。

在这种情况下，燃料难以点火，因此，发动机1在预定时间值t内不会起动。

如果燃料难以点火，发动机1的曲轴摇动周期变得更长，并且超过了预定时间值t。ECU61判定在当前条件下不能起动发动机，并且处理过程从步骤T10前进到步骤T13。

然后，ECU61通过启动电机60来控制可变阀机构25，以将进气阀17的当前阀关闭时刻提前(预定量)。详细地说，如图4中的阀升程β所示，基于用于起动的阀关闭时刻，进气阀17的阀关闭时刻靠近压缩冲程的下止点，同时阀打开时刻基本保持恒定。

当阀关闭时刻更加靠近压缩冲程的下止点的时候，气缸内部的实际压缩率增加，并且内部气缸温度升高，因此，燃料由于被促进的气化而变得容易点火。

然后，当完全爆燃状态从首次爆燃延续的时候，ECU61判定发动机已经起动(步骤T12)，并且中止起动控制。

另一方面，即使在进气阀17的提前的阀关闭时刻，如果没有确定发动机的起动，那么处理过程再一次从步骤T10返回至常规起动，并且ECU61再一次通过控制可变阀机构25来将进气阀17的阀关闭时刻提前(预定量)。

这种提前继续，直到确定了发动机1的起动为止。换句话说，这种提前以相控方式继续，直到进气阀17的关闭时刻到达压缩冲程的下止点(最高的实际压缩率)。

因此，即使具有难以点火的燃料特性，即使在具有使得难以点火的极低温度的环境中，或者即使具有改变的燃料特性，通过在曲轴摇动期间提前进气阀17的阀关闭时刻，发动机1也能够可靠地起动。此外，基于用于起动的阀关闭时刻而提前进气阀17的阀关闭时刻，该用于起动的阀关闭时刻适合于前述发动机驱动的燃料特性，因此，防止了浪费地加长曲轴摇动周期，并且能够在短时间内快速起动。此外，当起动发动机的时候的进气阀17的关闭时刻可以与发动机1的正常驱动的进气阀17的关闭时刻完全地分开，因此，在发动机1的正常驱动中，可以通过进气阀17的延迟关闭生成米勒循环。

此外，采用一种控制，其中当发动机停机的时候，进气阀17的关闭时刻被临时设定为适合于当前燃料特性的用于起动的阀关闭时刻，并且在发动机的下一次起动的时候，从该用于起动的阀关闭时刻开始曲轴摇动，并且仅仅当点火困难的时候，进气阀17的阀关闭时刻被提前，因此，即使在发动机的零部件没有用润滑剂充分润滑并且摩擦力与冷状态一样大的情况下，发动机1也可以通过可变阀机构25的平稳运动而被起动。换句话说，在通过曲轴摇动而将润滑剂供给到内燃机的零部件并且减小了摩擦力之后，启动该可变阀机构25，因此，可以平稳地执行进气阀17的时刻提前控制，并且可以保持快速起动。

具体地，作为可变阀机构25，使用将改变阀关闭时刻同时将进气阀17的阀打开时刻保持为大致恒定的机构，因此，可以有效地增加气缸内部的实际压缩率，并且实现发动机的快速起动。

图12示出了本发明的第五实施例。

在本实施例中，将用于改变进气阀17的时刻提前程度的技术增加到第四实施例中，以便内燃机更快地起动。

具体地，如由图9中的长短交替的点划线所示，例如，ECU61具有检测发动机1的进气温度的进气温度传感器70、检测发动机1的冷却温度的冷却温度传感器71、以及检测燃料温度的燃料温度传感器72，作为用于检测使得燃料点火困难的发动机1的状态的状态检测单元，并且输入涉及点火的信息。此外，ECU61具有用于存储关于前述发动机驱动的燃料特性的信息(重燃料的比例以及酒精燃料的混合率等)。此外，ECU61具有用于改变提前程度的程度可变功能73。该程度可变功能73具有用于判定用于发动机驱动的涉及点火的条件，诸如进气温度、冷却温度、以及燃料温度，是否为使点火困难的温度，以及判定涉及前述发动机驱动的燃料特性(重型燃料比例和酒精燃料的混合率等)的条件是否为难以点火。而且，该程度可变功能73在其判定点火困难的时候，具有要求进气阀17的响应性变化的功能。此外，如图12所示，响应于响应性变化请求，该程度可变功能具有通过使用预定对照表改变进气阀17的阀关闭时刻的变化程度的可变功能，该预定对照表例如为示出进气温度、冷却温度、燃料温度以及其他燃料特性的变化的对照表。该可变功能被形成为用于，例如，根据点火难易程度来改变大量提前或是快速提前的功能，并且根据在该条件下的点火难易程度，改变进气阀17的时刻提前的变化速度和可变数量。换句话说，改变了响应性。

在图12的流程图中，步骤T20设置在第四实施例的图11的步骤T10与步骤T11之间，并且在步骤T20执行要求所述程度可变功能73的响应变化的控制，并且在步骤T13与T11之间设置步骤T21，而且在步骤T21，当发动机1的状态难以点火或者燃料特性难以点火时，操作过程前进到步骤T21，并且根据对照表，执行对进气阀17设定较高的变化速度或者较大的变化量的控制。

因此，通过提供对改变进气阀17的时刻提前程度的控制，可以更加快速地起动发动机。换句话说，如图12中的流程图所示，在曲轴摇动周期中，当在步骤T20判定发动机处于难以点火的条件下的时候，操作过程前进到步骤T21，并且可变阀机构25的变化速度和变化量基于预定对照表(基于进气温度、冷却温度、燃料温度和燃料特性的可变程度对照表)而改变为更大的值(例如，提前步幅量：大，提前速度：高)，因此进气阀17的阀关闭时刻被提前为使得尽早及时起动的阀关闭时刻。超过所述阈值启动的可变阀机构25根据改变的值来执行时刻提前。换句话说，通过考虑到点火难度而启动可变阀机构25，改变了进气阀17的阀关闭时刻的提前的响应性，并且发动机1可以在很短的时间快速起动。

图13示出了本发明实施例的第六实施例。

在本实施例中，不同于其中为停止发动机而设定用于起动的临时关闭时刻的第四实施例，在用于起动发动机的曲轴摇动期间设定用于起动的临时关闭时刻。

具体地，步骤T30设置在第四实施例的图11的流程图的步骤T10与步骤T13之间，并且当曲轴摇动周期的长度超过阈值的时候，将根据在发动机驱动的先前时刻检测到的燃料特性而获得用于起动的临时关闭时刻设定为目标值。然后，通过可变阀机构25设定相同的用于起动的阀关闭时刻，并且直到发动机起动为止，基于所设定的用于起动的阀关闭时刻，提前进气阀17的阀关闭时刻。

在这种情形中，也带来了跟第四实施例相同的作用。当然，这种控制可以与在第五实施例中所描述的用于改变进气阀17的时刻提前程度的技术相结合。

在第四实施例中，作为可变阀机构，也可以使用连续改变进气阀的相位的连续相位可变阀机构。

此外，在第四实施例中，作为可变阀机构，也可以使用连续地改变进气阀17的阀打开周期的连续阀打开周期可变阀机构。

根据上述实施例，即使使用具有难以点火的燃料特性的燃料，即使内燃机处于难以点火的状态，并且即使燃料的特性变化，通过在曲轴摇动期间提前进气阀的阀关闭时刻，该内燃机也能够可靠地起动。

此外，基于从燃料的燃料特性所获得的用于起动的阀关闭时刻来提前进气阀的时刻，因此，可以防止浪费地加长曲轴摇动时间，并且可以瞬间快速地起动发动机。

即使内燃机处于其中该内燃机的零部件没有用润滑剂充分润滑并且摩擦与在冷状态下相同大的状态下，也可以利用可变阀机构平稳地起动该内燃机。

此外，无论使用中的燃料的燃料特性为何，并且不论内燃机的使用状态多么难以点火，也能够最快速地起动该内燃机。

本发明并不局限于上述实施例中的任何一个，并且在不脱离本发明实质的情况下可以做各种更改。例如，在上述实施例中，为了从现有零部件中检测燃料特性，从用于起动发动机的点火时刻上的变化来检测燃料特性，然而，并不限制于此，可以在燃料室中设置诸如浓度传感器的专用燃料特性传感器，以检测燃料特性。

此外，在上述实施例中，将酒精混和燃料(混合燃料)用作为具有不同燃料特性的燃料的一个实例，然而，也可以在实施例中使用辛烷数目(十六烷数目)或者挥发性不同的汽油(轻型油)。而且，在应用本发明的汽车(车辆)是混合驱动车辆(气电混合车辆)的情况下，起动控制装置65包括电动发电机。

Claims (9)

1.一种内燃机的起动控制装置，该起动控制装置包括：

起动单元，其摇动内燃机曲轴以在打开和关闭进气阀的同时起动内燃机；

可变阀机构，其能够改变进气阀的关闭时刻；以及

控制单元，其控制所述可变阀机构，以便在所述起动单元摇动曲轴的同时提前进气阀的关闭时刻。

2.根据权利要求1所述的起动控制装置，其中

所述控制单元设定阈值，用于判定所述控制单元是否控制所述可变阀机构以便在所述起动单元摇动曲轴的同时提前进气阀的关闭时刻，并且

当所述起动单元摇动曲轴的时间周期的长度超过所述阈值的时候，所述控制单元控制所述可变阀机构，以便提前进气阀的关闭时刻。

3.根据权利要求1所述的起动控制装置，其中

进气阀的关闭时刻以数量增加的相控方式提前。

4.根据权利要求1所述的起动控制装置，其中

所述可变阀机构在保持进气阀的打开时刻基本恒定的同时，改变进气阀的关闭时刻。

5.根据权利要求1所述的起动控制装置，还包括：

检测单元，其检测用于内燃机的燃料的特性；以及

设定单元，其基于由所述检测单元检测的燃料的特性来设定用于起动的临时关闭时刻，其中

所述控制单元控制所述可变阀机构，以便在所述起动单元摇动曲轴的同时，基于用于起动的临时关闭时刻使进气阀的关闭时刻提前。

6.根据权利要求5所述的起动控制装置，其中

在内燃机驱动过程中，所述检测单元检测燃料的特性，

在内燃机的驱动过程中，所述设定单元基于由检测单元检测的燃料的特性来设定用于起动的临时关闭时刻，

当内燃机停机时，所述控制单元控制所述可变阀机构，以将进气阀的关闭时刻改变为所述用于起动的临时关闭时刻，

所述控制单元具有一阈值，用于判定该控制单元是否控制所述可变阀机构以便在所述起动单元摇动曲轴的同时提前进气阀的关闭时刻，

在内燃机停机之后，所述进气阀的关闭时刻设定为所述用于起动的临时关闭时刻，并且当所述起动单元摇动曲轴的时间周期的长度超过所述阈值的时候，进气阀的关闭时刻从所述用于起动的临时关闭时刻提前。

7.根据权利要求5所述的起动控制装置，其中

在内燃机驱动期间，所述检测单元检测燃料的特性，

在内燃机驱动期间，所述设定单元基于所述检测单元所检测的燃料的特性来设定用于起动的临时关闭时刻，

所述控制单元具有一阈值，用于判定该控制单元是否控制所述可变阀机构以便在所述起动单元摇动曲轴的同时将进气阀的关闭时刻提前，并且

当所述起动单元摇动曲轴的时间周期的长度超过所述阈值的时候，进气阀的关闭时刻设定为用于起动的临时关闭时刻，并且将进气阀的关闭时刻从该用于起动的临时关闭时刻提前。

8.根据权利要求6所述的起动控制装置，还包括：

状态检测单元，其检测涉及燃料的点火的内燃机的状态，其中

所述控制单元根据燃料的特性以及内燃机的所述状态来改变进气阀的关闭时刻的提前程度。

9.根据权利要求7所述的起动控制装置，还包括：

状态检测单元，其检测涉及燃料的点火的内燃机的状态，其中

所述控制单元根据燃料的特性以及内燃机的所述状态来改变进气阀的关闭时刻的提前程度。

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