CN102741532B - 内燃机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

内燃机具备：燃料喷射阀(13)，其向进气口(8)内喷射燃料；和排气可变气门正时机构A，其能够改变排气门(9)的气门正时。控制装置在排气提前结束控制执行条件成立时执行使排气门的关闭正时提前的排气提前结束控制。而且，控制装置还具备转矩检测单元，其检测由发动机主体(1)输出的输出转矩，在内燃机的减速运转时，即使是排气提前结束控制执行条件成立时，当可预料到由转矩检测单元检测的输出转矩小于极限转矩的情况下，禁止执行排气提前结束控制。这样，可以防止因执行排气提前结束控制而在内燃机的减速运转时等产生大的转矩变化。

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。
背景技术
以往，已知有一种具有排气可变气门正时机构的内燃机，该机构能够改变排气门的相位角(气门正时)。在这种内燃机中，例如在内燃机冷启动时，以减少来自发动机主体的未燃烧烃(未燃烧HC)的排出为目的，进行使排气门的闭阀正时相对进气上止点提前的控制(例如，日本特开2003-120348号公报)。
即，在发动机启动时，从燃料喷射阀喷射的燃料并非全部燃烧，一部分燃料作为未燃烧HC残留在燃烧气体中。此处，在日本特开2003-120348号公报所述的装置中，当由于进气通路内的压力以及排气通路内的压力的关系而处于不能将燃烧气体充分地重新吸入到燃烧室内的状态下，提前排气门的闭阀正时。这样，在排气门闭阀之后燃烧室内也会残留大量的燃烧气体，该燃烧气体会在下一个循环的进气行程中被吸入到燃烧室内。因此，大量的燃烧气体重新被吸入到燃烧室内，并且包含在该燃烧气体内的未燃烧HC会在下一个循环中燃烧。由此，能够减少排气气体中含有的未燃烧HC。
但是，作为具有能够改变排气门作用角的排气可变气门正时机构的内燃机中进行的控制，除了上述日本特开2003-120348号公报所记载的控制之外，还有各种各样的控制，作为这些控制中的一个，可以例举发动机低负荷运转时等中的排气门的提前结束控制。
在该排气提前结束控制中，发动机低负荷运转时等中排气门的闭阀正时相比通常情况提前，且相比进气上止点还提前。这样，排气门会在活塞到达上止点之前闭阀。因此，利用排气门闭阀之后活塞的上升，压缩残留在燃烧室内的燃烧气体。从而，在进气门开阀时，燃烧室内的排气气体的压力升高，燃烧室内的排气气体的至少一部分逆流至进气口内。利用这种排气气体的逆流，能够吹扫附着在进气口壁面上的燃料的同时还能够促进从燃料喷射阀喷射的燃料的微粒化，并使内燃机的燃烧状态保持良好。
但是，当不能利用排气可变气门正时机构来改变排气门的作用角(即开阀时间)时，会导致内燃机的图示效率的降低。即，在不能改变排气门的作用角的情况下，提前排气门的闭阀正时直接关系到排气门开阀正时的提前。如果排气门的开阀正时提前至相比膨胀下止点还提前的一侧，则利用燃烧气体推压活塞的期间会变短。其结果，不能将燃烧气体的能量充分地转换为活塞的动能，会导致来自内燃机的输出转矩的减小。尤其是，内燃机在减速运转时其影响显著，因输出转矩的急剧减小而产生转矩冲击，或者因输出转矩过低而导致熄火。
本发明是鉴于上述问题而提出，其目的在于提供一种内燃机的控制装置，其通过执行排气提前结束控制，以防止内燃机在减速运转等时产生会导致驾驶性能的恶化或熄火的转矩变化。
作为用于解决上述问题的方法，本发明提供权利要求书的各技术方案所述的内燃机的控制装置。
本发明的第一个实施方式为一种内燃机的控制装置，该内燃机具备：燃料喷射阀，其向进气口内喷射燃料；和排气可变气门正时机构，其能够改变排气门的气门正时，该控制装置当排气提前结束控制执行条件成立时执行排气提前结束控制，该排气提前结束控制是使排气门的闭阀正时比进气上止点提前而在进气门开阀时使燃烧室内的燃烧气体逆流到进气口内的控制，该控制装置还具备转矩检测单元，该转矩检测单元检测由发动机主体输出的输出转矩，在内燃机的减速运转时，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当可预料到由上述转矩检测单元检测出的输出转矩小于极限转矩的情况下，也禁止执行上述排气提前结束控制。
根据本实施方式，在可预料到内燃机的输出转矩过小时，禁止执行排气提前结束控制。由此，在内燃机的减速运转时，当内燃机的输出转矩充分时，能够通过进行排气提前结束控制，使内燃机的燃烧状态变得良好，并且在内燃机的输出转矩不充分时，能够通过禁止排气提前结束控制，来防止产生导致驾驶性能的恶化或熄火的转矩变化。
其中，“极限转矩”是指：维持内燃机的运转所需的最低转矩，或者相比本次循环的前几个循环中的输出转矩，不产生急剧的转矩变化所需的最低转矩。
本发明的第二个实施方式为一种内燃机的控制装置，该内燃机具备：燃料喷射阀，其向进气口内喷射燃料；和排气可变气门正时机构，其能够改变排气门的气门正时，该控制装置当排气提前结束控制执行条件成立时执行排气提前结束控制，该排气提前结束控制是使排气门的闭阀正时比进气上止点提前而在进气门开阀时使燃烧室内的燃烧气体逆流到进气口内的控制，该控制装置还具备转矩检测单元，该转矩检测单元检测由发动机主体输出的输出转矩，在内燃机的减速运转时，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当可预料到由上述转矩检测单元检测出的输出转矩小于极限转矩的情况下，也使点火正时提前。
根据本实施方式，当可预料到内燃机的输出转矩过小的情况下，使点火正时提前。由此，在内燃机的减速运转中，当内燃机的输出转矩充分时，通过进行排气提前结束控制，使内燃机的燃烧状态变得良好，并且当内燃机的输出转矩不充分时，通过使点火正时提前来防止导致驾驶性能的恶化或熄火的转矩变化的产生。
本发明的第3实施方式为一种内燃机的控制机构，该内燃机具备：燃料喷射阀，其向进气口内喷射燃料；和排气可变气门正时机构，其能够改变排气门的气门正时，该控制装置当排气提前结束控制执行条件成立时执行排气提前结束控制，该排气提前结束控制是使排气门的闭阀正时比进气上止点提前而在进气门开阀时使燃烧室内的燃烧气体逆流到进气口内的控制，该控制装置还具备转矩检测单元，该转矩检测单元检测由发动机主体输出的输出转矩，在内燃机的减速运转时，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当可预料到发动机转速小于极限转速的情况下，也禁止执行上述排气提前结束控制。
其中，“极限转速”是指：维持内燃机的运转所需的最低内燃机转速，或者相比本次循环之前的几个循环中内燃机转速不产生急剧的内燃机转速的变化所需的最低内燃机转速。
本发明的第4实施方式为一种内燃机的控制装置，该内燃机具备：燃料喷射阀，其向进气口内喷射燃料；和排气可变气门正时机构，其能够改变排气门的气门正时，该控制装置当排气提前结束控制执行条件成立时执行排气提前结束控制，该排气提前结束控制是使排气门的闭阀正时比进气上止点提前而在进气门开阀时使燃烧室内的燃烧气体逆流到进气口内的控制，该控制装置还具备转矩检测单元，该转矩检测单元检测由发动机主体输出的输出转矩，在内燃机的减速运转时，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当可预料到发动机转速小于极限转速的情况下，也使点火正时提前。
本发明的第5实施方式为：在中止来自燃料喷射阀的燃料喷射的燃料切断控制执行中，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当附着在进气口壁面上的附着壁面燃料量少于极限燃料量的情况下，禁止执行上述排气提前结束控制，而不管输出转矩以及发动机转速为多少。
另外，“极限燃料量”是指如下附着壁面燃料量：当附着壁面燃料量小于该值时，在燃料切断控制结束之后不能使混合气的空燃比迅速地变为目标空燃比。
本发明的第6实施方式为：在中止来自燃料喷射阀的燃料喷射的燃料切断控制执行中，根据附着在进气口壁面上的附着壁面燃料量来控制上述排气提前结束控制中排气门的闭阀正时的提前量。
本发明的第7实施方式为：根据前一次循环的燃烧状态、进气门以及排气门的气门正时、进气通路内压力、本次循环中通过进气口的空气量、本次循环的燃料喷射量来预测上述附着壁面燃料量。
本发明的第8实施方式为：在上述燃料切断控制刚结束之后，即使在上述排气提前结束控制执行条件不成立时，也执行上述排气提前结束控制。
本发明的第9实施方式为：在上述燃料切断控制刚结束之后执行排气提前结束控制的情况下，根据该燃料切断控制结束时的附着壁面燃料量来设定上述排气提前结束控制中排气门的提前量。
以下，通过附图和本发明的优选实施方式的记载，能够进一步充分理解本发明。
附图说明
图1示表示使用了本发明的控制装置的内燃机整体的图。
图2是表示排气可变气门正时机构的图。
图3A以及图3B是表示排气门的开阀正时以及闭阀正时的图。
图4是表示燃烧气体的吹回量和脱离壁面燃料量之间的关系的图。
图5是表示执行排气提前结束控制的控制程序的流程图的一部分。
图6是表示执行排气提前结束控制的控制程序的流程图的一部分。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。其中，在附图中，对同一或者类似的构成元件标注相同的附图标记。图1是表示使用了本发明的控制装置的内燃机整体的图。
参照图1，发动机主体1具备汽缸体2、汽缸头3、活塞4、燃烧室5、在燃烧室5的顶面中央部配置的火花塞6、进气门7、进气口8、排气门9、排气口10。进气口8经由进气歧管11与缓冲罐12相连，在各进气歧管11上配置有燃料喷射阀13，其用于分别向对应的进气口8内喷射燃料。在排气门9上设有能够控制排气门9的相位角(即，气门正时)的排气可变气门正时机构A。其中，在本实施方式中，可变气门正时机构只设在排气门9上，但是不仅仅是在排气门9上，在进气门7上也可以设置这种可变气门正时机构。
缓冲罐12经由进气管14与排气涡轮增压机15的压缩机15a的出口相连，压缩机15a的入口经由例如使用热线的吸入空气量检测器16与空气过滤器17相连。在进气管14内配置有由作动器18来驱动的节流阀19。
另一方面，排气口10经由排气歧管20和排气涡轮增压机15的排气涡轮15b的入口相连，排气涡轮15b的出口经由排气管21与例如内置三元催化剂的催化剂转换器22相连。在排气管21内配置有空燃比传感器23。
电子控制单元30由数字计算机构成，其具备利用双向总线彼此连接的ROM(只读存储器)32、RAM(随机存储器)33、CPU(微处理器)34、输入口35以及输出口36。吸入空气量检测器16的输出信号以及空燃比传感器23的输出信号分别经由对应的AD转换器37向输入口35输入。在燃烧室5的顶面上配置有用于检测燃烧室5内的压力的压力传感器26以及用于检测燃烧室5内的气体温度的温度传感器24，这些压力传感器26以及温度传感器24的输出信号分别经由对应的AD转换器37向输入口35输入。并且，在缓冲罐12内配置有压力传感器25，即在节流阀19下游的进气通路内配置有用于检测进气通路内的压力的压力传感器25，该压力传感器25的输出信号也经由对应的AD转换器37向输入口35输入。
并且，油门踏板40与负荷传感器41相连，该负荷传感器产生与油门踏板40的踩踏量成比例的输出电压，负荷传感器41的输出电压经由对应的AD转换器37向输入口35输入。而且输入口35与曲轴转角传感器42相连，每当曲轴转动例如30°时，该曲轴转角传感器42会产生输出脉冲，并在ECU30中，根据该曲轴转角传感器42的输出计算发动机转速。另一方面，输出口36经由对应的驱动电路38与火花塞6、燃料喷射阀13、节流阀驱动用作动器18、排气可变气门正时机构A相连。
图2表示在图1中用于驱动排气门9的凸轮轴50的端部安装的排气可变气门正时机构A。参照图2，该排气可变气门正时机构A具备：正时带轮51，其利用发动机主体的曲轴(未图示)经由正时皮带向箭头方向转动；圆筒状外壳52，其与正时带轮51一起转动；转动轴53，其与排气门驱动用凸轮轴50一起转动，且能够相对于圆筒状外壳52相对转动；多个间隔壁54，其从圆筒状外壳52的内圆面延伸到转动轴53的外圆面；和叶轮55，其在各间隔壁54之间从转动轴53的外圆面延伸到圆筒状外壳52的内圆面，其中，在各叶轮55的两侧分别形成有提前用油压室56和滞后用油压室57。
向各油压室56、57供给工作油的供给控制是由工作油供给控制阀58进行的。该工作油供给控制阀58具备：液压口59、60，其分别与各油压室56、57相连；从液压泵61排出的工作油的供给口62；一对排液口63、64；和滑阀65，其进行各口59、60、62、63、64之间的连通遮断控制。
在想使排气门驱动用凸轮轴50的凸轮的相位提前时，图2中使滑阀65向右移动，从供给口62供给的工作油经由液压口59向提前用油压室56供给，并且滞后用油压室57内的工作油从排液口64排出。这时，转动轴53相对于圆筒状外壳52向箭头方向相对转动。
与此相对，在想使排气门驱动用凸轮轴50的凸轮的相位滞后时，图2中使滑阀65向左移动，从供给口62供给的工作油经由液压口60向滞后用油压室57供给，并且提前用油压室56内的工作油从排液口63排出。这时，转动轴53相对于圆筒状外壳52向与箭头相反的方向相对转动。
在转动轴53相对于圆筒状外壳52相对转动时，如果滑阀65返回到图2所示的中立位置，则转动轴53的相对转动动作会停止，且转动轴53保持在此时的相对转动位置。因此，能够利用排气可变气门正时机构A使排气门驱动用凸轮轴50的凸轮的相位提前或滞后所希望的量。
在本实施方式的内燃机中，内燃机低负荷运转时，尤其是在内燃机减速运转时及怠速运转时，进行使排气门9的闭阀正时提前的控制(以下称“排气提前结束控制”)。即，在内燃机的正常运转时，如图3A所示，排气门9在相比排气下止点略微靠前的开阀正时VO打开阀，并且在相比进气上止点略微靠后的闭阀正时VC闭阀。但是，在内燃机减速运转时以及怠速运转时，如图3B所示，排气门9在相比排气下止点靠前的开阀正时VO开阀，并且在相比进气上止点略微靠前的闭阀正时VC闭阀。在这里，若将排气门9相对于曲轴转角的开阀正时VO以及闭阀正时VC称为排气门9的“相位角”，则在本实施方式的内燃机中，可以说发动机低负荷运转时排气门9的相位角相比正常运转时提前。
由图3B可知，如果进行排气提前结束控制，则排气门9的闭阀正时相比进气上止点提前。因此，排气门9在活塞4到达该上止点之前闭阀。所以，当排气门9闭阀之后活塞4上升时，残留在燃烧室5内的燃烧气体被压缩。因此，此时燃烧室5内的燃烧气体的压力相比进气口8内的吸气气体的压力还高。这样，如果将进气门7在燃烧室5内的燃烧气体的压力高的状态下开阀，则燃烧室5内的燃烧气体会吹到进气口8内而形成逆流。
另一方面，在本实施方式的内燃机中，利用燃料喷射阀13向进气口8内喷射燃料，但是在发动机低负荷运转时，由于通过进气口8内的空气量减少，被喷射的燃料不能适当地微粒化，或者被喷射的燃料的一部分未经过汽化而附着在进气口8的壁面上。
相对于此，如果执行如上述的排气提前结束控制，则燃烧气体以比较高的压力向进气口8内逆流，所以不仅能够促进被喷射的燃料的微粒化，并且还能够利用燃烧气体吹扫附着在进气口8的壁面上的燃料。由此，可以使被喷射的燃料良好地微粒化并且汽化后吸入到燃烧室5内，因此可以改善发动机低负荷运转时内燃机的燃烧状态。
但是，在采用了本实施方式所述的排气可变气门正时机构A的情况下，如图3A以及图3B所示，如果提前排气门9的闭阀正时VC，则排气门9的开阀正时VO同时也会提前。所以，排气门9会在活塞4到达下止点很靠前开阀。因此，排气门9会在由燃烧气体推压活塞4的中途开阀。所以，如果提前开阀排气门9，则不能将通过混合气的燃烧而得到的燃烧能适当地转换为动能。由此，如果执行排气提前结束控制，则减小由内燃机得到的输出转矩。
如果通过执行排气提前结束控制而得到的输出转矩变小，则根据发动机运转状态而使内燃机的输出转矩急剧减小，并产生很大的转矩冲击，导致驾驶性能的恶化。并且，根据发动机运转状态，不能得到能够充分维持内燃机的运转的输出转矩，导致内燃机的停止(熄火)。
所以，在本发明的实施方式中在执行排气提前结束控制的条件成立的情况下，控制内燃机，以防止产生导致驾驶性能的恶化或熄火的转矩变化。下面，详细说明本发明实施方式中的内燃机的控制。
在本发明的实施方式中，如上所述，在排气提前结束控制条件成立时，例如在发动机负荷小于预定负荷的发动机低负荷运转中、或内燃机的减速运转中或者怠速运转中，执行排气提前结束控制。但是，在内燃机的减速运转中，即使是执行排气提前结束控制的条件成立时，如果内燃机的输出转矩小于极限转矩的情况或者可预料到小于极限转矩的情况下，禁止执行排气提前结束控制。
在这里，极限转矩是指：维持内燃机的运转所需的最低转矩或者相比本次循环之前的几个循环中的输出转矩不发生急剧的转矩变化所需的最低转矩。该极限转矩是例如根据上次循环之前的内燃机的输出转矩、以及发动机转速、发动机负荷等表示内燃机的运转状态的各种参数计算出来的。
例如，发动机转速越大，维持内燃机的运转所需的最低转矩越小。这是因为：如果内燃机转速变大，则输出转矩变小，即使发动机转速减小，也不能容易地使内燃机停止。并且，不产生急剧的转矩变化所需的最低转矩相应于前一轮循环为止的输出转矩而变化，前一轮循环为止的输出转矩越大，该最低转矩越大。例如，前一轮循环为止的输出转矩和上述最低转矩之间的偏差基本保持不变。
并且，可预料到小于极限转矩的情况是指：实际上不会达到极限转矩，但是具有小于极限转矩的可能性的情况，例如实际的输出转矩为略微高于极限转矩的转矩以下的情况。
如上说明所述，根据本实施方式的内燃机，原则上在内燃机的低负荷运转中，通过排气提前结束控制能够促进燃料向进气口的附着以及从燃料喷射阀13喷射的燃料的微粒化，并且通过在一定的条件下禁止排气提前结束控制，可防止产生大的转矩冲击或者内燃机停止。因此，根据本实施方式，能够尽可能保持内燃机的良好的燃烧状态，并且防止产生不适当的转矩变化。
另外，在上述实施方式中，在内燃机的输出转矩小于极限转矩的情况或者可预料到小于极限转矩的情况下，禁止执行排气提前结束控制。但是，用于禁止执行排气提前结束控制的条件不限于上述条件，例如也可以在发动机转速小于极限转速的情况或者可预料到小于极限转速的情况下，禁止执行排气提前结束控制。
这种情况下，极限转速是指：维持内燃机的运转所需的最低内燃机转速或相比本次循环之前的几个循环中的发动机转速不发生急剧的发动机转速变化所需的最低内燃机转速。该极限转速是例如根据上次循环之前的发动机转速、以及输出转矩、发动机负荷等表示内燃机的运转状态的各种参数而计算出来的。如果将用于禁止执行排气提前结束控制的条件作为这种条件的情况下，也能够与上述实施方式同样地防止产生不适当的转矩变化。
然而，在内燃机的减速运转中，根据发动机负荷等，进行从燃料喷射阀13不喷射燃料的燃料切断控制。在该燃料切断控制中，基本上不产生转矩，因此不会产生如上所述的转矩冲击。并且，在担心内燃机停止的情况下中止燃料切断控制，因此燃料切断控制过程中内燃机也不会停止。因此，在执行燃料切断控制的过程中，基本上不会产生因执行排气提前结束控制而引起的不适当的转矩变化。所以，在本实施方式中，即使在内燃机的减速运转中，在燃料切断控制中基本上也会执行排气提前结束控制。
但是，如果在燃料切断控制中执行排气提前结束控制，则有时会出现燃料切断控制结束之后被吸入到燃烧室5内的混合气的空燃比不能成为适当的空燃比的情况。
即，在没有执行燃料切断控制时，即使执行了上述的排气提前结束控制，从燃料喷射阀13喷射的燃料的一部分还会附着在进气口8的壁面上。这样一来，附着在进气口8的壁面上的燃料会在其后的循环中被从缓冲罐12流入的空气或者从燃烧室5逆流而来的燃烧气体吹扫。通过重复这种循环，在进气口8的壁面上会附着一定量的燃料。还有，考虑从进气口8的壁面吹扫的燃料来设定从燃料喷射阀13喷射的燃料，使得混合气的空燃比成为目标空燃比(例如，理论空燃比)。
但是，在燃料切断控制过程中，没有从燃料喷射阀13喷射燃料，因此在进气口8的壁面上不会附着新的燃料。另一方面，在燃料切断控制之前附着在进气口8的壁面上的燃料被从缓冲罐12流入的空气吹扫，并在执行排气提前结束控制的情况下进一步被从燃烧室5逆流而来的燃烧气体吹扫。这样，进气口8的壁面上不会附着新的燃料，只要将已附着的燃料吹扫，就能够立即将附着在进气口8的壁面上的燃料全部吹扫。
如此，如果在将附着在进气口8的壁面上的燃料全部吹扫的状态下结束燃料切断控制，则由于以下原因不能适当地控制混合气的空燃比，即：考虑从燃料喷射阀13喷射的燃料从进气口8的壁面吹扫的燃料而设定或燃料中附着在进气口8的壁面上的燃料的量增多。尤其是，在结束燃料切断控制时，在催化剂转换器22内的三元催化剂中贮存着大量的氧，因此为了恢复三元催化剂的氧贮存能力需要尽可能提高从发动机主体1排出的排气气体的空燃比，但是如果没有从进气口8的壁面吹扫的燃料，则很难提高排气气体的空燃比。
因此，在本发明的实施方式中，在执行燃料切断控制的过程中，预测附着在进气口8的壁面上的燃料量(以下称“附着壁面燃料量”)，并且根据预测的壁面附着燃料量来调整排气提前结束控制的执行。具体地说，在本实施方式中，当预测的附着壁面燃料量少于预定的极限燃料量时，无论上述的内燃机的输出转矩以及发动机转速等参数是多少，都要禁止排气提前结束控制。此处，极限燃料量是指如下附着壁面燃料量：如果附着壁面燃料量比该值小，则在燃料切断控制结束后不能使混合气的空燃比迅速地成为目标空燃比。
这样，在燃料切断控制执行中，当附着壁面燃料量减少时禁止排气提前结束控制，由此使得附着在进气口8的壁面上的燃料不会被从燃烧室5逆流而来的燃烧气体吹扫。这样，在燃料切断控制执行中，可以维持进气口8的壁面上附着一定量的燃料的状态，由此即使在燃料切断控制结束之后也能够比较良好地控制混合气的空燃比。
或者，也可以根据燃料切断控制中预测的附着壁面燃料量来调整排气提前结束控制中的排气门9的提前量。这种情况下，附着壁面燃料量越少排气门9的提前量越小。由此，随着附着壁面燃料量减少，附着在进气口8的壁面上的燃料很难被从燃烧室逆流而来的燃烧气体吹扫。所以，在燃料切断控制执行中，会维持进气口8的壁面上附着有一定量的燃料的状态。
下面，说明附着壁面燃料量的预测方法。在本实施方式中，如后所述地，根据本次循环中的燃烧气体的吹回量、本次循环中的吸入空气量以及燃料喷射量来预测本次循环中的附着壁面燃料量。
首先，在本实施方式中，利用吸入空气量检测器16来检测前一次循环中缸内填充空气量(燃烧室5内填充的空气量)，并且还检测燃料喷射量、点火正时。根据这些参数能够预测前一次循环中在燃烧室5内的混合气的燃烧状态(尤其是缸内温度以及缸内压力)。这样，通过预测前一次循环中在燃烧室5内的混合气的燃烧状态，而能够预测膨胀行程的各时刻残留在燃烧室5内的燃烧气体的量。其中，前一次循环中的混合气的燃烧状态，也可以如图1所示，利用设置在燃烧室5的顶面上的压力传感器26以及温度传感器24来直接检测。
接下来，检测出本次循环中排气门9的闭阀正时、进气门7的开阀正时，再利用进气通路内的压力传感器25来检测进气通路内压力。由此，能够根据上述的前一次循环中在燃烧室5内的混合气的燃烧状态以及排气门9的闭阀正时来预测排气门9闭阀时燃烧室5内的燃烧气体的量，而且还能够从进气门7的开阀正时预测出进气门7开阀时燃烧室5内的燃烧气体的压力。再有，能够根据进气门7开阀时进气通路内压力，尤其是进气口8内的压力、和上述进气门7开阀时燃烧室5内的燃烧气体的压力来预测燃烧气体的吹回量。
燃烧气体的吹回量与附着在进气口8的壁面的燃料中因燃烧气体的吹回而从进气口8的壁面脱离的燃料的量(以下称“脱离壁面燃料量”)之间的关系为图4所示的关系。因此，能够根据前一次循环中混合气的燃烧状态、排气门9的闭阀正时、进气门7的开阀正时、进气通路内压力来预测随着燃烧气体的吹回而产生的脱离壁面燃料量。
再有，在本实施方式中，利用吸入空气量检测器16来检测本次循环中通过进气口8内的空气量，并利用水温传感器(未图示)检测发动机冷却水的温度，并且检测本次循环中的燃料喷射量。根据本次循环中的燃料喷射量、通过进气口8内的空气量、发动机冷却水温，来检测出从燃料喷射阀13喷射的燃料中附着在进气口8的壁面上的燃料量，并且能够根据通过进气口8内的空气量来预测随着空气吸入的脱离壁面燃料量。
以上，根据本实施方式，能够预测随着燃烧气体吹回的脱离壁面燃料量、随着燃料喷射附着在进气口8的壁面上的燃料、随着空气吸入的脱离壁面燃料量，并根据这些能够预测本次循环中附着在进气口8的壁面上的燃料量的变化量。而且，通过重复这种计算，能够预测出各循环中的附着壁面燃料量。
图5以及图6是表示由本实施方式的控制装置进行的执行排气提前结束控制的控制程序的流程图。图示的控制程序是隔着一定的时间间隔执行的。
在图5以及图6所示的控制程序中，首先在步骤S10中，判断发动机运转状态是否为减速运转状态或者怠速运转状态。在步骤S10中，当判断是在减速运转中或者怠速运转中时，进入步骤S11。在步骤S11中，判断是否正在执行燃料切断控制(F/C控制)。在步骤S11中，当判断为不是在燃料切断控制执行中时，即判断为虽然是减速运转中或者怠速运转中，但不是在燃料切断控制执行中的情况下，进入步骤S12。在步骤S12中，根据前一次循环为止的内燃机的输出转矩、以及发动机转速、发动机负荷等表示内燃机的运转状态的各种参数来计算出极限转矩。接下来，在步骤S13以及S14中，判断是否为燃料切断控制刚结束之后以及由转矩传感器(未图示)检测出的输出转矩(检测转矩)是否小于上述极限转矩。在步骤S13以及S14中，当判断为不是燃料切断控制刚结束之后且检测转矩小于极限转矩的情况下，进入步骤S15，并禁止排气提前结束控制。另一方面，在步骤S13以及S14中，当判断为是燃料切断控制刚结束之后或者检测转矩大于极限转矩的情况下，进入步骤S1，并执行排气提前结束控制。
另一方面，在步骤S11中，当判断为在燃料切断控制中的情况下，即判断为是在减速运转或者怠速运转中并且是在燃料切断控制执行中的情况下，进入步骤S17。在步骤S17中，用如上所述的方法，计算出进气口8的附着壁面燃料量。接着，在步骤S18中，判断步骤S17中计算出的附着壁面燃料量是否少于上述极限燃料量。在步骤S18中，当判断为附着壁面燃料量少于上述极限燃料量的情况下，进入步骤S19，并禁止排气提前结束控制。另一方面，在步骤S18中，当判断为附着壁面燃料量是上述极限燃料量以上的情况下，进入步骤S20，并执行排气提前结束控制。
另一方面，在上述步骤S10中，当判断为发动机运转状态为减速运转中或者怠速运转中的情况下，进入步骤S21。在步骤S21中，判断是否为燃料切断控制刚结束之后。此处，燃料切断控制刚结束之后是指：例如在燃料切断控制结束之后，没有经过附着壁面燃料量恢复到通常的量所需的预先设定的一定时间的情况等。在步骤S21中，当判断为燃料切断控制刚结束之后的情况下，即判断为虽不是减速运转中或者怠速运转中但是燃料切断控制刚结束之后的情况下，进入步骤S22，并执行排气提前结束控制。另一方面，在步骤S21中，当判断为不是燃料切断控制刚结束之后的情况下，即判断为既不是在减速运转中或者怠速运转中也不是燃料切断控制刚结束之后的情况下，进入步骤S23，并禁止排气提前结束控制，结束控制程序。
下面，对本发明的第二实施方式的控制装置进行说明。第二实施方式的控制装置基本上与第一实施方式和其结构以及控制相同。但是，在第二实施方式的控制装置中，在内燃机的减速运转中，当排气提前结束控制执行条件成立时，内燃机的输出转矩小于极限转矩的情况下，不禁止执行排气提前结束控制，而是提前基于火花塞6的点火正时。
一般来说，如果提前点火正时，则燃烧室5内的混合气的燃烧能早一点进行，因此能够将从混合气的燃烧得到的燃烧有效地转换为活塞的动能，其结果，能够提高内燃机的输出转矩。因此，根据本实施方式，在内燃机的输出转矩小于极限转矩的情况或者可预料到小于极限转矩的情况下，能够通过提前点火正时来补偿输出转矩。这样，能够防止产生大的转矩冲击或者内燃机停止的情况。
即，根据本实施方式，在内燃机的低负荷运转过程中，可以促进通过排气提前结束控制而燃料附着到进气口以及从燃料喷射阀13喷射的燃料的微粒化，并且可以防止通过在一定的条件下提前点火正时而产生大的转矩冲击或者内燃机停止的情况。因此，根据本实施方式，可以使内燃机的燃烧尽可能地保持良好，还可以防止产生不适当的转矩变化。尤其是，在内燃机的怠速运转时(排除冷启动时)，有时会出现利用液压泵不能得到驱动排气可变气门正时机构A所需的油压的情况，在这种情况下，不能改变排气门9的闭阀正时，所以不能禁止排气提前结束控制。因此，在这种情况下，通过提前点火正时，可以有效地抑制不适当的转矩变化的产生。
另外，以上举例说明了具有排气涡轮增压机的内燃机的情况，但是本发明不限定于此，对于不具备排气涡轮增压机的内燃机也同样适用。
另外，关于本发明，虽然根据特定的实施方式进行了详细说明，但是只要是所属领域的技术人员，可以在不脱离本发明的权利要求书以及主旨的情况下对其进行各种变更、修正等。

Claims (12)

1.一种内燃机的控制装置，该内燃机具备：燃料喷射阀，其向进气口内喷射燃料；和排气可变气门正时机构，其能够改变排气门的气门正时，该控制装置当排气提前结束控制执行条件成立时执行排气提前结束控制，该排气提前结束控制是使排气门的闭阀正时比进气上止点提前而在进气门开阀时使燃烧室内的燃烧气体逆流到进气口内的控制，其中，
该控制装置还具备转矩检测单元，该转矩检测单元检测由发动机主体输出的输出转矩，
在内燃机的减速运转时，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当可预料到由上述转矩检测单元检测出的输出转矩小于极限转矩的情况下，也禁止执行上述排气提前结束控制。
2.一种内燃机的控制装置，该内燃机具备：燃料喷射阀，其向进气口内喷射燃料；和排气可变气门正时机构，其能够改变排气门的气门正时，该控制装置当排气提前结束控制执行条件成立时执行排气提前结束控制，该排气提前结束控制是使排气门的闭阀正时比进气上止点提前而在进气门开阀时使燃烧室内的燃烧气体逆流到进气口内的控制，其中，
该控制装置还具备转矩检测单元，该转矩检测单元检测由发动机主体输出的输出转矩，
在内燃机的减速运转时，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当可预料到由上述转矩检测单元检测出的输出转矩小于极限转矩的情况下，也使点火正时提前。
3.一种内燃机的控制装置，该内燃机具备：燃料喷射阀，其向进气口内喷射燃料；和排气可变气门正时机构，其能够改变排气门的气门正时，该控制装置当排气提前结束控制执行条件成立时执行排气提前结束控制，该排气提前结束控制是使排气门的闭阀正时比进气上止点提前而在进气门开阀时使燃烧室内的燃烧气体逆流到进气口内的控制，其中，
在内燃机的减速运转时，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当可预料到发动机转速小于极限转速的情况下，也禁止执行上述排气提前结束控制。
4.一种内燃机的控制装置，该内燃机具备：燃料喷射阀，其向进气口内喷射燃料；和排气可变气门正时机构，其能够改变排气门的气门正时，该控制装置当排气提前结束控制执行条件成立时执行排气提前结束控制，该排气提前结束控制是使排气门的闭阀正时比进气上止点提前而在进气门开阀时使燃烧室内的燃烧气体逆流到进气口内的控制，其中，
在内燃机的减速运转时，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当可预料到发动机转速小于极限转速的情况下，也使点火正时提前。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，在中止来自燃料喷射阀的燃料喷射的燃料切断控制执行中，即使是上述排气提前结束控制执行条件成立时，当附着在进气口壁面上的附着壁面燃料量小于极限燃料量的情况下，也禁止执行上述排气提前结束控制，而不管输出转矩以及发动机转速为多少。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃机的控制装置，其中，在中止来自燃料喷射阀的燃料喷射的燃料切断控制执行中，根据附着在进气口壁面上的附着壁面燃料量来控制上述排气提前结束控制中的排气门的闭阀正时的提前量。
7.根据权利要求5所述的内燃机的控制装置，其中，根据前一次循环的燃烧状态、进气门以及排气门的气门正时、进气通路内压力、本次循环的通过进气口的空气量、本次循环的燃料喷射量来预测上述附着壁面燃料量。
8.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，其中，根据前一次循环的燃烧状态、进气门以及排气门的气门正时、进气通路内压力、本次循环的通过进气口的空气量、本次循环的燃料喷射量来预测上述附着壁面燃料量。
9.根据权利要求5所述的内燃机的控制装置，其中，在上述燃料切断控制刚结束之后，即使是上述排气提前结束控制执行条件不成立时，也执行上述排气提前结束控制。
10.根据权利要求9所述的内燃机的控制装置，其中，在上述燃料切断控制刚结束之后执行排气提前结束控制的情况下，根据该燃料切断控制结束时的附着壁面燃料量来设定上述排气提前结束控制中排气门的提前量。
11.根据权利要求6所述的内燃机的控制装置，其中，在上述燃料切断控制刚结束之后，即使是上述排气提前结束控制执行条件不成立时，也执行上述排气提前结束控制。
12.根据权利要求11所述的内燃机的控制装置，其中，在上述燃料切断控制刚结束之后执行排气提前结束控制的情况下，根据该燃料切断控制结束时的附着壁面燃料量来设定上述排气提前结束控制中排气门的提前量。
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