CN105089832B - 用于内燃发动机的控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃发动机(10)的控制系统(50)，该控制系统(50)具有进气门(20)、排气门(21)以及在燃料燃烧后对排出的气体进行净化的排气净化催化剂(12a)。在没有供给燃料的燃料切断期间，进气门(20)的关闭正时被控制至比燃料供给时的正时更靠后的滞后角侧并且被控制至比进气行程的下止点处的正时更靠后的滞后角侧，并且排气门(21)的打开正时被控制至比燃料供给时的正时更提前的提前角侧并且被控制至比膨胀行程的下止点处的正时更提前的提前角侧。

Description

用于内燃发动机的控制系统
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的控制系统。
背景技术
通常，控制系统用于减少内燃发动机的泵送损失，例如日本公开特许公报No.2001-164970中公开的控制系统。
公报’970中公开的控制系统具有检测车辆正在行进时燃料供给是否停止的检测器，以及检测排气系统的催化剂温度的检测器。
当燃料供给停止并且催化剂温度高于预定值时，内燃发动机的吸入空气量增大。
通过进行该过程来减少泵送损失，并且能够增大与内燃发动机连接的发电机在重新发电期间的发电量。
在公报’970中公开的控制系统中，在催化剂温度高于预定值的情况下，进行用于减少泵送损失的控制，而在催化剂温度低于预定值的情况下，没有进行用于减少泵送损失的控制。
因而，尽管能够抑制催化剂温度下降，但减少泵送损失的效果有限。
发明内容
鉴于上面提出的问题做出了本发明，本发明的目的在于提供一种能够抑制催化剂温度下降同时还能够减少内燃发动机的泵送损失的控制系统。
在根据第一方面的用于内燃发动机的控制系统中，控制系统包括进气门、排气门以及在燃料燃烧后对排出的气体进行净化的排气净化催化剂。
在没有供给燃料的燃料切断期间，进气门的关闭正时被控制至比燃料供给时的正时更好后的滞后角侧并且被控制至比进气行程的下止点处的正时更靠后的滞后角侧，排气门的打开正时被控制至比燃料供给时的正时更靠前的提前角侧并且被控制至比膨胀行程的下止点处的正时更靠前的提前角侧。
因为通过将进气门的关闭正时控制至比燃料供给时的正时的更靠后滞后角侧而使压缩行程中倒流到进气管中的吸入空气的量增大，所以吸入空气的量减少。
由此，流动到排气净化器中的排出的气体的量也会减少。
另一方面，在随后的膨胀行程期间，因为由于吸入空气量的减少而造成空气的量相对于气缸的容积来说不充足，所以气缸内部的压力变为负压，并且泵送损失增大。
在上述构型中，相对于进气门的关闭正时的滞后角，排气门被控制至比燃料供给时的正时更靠前的提前角侧并且被控制至比膨胀行程中的下止点处的正时更靠前的提前角侧。
因此，在膨胀行程中排气门较早地处于打开状态，因此能够减小膨胀行程中气缸中的负压。
因此，在抑制催化剂温度由于在燃料未燃烧时排出的气体(空气)流动到排气净化催化剂中而下降的同时，能够减少泵送损失。
在根据第二方面的用于内燃发动机的控制系统中，控制系统包括进气门、排气门以及在燃料燃烧后对排出的气体进行净化的排气净化催化剂。
在没有供给燃料的燃料切断期间，通过将进气门的关闭正时控制至比燃料供给时的正时更靠后的滞后角侧并且控制至比进气行程的下止点处的正时更靠后的滞后角侧而使在膨胀行程期间气缸中产生的负压被通过控制排气门的打开正时而得以减小。
通过将排气门的关闭正时控制为比燃料供给时的正时更靠前的提前角侧而使排气行程的后半程中的排出气体被封闭在气缸中，从而能够减少流动到排气管中的排出的气体。
另一方面，这时，通过将排出的气体封闭在气缸内部而使空气 被压缩，因而泵送损失增大。
在上述构型中，相对于将排气门的关闭正时控制至提前角侧，通过将进气门的打开正时控制至滞后角侧，使在进气行程期间在气缸中的压缩空气能够被用于使气缸的容积膨胀。
因此，在抑制催化剂温度由于排出的气体流动到排气管中而下降的同时，能够减少泵送损失。
附图说明
在附图中：
图1示出了根据实施方式的用于内燃发动机的控制系统的示意图；
图2示出了燃料切断期间节气门开度角设定为5.5度的情况下的空气循环；
图3示出了燃料切断期间节气门开度角设定为80度的情况下的空气循环；
图4示出了气门正时图；
图5示出了燃料切断期间仅对进气门进行滞后角控制的情况下的空气循环；
图6示出了燃料切断期间仅对排气门进行提前角控制的情况下的空气循环；
图7示出了燃料切断期间对进气门进行滞后角控制并且对排气门进行提前角控制的情况下的空气循环；
图8示出了进行根据实施方式的控制的情况下的排气流量和泵送损失；
图9A和图9B示出了可变排气门系统的示意图；
图10示出了对在第二实施方式中的控制期间进气门和排气门中的每一者的中心相位进行描述的图表；
图11示出了图表，其示出了第二实施方式中的进气门与排气门 的气门提升量与相位之间的关系；
图12示出了流程图，其示出了在第二实施方式中内燃发动机被停止时的一系列处理；
图13示出了流程图，其示出了在第二实施方式中内燃发动机被起动时的一系列处理；
图14示出了对在第三实施方式中的控制期间进气阀与排气阀中的每一者的中心相位进行描述的图表；以及
图15为示出了在第三实施方式中的一系列处理的流程图。
具体实施方式
<第一实施方式>
参照附图，下文中将描述本发明的实施方式。
该实施方式提供了一种使用四冲程发动机即内燃发动机的控制系统，并且假定所述用于内燃发动机的控制系统安装在车辆上。
图1示出了用于内燃发动机的控制系统的整体示意构型。
内燃发动机10的进气口和排气口分别连接有进气管11和排气管12。
在进气管11中设置有节气门11a和电磁驱动式喷射器11b，其中，节气门11a基于加速踏板(未示出)的操作量被电子地控制，来自燃料供给系统(未示出)的高压燃料供给至喷射器11b。
另一方面，排气管12中设置有排气净化器12a。
节气门传感器31检测节气门11a的开度角(节气门开度角)，并且节气门传感器31还对节气门完全关闭进行检测。
另外，节气门开度角用相对于进气管11的竖向方向的角度来表示。
换言之，0度表示节气门完全关闭，而90度表示节气门完全打开。
喷射器11b通电时将燃料喷射到进气管11中。
排气净化器12a中设置有排气净化催化剂，排气净化器12a在燃料燃烧后通过氧化和/或减少经由排气管12排放的排出的气体对排出的气体进行净化。
另外，当催化剂温度低于最佳温度时，则排出的气体在排气净化催化剂中的氧化效率和还原效率下降。
即，当催化剂温度低于最佳温度时，则对排出的气体的净化进行得不充分。
气缸15形成在气缸体14中，气缸15内设置有在气缸15的轴向方向上做往复运动的活塞16。
活塞16通过连杆17连接至曲轴(未示出)。
在图1中，活塞16上方设置有由气缸15和气缸盖18分隔且形成的燃烧室19，燃烧室19通过进气门20和排气门21分别与进气管11和排气管12连通。
气缸盖18中设置有火花塞24。
火花塞24借助由点火器(未示出)供给的用于点火的高压电流点火。
另外，尽管假定喷射器11b设置在进气管11中，但可以构造成将喷射器11b设置至气缸盖18，并且将燃料直接喷射到燃烧室19中。
曲轴设置有用于检测曲轴(未示出)的旋转位置的曲轴角度传感器34。
此外，曲轴连接至发电机，假定发电机在没有供给燃料的燃料切断期间进行电力再生。
曲轴通过正时带或类似物(未示出)连接有用于在预定正时打开和关闭进气门20的进气凸轮轴22和用于在预定正时打开和关闭排气门21的排气凸轮轴23。
进气凸轮轴22设置有用于检测进气凸轮轴22的相位的进气凸轮轴相位传感器32，排气凸轮轴23设置有用于检测排气凸轮轴23的相位的排气凸轮轴相位传感器33。
进气凸轮轴22上设置有可变进气门系统41，排气凸轮轴23上设置有可变排气门系统42。
可变进气门系统41和可变排气门系统42通过调节进气凸轮轴22和排气凸轮轴23的中心相位而相应地改变进气凸轮轴22、排气凸轮轴23与曲轴之间的相对旋转相位。
换言之，可变进气门系统41和可变排气门系统42能够称为是中心相位改变系统。
根据可变进气门系统41和可变排气门系统42的控制量，进气凸轮轴22和排气凸轮轴23转动至相对于曲轴的滞后角侧或者提前角侧，并且根据进气凸轮轴22和排气凸轮轴23的旋转，进气门20和排气门21的打开正时和关闭正时转变至滞后角侧或者提前角侧。
用于内燃发动机的控制系统具有控制单元50。上述各种传感器的检测信号输入到控制器50中，并且基于检测到的信号对发动机工况比如进气量、节气门开度角或者发动机转速进行检测。
另外，控制单元50对喷射器11b喷射的燃料、节气门11a的开度、火花塞24的点火正时、可变进气门系统41打开和关闭进气门20的正时、可变排气门系统42打开和关闭排气门21的正时以及类似物进行控制。
图2示出了在没有喷射燃料的燃料切断期间节气门开度角设定为5.5度即基本上完全关闭的情况下的空气循环。
因为节气门开度角很小，所以在进气行程期间吸入空气量减少，从而气缸15内的压力相对于大气压(100kPa)变为负压。
因此，进气门20的动量增大，从而泵送损失增大。
图3示出了在没有喷射燃料的燃料切断期间节气门开度角设定为84度即基本上完全打开的情况下的空气循环。
因为节气门开度角很大，所以气缸15的内部与外部之间的压差减小。
因而，进气门20的动量的增加变小，因此，泵送损失会降低。
另一方面，因为吸入的空气的量增大，所以排放的空气的量同 样增大。
同时，在燃料切断期间从燃烧室19排放至排气管12的为温度低于燃料燃烧所产生的排出的气体的空气。
如上所述，随着催化剂温度的下降，排气净化器12a内部的排气净化催化剂对排出的气体的氧化效率和/或还原效率下降。
因此，尽管在燃料切断期间节气门几乎完全打开时泵送损失会减少，但这样会使排气净化催化剂的温度下降，并且当恢复燃料供给时，难以充分地净化排出的气体。
图4示出了根据该实施方式的内燃发动机10的控制系统中的气门正时图。
在图4中，燃料供给期间的气门正时用虚线表示，燃料切断期间的气门正时用实线表示。
下面描述燃料供给期间的气门正时。
首先，在正时T0(活塞16位于上止点(TDC))时，进气门20打开，在位于正时T1(活塞16位于下止点(BDC))的滞后角侧的正时T2时，进气门20关闭。
这时，与进气门20的打开相匹配，燃料从喷射器11b喷出，该燃料然后与来自进气管11的空气混合而成为气体混合物，该气体混合物被供给到燃烧室19中。
然后，从T2至正时T3(活塞16位于上止点)，燃烧室19中的空气被压缩，同时，在接近正时T3(活塞16位于上止点)时，用于点火的高电压供给至火花塞24而使火花塞24点火，燃烧室19中的燃料被点燃。
通过燃烧室19中燃料的燃烧，所以从T3至正时T5(此时活塞16位于下止点)活塞16下降，并且燃烧室19的容积膨胀。
这时，在位于正时T5(活塞16位于下止点)的提前角侧的正时T4时，排气门21打开。
在排气门21打开之后，随着在正时T5(活塞16位于下止点)与正时T6(活塞16位于上止点)之间活塞16的上升，燃烧室19 中的排出的气体经由排气口排放到排气管12中。
然后，在正时T6时排气门21关闭。
应当指出的是，正时T0与正时T6为相等的正时。
通过重复从正时T0至正时T6(＝T0)的过程，内燃发动机10产生动力。
接下来描述燃料切断期间的气门正时。
在燃料切断期间，进行了用于将进气门20的打开正时和关闭正时控制至滞后角侧的滞后角控制以及用于将排气门21的打开正时和关闭正时控制至提前角侧的提前角控制。
首先，在进气门20在燃料供给期间打开的正时时，即，在位于正时T0(活塞16位于上止点)的滞后角侧的正时T0’时，进气门20打开。
另一方面，在位于正时T1(活塞16位于下止点处)和进气门20在燃料供给期间关闭的正时T2的滞后角侧的正时T2’时，进气门20关闭。
另外，在位于正时T5(活塞16位于下止点处)和排气门21在燃料供给期间打开的正时T4的提前角侧的正时T4’时，排气门21打开。
另一方面，在排气门21在燃料供给期间关闭的正时时，即，在位于正时T6(活塞16位于上止点处)的提前角侧的正时T6’时，排气门21关闭。
同时，如上所述，由用作中心相位改变系统的可变进气门系统41和可变排气门系统42通过改变进气门20和排气门21的打开正时和关闭正时的中心相位而进行滞后角控制和提前角控制。
因此，T0与T0’之间的相位差和T2与T2’之间的相位差是相同的相位差，并且T4与T4’之间的相位差和T6与T6’之间的相位差是相同的相位差。
图5示出了没有喷射燃料的燃料切断期间节气门开度角设定为84度，对进气门20进行滞后角控制，对排气门21未进行提前角控 制(即，进气门20的打开正时设定为从T0’至T2’，排气门21的打开正时设定为从T4至T6)时的空气循环。
通过将进气门20的关闭正时从燃料供给时的正时滞后来产生压缩行程中出现的吸入空气倒流到进气管11中的时段T1至T2’。
因此，倒流出现的时段延长，并且倒流到进气管11中的吸入空气的量增大。
由此，吸入空气的量减少，并且送至排气净化器12a的排放的空气的量也会减少。
另一方面，在随后的膨胀行程(T3-T4-T5)期间，因为由于吸入空气量的减少而使空气的量相对于气缸15的容积来说不充足，所以气缸15内部变为负压。
因而，泵送损失增大。
此外，因为进气门20的打开正时设定为T0’，而T0’位于正时T0(活塞16位于下止点)的滞后角侧，所以直到活塞下降预定量进气门20才会打开。
即，直到进气门20打开的正时T0’时，燃烧室19中的空气才膨胀，因此，燃烧室19变为负压。
因此，由于在燃烧室19变为负压的正时T0’时进气门20打开，所以存在由于进气门20的打开而造成的泵送损失。
图6示出了没有喷射燃料的燃料切断期间节气门开度角设定为84度，对排气门21进行提前角控制，对进气门20未进行滞后角控制(即，进气门20的打开正时设定为从T0至T2，排气门21的打开正时设定为从T4’至T6’)时的空气循环。
通过将排气门21的关闭正时控制至比燃料供给时的正时更靠前的提前角侧，在T6(其为活塞16到达上止点的正时)之前排气门21关闭。
因此，在排气行程的后半程(T6’至T6)中，排出的气体被封闭在气缸15中，因此能够减少排放到排气管12中的空气的量。
另一方面，这时，通过将排出的气体封闭在气缸15内部而产生 压缩空气，气缸压力增大。
因而，泵送损失增大。
图7示出了没有喷射燃料的燃料切断期间节气门开度角设定为84度，对排气门21进行提前角控制，对进气门20进行滞后角控制(即，进气门20的打开正时设定为从T0’至T2’，排气门21的打开正时设定为从T4’至T6’)时的空气循环。
通过将进气门20的关闭正时控制至比燃料供给时的正时更靠后的滞后角侧，在压缩行程中出现的吸入空气倒流到进气管11中的时段变为T1至T2’。
因此，出现倒流的时段延长，倒流到进气管11中的吸入空气的量增大。
由此，吸入空气的量减少，并且流动到排气净化器12a中的排放空气的量也能够减少。
另一方面，在随后的膨胀行程(T3-T4’-T4-T5)期间，尽管由于吸入空气量的减小而使空气的量相对于气缸15的容积不充足，但在位于比燃料供给时排气门21的打开正时更靠后的滞后角侧的正时T4’时，排气门21打开。
因此，在气缸中产生的负压受到限制，并且泵送损失减少。
此外，通过将排气门21的关闭正时控制至比燃料供给时的正时更靠前的提前角侧，在T6(其为活塞16到达上止点的正时)之前排气门21关闭。
因而，在排气行程的后半程(T6’至T6)，排出的气体被封闭在气缸15中，并且能够减少排放到排气管12中的空气的量。
另一方面，在位于正时T0(＝T6)(活塞16到达上止点)的滞后角侧的正时T0’时，进气门20打开，即，直到到达进气门20打开的正时T0’时燃烧室19的容积才膨胀。
这时，能够将排气行程的后半程(T6’至T6)产生的压缩空气用于由于活塞16在T0至T0’时段下降而造成的燃烧室19的膨胀。
此外，由于在燃烧室19的容积通过压缩空气而膨胀的状态下进 气门20打开，所以在进气门20的打开正时时燃烧室19与大气压之间的压差变小，因而泵送损失减少。
图8示出了节气门开度角改变时以及进行提前角控制和/或滞后角控制时的排气流量和泵送损失。
在图8中，在水平方向上示出了泵送损失，在竖直方向上示出了排气流量(表示每单位时间的排出空气量)。
在附图中，泵送损失和排气流量被示出为在未对进气门20进行提前角控制并且未对排气门21进行滞后角控制(IN:0，EX:0)时改变节气门开度角的情况下的节气门灵敏度，该节气门灵敏度与节气门传感器31的检测值相关联。
另外，泵送损失和排气流量被示出为在将节气门开度角设定为84度并且对进气门20进行提前角控制和/或对排气门21进行滞后角控制的情况下的气门凸轮正时(VCT)灵敏度，该气门凸轮正时(VCT)灵敏度与进气凸轮轴相位传感器32和排气凸轮轴相位传感器33的检测值相关联。
如上所述，当节气门开度角设定为5.5度(其为接近完全关闭的数值)时，尽管能够抑制排气流量增大，但泵送损失增大，如图2所示。
另一方面，当节气门开度角设定为84度(其为接近完全打开的数值)时，尽管泵送损失减少，但排气流量增大，如图3所示。
另外，当节气门开度角设定为84度(其为接近完全打开的数值)时，并且当仅对进气门20进行滞后角控制(IN：-40，EX：0)或者仅对排气门21进行提前角控制(IN：0，EX：60)时，则如图5和图6分别示出的，泵送损失增大，并且抑制排气流量增大的效果有限。
对于仅对进气门20进行滞后角控制的情况，当排气门21的提前角控制的提前量增大时(IN:-40，EX:40)，减少泵送损失的效果和对排气流量的抑制效果增强。
另外，对于仅对排气门21进行提前角控制的情况，当进气门20的滞后角控制的滞后角量增大时(IN:-20，EX:60)，减少泵送损失 的效果和对排气流量的抑制效果也增强。
此外，当对进气门20进行充分的滞后角控制并且对排气门21进行充分的提前角控制(IN:-40，EX:60)时，排气流量与节气门开度角设定为5.5度(该数值为接近完全关闭的数值)时的情况的排气流量相等，并且泵送损失与节气门开度角设定为84度(该数值为接近完全打开的数值)时的情况的泵送损失相等。
通过上述构型，根据该实施方式的用于内燃发动机10的控制系统50具有以下效果。
由于通过将进气门20的关闭正时控制至比燃料供给时的正时更靠后的滞后角侧而使压缩行程中倒流到进气管11中的吸入空气的量增大，所以吸入空气的量减少，从而流动到排气净化器12a中的排出的气体的量也会减少。
另一方面，在随后的膨胀行程期间，因为由于吸入空气量的减小而使空气的量相对于气缸15的容积来说不充足，所以气缸15内部变为负压，泵送损失增大。
在上述构型中，因为相对于进气门20的关闭正时的滞后角而言排气门21被控制至比燃料供给时的正时更靠前的提前角侧并且被控制至比膨胀行程中的下止点处的正时更靠前的提前角侧，所以在膨胀行程中排气门21较早地处于打开状态，因此能够减小膨胀行程中气缸15中的负压。
因此，在抑制催化剂的温度由于燃料未燃烧时排出的气体流动到排气净化催化剂中而下降的同时，能够减少泵送损失。
通过将排气门21的关闭正时控制至比燃料供给时的正时更靠前的提前角侧而使排气行程的后半程中排出的气体被封闭在气缸15中，从而能够减少流动到排气管12中的排出的气体。
另一方面，这时，通过将排出的气体封闭在气缸15内部而使空气被压缩，因而泵送损失增大。
为此，在上述构型中，相对于将排气门21的关闭正时控制至提前角侧，通过将进气门20的打开正时控制至滞后角侧，气缸15中的压缩空气在进气行程期间能够用于使气缸15的容积膨胀。
因此，在抑制催化剂温度由于排出的气体流动到排气管12中而下降的同时，能够减少泵送损失。
当在气缸15中的压力很高的情况下进气门20打开时，由于压缩空气从进气门20释放而会产生噪音。
因为在进气行程期间压缩空气用于使气缸15的容积膨胀，所以压缩空气被禁止从进气门20释放出来，从而能够抑制噪音的产生。
通过使用中心相位控制机构将排气门21的打开正时和关闭正时控制至提前角侧以及将进气门20的打开正时和关闭正时控制至滞后角侧，实现了用于减少流动到排气管12中的排出的气体以及减少泵送损失的控制。
因此，通过使用仅改变打开正时和关闭正时的中心相位的可变气门系统而不采用能够自由地改变进气门20和排气门21的提升量和相位的可变气门系统，实现了用于减少流动到排气管12中的排出的气体和减少泵送损失的控制。
因为在燃料切断期间泵送损失减少，所以能够提高连接至曲轴的发电机重新发电的效率。
另外，因此能够提高车辆的燃料经济性。
<第二实施方式>
应当理解的是，在第二实施方式和后续实施方式中，与第一实施方式中的部件相同或相似的部件用相同的附图标记表示，并且这些部件的结构及特征将不再进行描述以便避免冗长的说明。
在该实施方式中，添加了一部分控制，以便控制根据第一实施方式的控制系统50执行工作。
另外，在该实施方式中，改变进气门20的中心相位的可变进气门系统(intakeside variable valve system)41采用的是电动式，而改变排气门21的中心相位的可变排气门系统(exhaust side variable valve system)42采用的是液压式。
图9A和图9B中示出了液压式可变排气门系统42的示意图。
可变排气门系统42的壳体61固定至扣链齿(sprocket)62，扣 链齿62以可旋转的方式支撑在进气凸轮轴22的外周缘上。
由此，曲轴的旋转被传递至壳体61和扣链齿62，壳体61和扣链齿62与曲轴同步旋转。
换言之，进气凸轮轴22与曲轴同步旋转。
另外，转子64固定至进气凸轮轴22的一端，并且转子64以可相对旋转的方式被容纳在壳体61中。
壳体61内部被转子64分成了提前角室65和滞后角室66。
转子64被控制成在最大提前角相位与最大滞后角相位之间运转。
另外，在转子64上设置有连通通道67，连通通道67允许油在提前角室65与滞后角室66之间进出。
可变排气门系统42设置有用于将排气门21的中心相位锁定至初始相位(初始相位是在起动内燃发动机10时的相位)的机构。
在该机构中，在转子64中设置有锁定销68，锁定销68用于对壳体61和扣链齿62与转子之间的相对旋转进行锁定。
如图9B所示，锁定销68以可突出的方式设置，通过锁定销突出至扣链齿62侧并且配合到形成在扣链齿62中的锁定孔63中，中心相位就被固定至初始相位。
另外，锁定销68被弹簧69沿锁定方向(突出方向)迫压。
顺便提及一下，可以构造成将锁定孔63设置在壳体61中。
另外，在壳体61中设置有诸如扭簧之类的迫压构件70，迫压构件70用于在提前角控制期间通过弹簧力帮助液压压力使转子64沿提前角方向相对转动。
迫压构件70所能作用的范围被设定成在最大滞后角相位与初始相位之间的范围内，并且在内燃发动机10非正常停止工作后重新起动时起到故障保护作用。
即，在锁定销68脱离锁定孔63的情况下，当发动机在相比于初始相位更靠近滞后角相位的相位处起动时，将相位从滞后角侧提前到发动机初始相位的提前角操作会得到迫压构件70的推力的帮 助。
然后，可变排气门系统42构造成通过将锁定销68锁定在锁定孔63中而被锁定。
另一方面，当发动机在相比于初始相位更靠近提前角侧相位的相位处起动时，由于排气凸轮轴23的转矩在起动(起动发动机)期间作用在滞后角方向上，所以通过将锁定销68锁定到锁定孔63中，通过借助排气凸轮轴23的转矩将中心相位从提前角侧滞后至初始相位，锁定销68能够被锁定。
此外，如图9A所示，当锁定销68脱离锁定孔63时，提前角室65与滞后角室66之间的连通通道67保持为被锁定销68阻挡。
当将排气门21的中心相位提前时，至滞后角室66的油供给被切断，并且当滞后角室66中的液压压力释放时，通过将油供给至提前角室65，提前角室65的液压压力增大。
另一方面，当将排气门21的中心相位滞后时，至提前角室65的油供给被切断，并且当提前角室65中的液压压力被释放时，通过将油供给到滞后角室66中，滞后角室66的液压压力增大。
应当指出的是，通过将上述的可变排气门系统42的结构构造成由马达驱动的电动式来获得可变进气门系统41的结构。
即，通过使用可变进气门系统41中的马达来控制结构与可变排气门系统42中的转子64相对应的构件能够获得与可变排气门系统42相同的控制。
当在燃料切断期间进行根据第一实施方式的控制时，内燃发动机10随后停止工作，如果进气门20和排气门21的中心相位保持为燃料切断时的状态，则难以起动内燃发动机10。
这是因为进气量由于进气门20的滞后角控制而减少，通过排气门21的提前角控制而在膨胀行程期间开始排气，并且在排气行程的后半程的排出的气体被封闭在气缸内。
因此，在根据该实施方式的控制单元50中，可变进气门系统41和可变排气门系统42被控制成使得当重新起动内燃发动机10时进气门20和排气门21的中心相位构造为初始相位。
将参照图10和图11描述初始相位。
图10示出了进气门20和排气门21的在内燃发动机10的每个控制状态下的中心相位。
另外，在图11中，竖向轴线示出了进气门20和排气门21的气门提升量，水平轴线示出了曲轴角度(crank angle)。
应当指出的是，在图11中，如果进气门20和排气门21的气门提升量的数值为零，则意味着进气门20和排气门21是关闭的。
燃料供给期间的中心相位构造成具有根据车辆的运行状况(比如燃料供给量)的预定的范围。
另外，当起动内燃发动机10时，初始相位位于燃料供给期间的中心相位的范围内。
即，当起动内燃发动机10时，进气门20的打开正时和关闭正时中的每一者位于燃料供给期间进气门20的打开正时和关闭正时的相应的范围内，并且，当起动内燃发动机10时，排气门21的打开正时和关闭正时中的每一者位于燃料供给期间排气门21的打开正时和关闭正时的相应的范围内。
另外，如上所述，迫压构件70的推力从滞后角方向朝向初始相位作用于进气门20和排气门21。
应当指出的是，由于初始相位是燃料供给期间控制范围中的中心位置，所以初始相位可以称为是中心相位。
将参照图12的流程图描述该实施方式中的控制系统50所执行的一系列过程。
首先，判断内燃发动机10是否发出停止工作的请求(S101)。
在步骤S101的过程中，如果车辆设置有怠速停止功能，则在车辆的速度低于预定值的情况或类似情况下，发出停止请求。
另外，不论是否设置有怠速停止功能，通过驾驶员使内燃发动机10的操作停止来发出停止请求。
如果内燃发动机10并未发出停止请求(S101：NO)，则所述一系列过程结束。
如果内燃发动机10发出停止请求(S101：YES)，则判断停止请求是否在燃料供给期间的运行期间发出(S102)。
如果在燃料供给期间发出了停止请求(S102：YES)，则对提前角量或滞后角量进行计算(S103)以便基于当前的运行状况将排气门21的中心相位提前或者滞后至初始相位。
另一方面，如果停止请求不是在燃料供给期间在运行期间发出，即，在燃料切断期间发出了停止请求(S102：NO)，则对滞后角量进行计算(S104)以便将排气门21的中心相位滞后至初始相位。
接着，控制可变排气门系统42以便将排气门21的中心相位构造至初始相位并且通过使用在S103中计算得到的提前角或者滞后角量或者在S104中计算得到的滞后角量来构造排气门21的打开正时和关闭正时的中心相位(S105)。
然后，判断所述中心相位是否到达初始相位(S106)。
如果所述中心相位并未到达初始相位(S106：NO)，则重复S105的控制。
如果排气门21的打开正时和关闭正时的中心相位到达了初始相位(S106：YES)，则使内燃发动机10停止工作(S107)并且结束一系列的过程。
应当指出的是，当排气门21的打开正时和关闭正时的中心相位到达初始相位时，可变排气门系统42的锁定销68接合到锁定孔63中，并且抑制排气门21的中心相位离开初始相位。
然后，将参照图13的流程图描述起动内燃发动机10时的一系列的过程。
首先，判断内燃发动机10是否发出起动请求(S201)。
在S201的过程中，如果车辆设置有怠速停止功能，则判断起动请求是否是在驾驶员进行加速操作的情况下发出的。
另外，不论是否设置有怠速停止功能，判断起动请求是否是在驾驶员打开起动开关的情况下发出的。
如果内燃发动机10并未发出起动请求(S201：NO)，则结束所 述一系列的过程。
如果内燃发动机10发出了起动请求(S201：YES)，则进行内燃发动机10的起动控制(S202)。
具体地，内燃发动机10的曲轴通过起动马达而转动，并且当曲轴的转速达到预定速度时，燃料从喷射器11b喷射到气缸中并且气缸中的燃料被火花塞24点燃。
接着，判断内燃发动机10是否处于完全燃烧状态(S203)。
在S203的过程中，根据内燃发动机10的曲轴的转速是否达到预定速度来判断内燃发动机10是否处于完全燃烧状态。
如果内燃发动机10并未处于完全燃烧状态(S203：NO)，则继续进行内燃发动机10的起动控制(S202)。
如果内燃发动机10处于完全燃烧状态(S203：YES)，则释放锁定销68的锁定作用，并且结束一系列的过程。
顺便提及一下，在根据图13的流程图执行各过程时，可以在判断排气门21的中心相位是由于迫压构件70而处于初始相位还是中心相位处于初始相位的情况下起动内燃发动机10。
因为通过颠倒提前角和滞后角以相似的方式控制进气门20，所以将省却进气门20的控制的流程图。
另外，因为如上所述进气门20采用的是电动式可变进气门系统41，所以当内燃发动机停止工作时可以不进行将中心相位构造为初始相位的控制，但是在起动内燃发动机10时可以进行。
通过上述构型，根据该实施方式的内燃发动机10的控制单元50除了具有根据第一实施方式的内燃发动机10的控制系统50的效果外还具有以下效果。
如果在起动内燃发动机10时进气门20的中心相位处于燃料切断期间的相位，则难以起动内燃发动机10，因为进气量减少了。
在这点上，因为在该实施方式中通过将中心相位提前得比内燃发动机10停止工作时燃料切断期间的相位还靠前而将进气门20的中心相位构造为初始相位，所以当起动内燃发动机10时能够在初始 相位处进行空气的吸入。
因此，能够改善内燃发动机10的起动性能。
如果在起动内燃发动机10时，排气门21的中心相位位于燃料切断期间的相位处，则难以起动内燃发动机10，因为排气流变得很差。
在这点上，因为在该实施方式中通过将中心相位滞后得比内燃发动机10停止工作时燃料切断期间的相位还靠后而将排气门21的中心相位构造为初始相位，所以当起动内燃发动机10时能够在初始相位处进行排气。
因此，能够改善内燃发动机10的起动性能。
在可变进气门系统41和可变排气门系统42中，设置了用于从最大滞后角侧相位朝向初始相位施加推力的迫压构件70。
由此，因为能够通过推力将中心相位构造为初始相位(即使在可变进气门系统41和可变排气门系统42的驱动机构中出现异常)，所以能够起动内燃发动机10。
尽管与液压式相比响应性改善了，但采用电动式可变气门系统时的成本减少了。
在这点上，因为在该实施方式中可变进气门系统41采用的电动式而可变排气门系统42采用的液压式，所以在抑制成本增加的同时能够确保响应性。
<第三实施方式>
上述实施方式中的每一个都是关于进气门20和排气门21正常运行时的控制的情况。
这时，当在进气门20和排气门21的中心相位构造为燃料切断期间所使用的相位并且能够将中心相位由燃料切断期间的相位改变的情况下所述气门中的一个中出现故障比如粘着时，内燃发动机10的运行被阻碍或者内燃发动机10难以重新启动的情况会出现。
这是因为当进气门20处于燃料切断期间的相位时进气量减少，并且当排气门21处于燃料切断期间的相位时排出的气体被封闭。
因此，当进气门20出现故障时可以通过改变排气门21的中心相位进行疏散运行，并且当排气门21出现故障时通过改变进气门20的中心相位进行疏散运行。
将参照图14描述中心相位。
如果进气门20出现故障(abnormality,异常)，则排气门21的中心相位被滞后得比燃料供给期间的最大滞后角相位还靠后，并且提高了排气的流动性。
通过这样，能够增大吸入空气的量，并且能够使燃烧室19中的空气燃料比值达到适合的数值。
因此，易于点燃燃烧室19中的混合物。
另一方面，如果排气门21出现故障，则进气门20的中心相位提前得比燃料供给期间的最大提前角相位还靠前，并且增多了吸入的空气量。
通过这样，燃烧室19中的混合物的压力上升，并且混合物的温度也因此上升。
因此，易于点燃混合物。
将参照图15的流程图描述该实施方式中的控制系统50的一系列的过程。
在例如燃料切断完成期间对进气门20进行滞后角控制并且对排气门21进行提前角控制之后执行图15的流程图中的过程。
首先，判断进气门20的中心相位与目标相位之间的相位差是否在预定时段内继续超过预定值(S301)。
该预定时段是基于进气门20的中心相位从燃料切断期间的相位转变至燃料供给期间的相位的时间所设定的，或者是基于转变至初始相位的时间所设定的。
即，如果相位差继续了预定时段，则其表明即使进行了用于改变进气门20的中心相位的控制但进气门20的中心相位并未改变的情况，这意味着进气门20出现粘着或类似状况的故障。
因此，如果相位差在预定时段内继续超过预定值(S301：YES)， 则进气门20的故障标记设置为开启(S302)，并且对排气门21的目标相位进行计算(S303)。
因此，控制可变排气门系统42(S304)，并且确定排气门21的中心相位是否变为目标相位(S305).
如果排气门21的中心相位未变为目标相位(S305：NO)，则继续S304的处理。
如果排气门21的中心相位变为目标相位(S305：YES)，则结束该系列的处理。
另一方面，如果进气门20的中心相位与目标相位之间的相位差未持续超过预定值达预定时段(S301:否)，则意味着进气门20正过渡至目标相位或进气门20变为目标相位。
因此，进气门的异常标记设定为关闭(OFF)(S306)，并且判定排气门21的中心相位与目标相位之间的相位差是否持续超过预定值达预定时段(S307)。
如果相位差持续超过预定值达预定时段(S307：是)，则排气门21的异常标记设定为开启(ON)(S308)，并且计算进气门20的目标相位(S309)。
随后，控制可变进气门系统41(S310)，并且判定进气门20的中心相位是否变为目标相位(S311)。
如果进气门20的中心相位未变为目标相位(S311：否)，则继续S310的处理。
如果进气门20的中心相位变为目标相位(S311：是)，则结束一系列的处理。
附带地，如果排气门21的中心相位与目标相位之间的相位差未持续超过预定值达预定时段(S307：否)，则排气门21的异常标记设定为关闭(OFF)(S312)，并且结束一系列的处理。
此外，由于相位差在进气阀20已经从异常恢复时变为等于或小于预定值，因此在S301的过程中作出否定的判定。
在这种情况下，进气门20的异常标记设定为关闭(S306)，并 且处理转移至第一实施方式和第二实施方式中描述的正常控制。
类似地，当排气门21已经从异常恢复时，在S307的处理中作出否定的判定。
在这种情况下，排气门21的异常标记设定为关闭(S312)，并且处理转移至第一实施方式和第二实施方式中描述的正常控制。
同时，在执行以上提及的疏散行驶(evacuation travel)时，如何设定进气门20或排气门21的中心相位根据行驶在什么样的条件下被启用而确定。
即，在图14中，当执行疏散行驶时，进气门20设定为操作范围的最提前角侧，排气门21设定为操作范围的最滞后角侧。
然而，根据疏散行驶的条件，这种设定可能不是必需的，进气门20在燃料供给期间可以设定为控制范围的任何提前角侧，而排气门21在燃料供给期间可以设定为控制范围的任何滞后角侧。
具体地，能够以以下标准在疏散行驶期间确定进气门20或排气门21的中心相位。
(A)为了能够起动爬山模式甚至在爬山期间允许加速。
在这种情况下，即使在进气门20或排气门21中的任一者中发生改变用于执行疏散行驶的相位的异常，仍能够继续疏散行驶。
(B)基于车辆的当前运行条件来确定中心相位。
在这种情况下，能够提高对异常不发生的侧进行控制方面的自由度。
(C)使用车辆的行驶条件的历史来确定中心相位。
在这种情况下，在保证在对异常不发生的侧进行控制方面的自由度的同时，能够继续疏散行驶，即使在进气门20或排气门21中的任一者中发生改变用于执行疏散行驶的相位的异常时亦是如此。
通过以上构型，根据本实施方式的内燃发动机10的控制单元50具有以下效果。
在当进气阀20中发生异常的情况下，排气阀21的中心相位比在燃料供给期间的最大滞后角阶段进一步地滞后。
由此，能够改善排气的流动，并且能够依据此增大进气量。
即，能够使燃烧室19中的空气燃料比达到适当的值。
因此，燃烧室19中的混合物的点燃变得容易，并且能够允许车辆的疏散行驶。
在排气门21中发生异常的情况下，进气门20的中心相位比在燃料供给期间的最大提前角相位处进一步地提前。
由此，能够增大进气量，因而，燃烧室19中的混合物的压力上升，混合物的温度也因此上升。
因此，点燃混合物变得容易。
<更改变型>
在上述实施方式中，假定是在节气门开度角设定为完全打开的情况下对进气门20进行滞后角控制以及对排气门21进行提前角控制的。
然而，可以在节气门开度角减小的情况下对进气门20进行滞后角控制以及对排气门21进行提前角控制。
当节气门开度角增大时，会出现进气噪音增大的问题。
因此，通过减小节气门开度角能够抑制进气噪音增大。
因为由于进气门20的打开正时的滞后角控制而使吸入空气发生倒流，所以节气门开度角很大时吸入空气的量与节气门开度角小时吸入空气的量之间的差值较小。
应当指出的是，通过增大节气门开度角能够增强减少泵送损失的效果。
在上述实施方式中，尽管标明了提前角和滞后角的具体数值，但这些数值不一定表示最优值，并且上述效果不是仅根据这些具体数值而得到的。
能够根据内燃发动机10、进气管11、排气管12等的结构对提前角和滞后角的具体数值进行适当的改变。
在上述实施方式中，尽管内燃发动机10为汽油发动机，但具有压缩点火系统的柴油发动机也可以用作内燃发动机10。
在上述实施方式中，即使在节气门开度角完全打开的情况下也能够减少燃料切断期间的排气流量。
因此，即使是在没有节气门的柴油发动机的情况下，通过实施上述实施方式也能够减少燃料切断期间的排气量，由此能够抑制排气催化剂的温度下降。
在上述实施方式中，通过中心相位改变机构，进气门20的打开正时的滞后角量和关闭正时的滞后角量被设定为相同的角度，并且排气门21的打开正时的提前角量和关闭正时的提前角量被设定为相同的角度。
然而，可以采用同样能够改变进气门20的打开正时的滞后角量和关闭正时的滞后角量的可变气门系统，也可以采用同样能够改变排气门21的打开正时的提前角量和关闭正时的提前角量的可变气门系统。
就是说，尽管可变气门系统的结构复杂，但其能够独立地控制进气门20的打开正时的滞后角量和关闭正时的滞后角量，并且还能够独立地控制排气门21的打开正时的提前角量和关闭正时的提前角量。
在上述实施方式中，就燃料供给期间的气门正时而言，尽管假定在T0(＝T6)时对进气门20进行打开控制并且对排气门21进行关闭控制，但通过将进气门20的打开正时提前以及将排气门21的打开正时滞后可以使进气门20的打开正时与排气门21的关闭正时交叠。
尽管在第二实施方式中可变进气门系统41采用电动式并且可变排气门系统42采用液压式，但是两者均可以采用电动式或两者均可采用液压式。
尽管在第二实施方式中初始相位构造成在燃料供给期间处于范围内，但是如果能够甚至在初始相位在燃料供给期间落在范围之外时起动内燃发动机10，则初始相位可以构造在燃料供给期间处于范 围之外。
在这种情况下，排气门21的中心相位可以设定为比燃料切断期间的中心相位更靠后的滞后角侧，并且排气门21的中心相位可以设定为比燃料供给期间的中心相位的最提前侧更靠前的提前角侧，进气阀20的中心相位可以设定为比燃料切断期间的中心相位更靠前的提前角侧，并且进气阀20的中心相位可以设定为比燃料供给期间的中心相位的最提前侧更靠后的滞后角侧。
在上述实施方式中，尽管假定将用于内燃发动机10的控制系统安装在车辆中，但安装对象并不局限于车辆。
换言之，安装对象可以为在燃料切断期间利用再生电力的船舶。
另外，安装对象可以为在燃料切断期间并不利用再生电力的对象。

Claims (16)

1.一种用于内燃发动机(10)的控制系统(50)，包括：
进气门(20)、排气门(21)以及在燃料燃烧后对排出的气体进行净化的排气净化催化剂(12a)；其中，
在没有供给燃料的燃料切断期间，所述进气门的关闭正时被控制至比燃料供给时的正时更靠后的滞后角侧并且被控制至比进气行程的下止点处的正时更靠后的滞后角侧；以及
所述排气门的打开正时被控制至比所述燃料供给时的正时更靠前的提前角侧并且被控制至比膨胀行程的下止点处的正时更靠前的提前角侧。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，
所述排气门的关闭正时被控制至比所述燃料供给时的所述正时更靠前的所述提前角侧并且被控制至比排气行程的上止点处的正时更靠前的提前角侧；以及
所述进气门的打开正时被控制至比所述燃料供给时的所述正时更靠后的所述滞后角侧并且被控制至比所述排气行程的所述上止点处的所述正时更靠后的滞后角侧。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，
所述排气门的所述打开正时和关闭正时的中心相位被控制至所述提前角侧；以及
所述进气门的所述打开正时和关闭正时的中心相位被控制至所述滞后角侧。
4.根据权利要求2所述的控制系统，其中，
所述排气门在燃料供给期间的打开正时和关闭正时被构造成具有预定的范围；
当满足预定的情况时，所述排气门的所述打开正时和关闭正时中的每一者都被构造成处于中心相位；并且
所述中心相位被设置至比所述燃料切断期间的所述打开正时和关闭正时更靠后的进一步的滞后角侧，并且被设置至比所述燃料供给期间的所述打开正时和关闭正时的最大滞后侧正时更靠前的进一步的提前角侧。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，
如果在启动所述内燃发动机时所述排气门的所述打开正时和关闭正时被确定为处于所述中心相位，则启动对所述内燃发动机的燃料供给。
6.根据权利要求2所述的控制系统，其中，
所述进气门在燃料供给期间的打开正时和关闭正时被构造成具有预定的范围；
当满足预定的情况时，所述进气门的所述打开正时和关闭正时中的每一者都被构造成处于中心相位；并且
所述中心相位被设置至比所述燃料切断期间的所述打开正时和关闭正时更靠前的进一步的提前角侧，并且被设置至比所述燃料供给期间的所述打开正时和关闭正时的最大提前侧正时更靠后的进一步的滞后角侧。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，
如果在启动所述内燃发动机时所述进气门的所述打开正时和关闭正时被确定为处于所述中心相位，则启动对所述内燃发动机的燃料供给。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的控制系统，其中，
所述中心相位位于所述燃料供给期间的所述打开正时和关闭正时的范围内。
9.根据权利要求4至7中的任一项所述的控制系统，其中，
所述预定的情况为所述内燃发动机被停止或者所述内燃发动机被启动中的至少任一者。
10.根据权利要求4至7中的任一项所述的控制系统，其中，
通过控制可变进气门系统(41)而改变所述进气门的所述打开正时和关闭正时，并且通过控制可变排气门系统(42)而改变所述排气门的所述打开正时和关闭正时；并且
在所述可变进气门系统和所述可变排气门系统中的至少一者中设置有迫压构件(70)，所述迫压构件(70)对气门施加从沿在所述燃料供给期间的最滞后角侧的方向朝向所述中心相位的方向的推力。
11.根据权利要求10所述的控制系统，其中，
所述可变进气门系统为电子式，并且所述可变排气门系统为液压式。
12.根据权利要求2至7中的任一项所述的控制系统，其中，
当所述进气门的所述打开正时和关闭正时变得不能从所述燃料切断期间的所述打开正时和关闭正时改变时，所述排气门的所述打开正时和关闭正时中的每一者都被设置至比燃料供给期间的打开正时和关闭正时处的正时远的滞后角侧。
13.根据权利要求2至7中的任一项所述的控制系统，其中，
当所述排气门的所述打开正时和关闭正时变得不能从所述燃料切断期间的所述打开正时和关闭正时改变时，所述进气门的所述打开正时和关闭正时中的每一者都被设置至比燃料供给期间的打开正时和关闭正时处的正时远的提前角侧。
14.一种用于内燃发动机(10)的控制系统(50)，包括：
进气门(20)、排气门(21)以及在燃料燃烧后对排出的气体进行净化的排气净化催化剂(12a)；其中，
在没有供给燃料的燃料切断期间，通过将所述进气门的关闭正时控制至比燃料供给时的正时更靠后的滞后角侧并且控制至比进气行程的下止点处的正时更靠后的滞后角侧而使在膨胀行程期间气缸中产生的负压被通过控制所述排气门的打开正时而得以减小。
15.一种用于内燃发动机(10)的控制系统(50)，包括：
进气门(20)、排气门(21)以及在燃料燃烧后对排出的气体进行净化的排气净化催化剂(12a)；其中，
在没有供给燃料的燃料切断期间，所述排气门的关闭正时被控制至比燃料供给时的正时更靠前的提前角侧并且被控制至比排气行程的上止点处的正时更靠前的提前角侧；以及
所述进气门的打开正时被控制至比所述燃料供给时的正时更靠后的滞后角侧并且被控制至比所述上止点处的正时更靠后的滞后角侧。
16.一种用于内燃发动机(10)的控制系统(50)，包括：
进气门(20)、排气门(21)以及在燃料燃烧后对排出的气体进行净化的排气净化催化剂(12a)；其中，
在没有供给燃料的燃料切断期间，通过将所述排气门的关闭正时控制至比燃料供给时的正时更靠前的提前角侧并且控制至比排气行程的上止点处的正时更靠前的提前角侧而使在排气行程期间在气缸中产生的压缩空气被用于在进气行程中使气缸的容积膨胀。
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