CN107407210A - 内燃机的控制单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在低转速高负荷时维持排气阀的开放时机并减小重叠从而抑制爆震的内燃机的控制单元。其中，阀正时控制装置形成为具有通过驱动使与曲轴同步旋转的驱动侧旋转体和与排气凸轮轴一体旋转的从动侧旋转体的相对旋转相位变位的相位调节机构。并形成为在排气阀的开放时机之后，使相对旋转相位与该开放时机相比向提前角方向变位。

Description

内燃机的控制单元
技术领域
本发明涉及一种具有设定内燃机的排气阀的开闭时间的阀正时控制装置的内燃机的控制单元。
背景技术
在专利文献1中展示了一种技术，其具有同时设定进气阀和排气阀的开闭时间的阀正时控制装置(在文献中为可变气门正时装置)，在内燃机负荷为指定值以下的情况下，将进气阀与排气阀的重叠(overlap)维持一定并设定延迟进气阀和排气阀双方的闭阀时间的控制。
此外，在专利文献2中展示了一种技术，其具有设定进气阀的开闭时间的阀正时控制装置(在文献中为进气时机(timing)可变机构)和设定排气阀的开闭时间的阀正时控制装置(在文献中为排气时机可变机构)，并根据负荷改变进气阀与排气阀的重叠的中心时间。
进一步地，在专利文献3中展示了一种技术，其设定进气阀和排气阀同时形成开放状态的重叠，并通过调节该重叠量得到适合内燃机的运转状态的内部EGR的技术。在该专利文献3中，特征在于基于与内燃机的运转状态相对应的指导值来设定重叠量。
专利文献
专利文献1：日本专利特开平5-248277号公报
专利文献2：日本专利特开平10-176558号公报
专利文献3：日本专利特开2004-239151号公报
发明内容
在处于低转速高负荷状态下的内燃机中，由于基于重叠的内部EGR，燃烧室的混合气体的温度上升，因此混合气体有时会自然着火并引发爆震。此外，重叠量越大，混合气体的温度也随之上升。
为了改善这种现象，例如，也可考虑使对排气阀设定开闭时间的阀正时控制装置向提前角方向变位，从而减小重叠并减轻内部EGR的热量的影响。但是，在这种情况下排气阀的开放时机(EVO)会向提前角方向变位，因此在燃烧(膨胀)行程中活塞到达下止点之前就会开始打开排气阀，从而导致膨胀压力未能充分作用于活塞，使得排气损失增大。
因此，人们寻求能够进行排气阀的工作控制并提高低转速高负荷时的性能的内燃机的控制单元。
本发明的特征在于如下方面：
阀正时控制装置形成为具有：
驱动侧旋转体，上述驱动侧旋转体以旋转轴心为中心与内燃机的曲轴同步旋转；
从动侧旋转体，上述从动侧旋转体在与上述旋转轴心相同的轴心上以与上述驱动侧旋转体相对旋转自如的方式配置，并与对上述内燃机的排气阀进行开闭控制的排气凸轮轴一体旋转；以及，
相位调节机构，上述相位调节机构设定上述驱动侧旋转体以及上述从动侧旋转体的相对旋转相位，
上述排气凸轮轴形成为使多个气缸的上述排气阀隔开指定的旋转角进行开闭动作，
在上述排气阀的开放时机之后，进行使上述相对旋转相位与该开放时机相比向提前角方向变位的提前角工作，然后，为了使接下来进行排气的其他气缸的排气阀在当初的开放时机开放，使上述相对旋转相位向解除上述提前角工作的滞后角工作的方向变位。
例如，相位调节机构能够在排气阀的开放时机之后使阀正时控制装置进行提前角工作。由此，使阀正时控制装置的相对旋转相位与开放时机时的相对旋转相位相比向提前角方向变位，并缩短与进气阀的重叠。但是，在接下来进行排气阀的开放工作的气缸的排气阀进行开放工作之前，通过使阀正时控制装置进行滞后角工作来事先解除之前的提前角工作的影响。由此，在接下来开放排气阀的气缸中也重复进行同样的控制，从而能够缩短重叠。
因此，形成能够在低转速高负荷时维持排气阀的开放时机并减小重叠从而抑制爆震的内燃机的控制单元。
在本发明中，上述相位调节机构通过电动致动器对上述驱动侧旋转体以及从动侧旋转体的相对旋转相位进行设定，并且也可以具有控制上述电动致动器的控制部。
由此，例如，与利用流体压力使相对旋转相位进行变位的情况相比，通过电动致动器的驱动力使相对旋转相位进行变位的阀正时控制装置能够在高速下进行变位。基于这些原因，控制部控制电动致动器，在开放排气阀后，能够使阀正时控制装置在高速下进行提前角工作和其后的滞后角工作。
在本发明中，上述内燃机也可以被设定为使被上述排气凸轮轴控制的多个气缸各自的排气阀不会同时形成打开的状态，并且上述控制部的控制方式也可以被设定为使上述滞后角工作从上述排气阀的封闭时机开始进行。
由此，通过从排气阀的封闭时机开始进行复位工作，在到下一个气缸的开放时机为止的所有时间中能够驱动电动致动器，也能够将排气阀的封闭时机设定为最早的状态。
本发明的上述控制部也可以将上述提前角工作所需要的时间设定为长于上述滞后角工作所需要的时间。
在内燃机运转时，凸轮变转矩相对进气凸轮轴沿滞后角方向作用。因此，通过使在进行提前角工作时驱动电动致动器的时间长于在进行滞后角工作时驱动电动致动器的时间，能够轻松地进行使基于提前角工作的相对旋转相位的变位量与基于滞后角工作的相对旋转相位的变位量相等的控制。
本发明也可具有旋转速度传感器、相位传感器和负荷传感器，其中，上述旋转速度传感器检测上述曲轴的单位时间的转速，上述相位传感器检测上述相对旋转相位，上述负荷传感器检测来自上述曲轴的作用于输出传动系统的负荷，同时，
上述控制部也可在根据上述旋转速度传感器的检测结果判定上述曲轴的单位时间的转速未达到设定值的情况下，基于上述旋转速度传感器、上述相位传感器以及上述负荷传感器的检测结果对上述电动致动器进行控制。
由此，在内燃机的单位时间的转速未达到设定值的情况下，能够进行如下控制：仅在通过负荷传感器检测的负荷例如超过指定值的情况下，控制电动致动器来谋求缩短重叠。
本发明的上述控制部也可以通过上述阀正时控制装置的滞后角工作使上述排气阀的开放时机迟于指定时间。
通过像这样使排气阀的开放时机迟于指定的时机，能够进一步提高燃烧室中的混合气体的压缩率并提高发动机的输出功率。
附图说明
图1为表示发动机的剖面和控制单元的块电路(block circuit)的图。
图2为进气侧阀正时控制装置的纵剖侧视图。
图3为图2的III-III线的剖面图。
图4为排气侧阀正时控制装置的纵剖面图。
图5为图4的V-V线的剖面图。
图6为控制系统的块电路图。
图7为发动机控制的流程图。
图8为重叠控制的流程图。
图9为表示双缸的排气阀和进气阀的阀扬程曲线以及开闭工作的领域的图表。
图10为说明排气阀和进气阀的进气时间的图。
图11为表示重叠控制时的排气阀侧阀正时控制装置的提前角工作和滞后角工作的时机的图表。
具体实施方式
下面，根据附图对一个实施方式进行说明。
[基本结构]
如图1、2、4所示，内燃机的控制单元形成为具有对作为内燃机的发动机E的进气时间进行设定的进气侧阀正时控制装置A、对排气时间进行设定的排气侧阀正时控制装置B、和对它们进行控制的发动机控制部C。
发动机控制部C通过分别对进气侧阀正时控制装置A和排气侧阀正时控制装置B进行控制，从而根据发动机E的运转状况将进气时机(进气时间)和排气时机(排气时间)设定为最佳。与此同时，在低转速高负荷时通过排气侧阀正时控制装置B的控制维持排气阀11的开放时机EVO并谋求缩短重叠。该控制方式的详细情况在后文中陈述。
[发动机]
发动机E形成为双缸型的四冲程型，并具有使各缸盖1、气缸体2、曲轴箱3和油盘4上下重叠并连结而成的结构。此外，在形成于气缸体2的多个缸膛中收容有活塞5，以旋转自如的方式被支承于曲轴箱3的曲轴6和活塞5通过连杆7连结。此外，虽然在图2、4中展示了双缸的发动机E，但是发动机E也可以是三缸、四缸等其他多个的气缸数。
在缸盖1中，在连接燃烧室和进气路径的位置设有开闭自如的进气阀10，连接燃烧室和排气路径的位置设有开闭自如的排气阀11。在它们的上部位置设有进气凸轮轴12和排气凸轮轴13，以使进气阀10和排气阀11独立进行开闭动作。在缸盖1的进气路径侧设有燃料喷嘴14，而在燃烧室中设有火花塞15。
与多个进气路径连接的进气歧管16和与多个排气路径连接的排气歧管17连结于缸盖1的侧面。此外，在进气歧管16的内部设有节流阀18和滚流控制阀19。
在该发动机E中，定时链8横跨在曲轴6设有的驱动链轮6S、进气侧阀正时控制装置A的进气侧链轮31S和排气侧阀正时控制装置B的排气侧链轮21S而卷绕。由此，将与曲轴6的旋转同步的驱动力传递至进气凸轮轴12和排气凸轮轴13，从而实现对基于进气侧阀正时控制装置A的进气时机(进气时间)和基于排气侧阀正时控制装置B的排气时机(排气时间)的设定。
[进气侧阀正时控制装置]
如图2、3所示，进气侧阀正时控制装置A具有进气侧壳体31、进气侧转子32和油压工作机构U，其中，上述油压工作机构U通过油压对进气侧壳体31和进气侧转子32的相对旋转相位进行设定。
进气侧壳体31配置于与第1轴心X1相同的轴心上，并在外周形成有进气侧链轮31S，上述第1轴心X1与进气凸轮轴12的旋转轴心为同轴心。该进气侧壳体31具有将转子主体31C插入前板31A与后板31B之间并通过紧固螺栓31D进行紧固而成的结构。进气侧转子32在与第1轴心X1相同的轴心上与进气侧壳体31相对旋转自如地配置，并通过连结螺栓34连结于进气凸轮轴12，从而与进气凸轮轴12一体旋转。
使进气侧转子32内包于进气侧壳体31，从而在各自之间形成多个压力室。在进气侧转子32形成多个向外侧突出的分隔部32A，通过利用该分隔部32A分隔压力室来形成提前角室33A和滞后角室33B。
在该进气侧阀正时控制装置A中，由于来自定时链8的驱动力，整体沿驱动旋转方向S旋转。并且，将通过油压工作机构U使进气侧转子32相对进气侧壳体31的相对旋转相位向与驱动旋转方向S相同的方向变位的方向称为提前角方向Sa，将向其相反方向的变位称为滞后角方向Sb。
在进气侧转子32形成有与提前角室33A连通的提前角流路和与滞后角室33B连通的滞后角流路。发动机E具有由曲轴6的驱动力驱动的油压泵P，并具有对提前角流路和滞后角流路选择性地进行来自该油压泵P的工作油的供排的电磁式相位控制阀45。
油压泵P形成为将油盘4的润滑油作为工作油供给至相位控制阀45的结构，通过设定该相位控制阀45的位置，能够将工作油供给至提前角室33A并使相对旋转相位向提前角方向Sa变位，或者与之相反，将工作油供给至滞后角室33b并使相对旋转相位向滞后角方向Sb变位。像这样，在通过油压使相对旋转相位变位的油压系统中形成油压工作机构U。
该进气侧阀正时控制装置A具有与在日本专利特开平10-103030号公报、日本专利特开平10-227236号公报中所公开的技术基本上共通的结构。此外，进气侧阀正时控制装置A也可以具有用于在指定的相对旋转相位保持进气侧壳体31与进气侧转子32的变位的锁定机构。
[排气侧阀正时控制装置]
如图4、5所示，排气侧阀正时控制装置B具有排气侧壳体21(驱动侧旋转体的一个例子)、排气侧转子22(从动侧旋转体的一个例子)和相位调节机构T，其中，上述相位调节机构T通过作为电动致动器的相位控制电动机M的驱动力对排气侧壳体21(驱动侧旋转体的一个例子)以及排气侧转子22(从动侧旋转体的一个例子)的相对旋转相位进行设定。尤其是，相位调节机构T不局限于作为电动致动器的相位控制电动机M，也可以使用通过油压等流体压力进行工作的致动器来构成。
排气侧壳体21(驱动侧旋转体的一个例子)配置于与第2轴心X2(旋转轴心的一个例子)相同的轴心上并在外周形成有排气侧链轮21S，上述第2轴心X2与排气凸轮轴13的旋转轴心为同轴心。该排气侧壳体21具有通过螺栓21C对前壳体21A和后壳体21B进行紧固而形成的结构。排气侧转子22(从动侧旋转体的一个例子)在与第2轴心X2相同的轴心上与排气侧壳体21相对旋转自如地配置，并通过连结螺栓22A连结于进气凸轮轴12，从而与排气凸轮轴13一体旋转。
在该排气侧阀正时控制装置B中，由于来自定时链8的驱动力，整体沿驱动旋转方向S旋转。并且，将通过相位控制电动机M的驱动力使排气侧转子22相对排气侧壳体21的相对旋转相位向与驱动旋转方向S相同的方向变位的方向称为提前角方向Sa，将向其相反方向的变位称为滞后角方向Sb。
相位调节机构T具有齿圈25、内部齿轮26和偏心凸轮体27，上述齿圈25与排气侧壳体21一体旋转并具有多个内齿部25T，上述内部齿轮26具有用于与上述内齿部25T啮合的多个外齿部26T。此外，在排气侧转子22突出设置有多个形成轴状的连接部件23。
齿圈25形成为具有指定齿数的内齿部25T的内齿轮。
内部齿轮26形成为具有齿数少于齿圈25的齿数的外齿部26T的外齿轮，且在中央形成有孔部。在该内部齿轮26形成有直径大于连接部件23的多个连接孔部26A。连接部件23通过插入连接孔部26A而作为联轴节发挥作用，但也可以使用十字滑块联轴节等来代替该结构。
在偏心凸轮体27中，凸轮主体和凸轮部27A一体形成，其中，上述凸轮主体为配置为与第2轴心X2同轴心的圆柱状，上述凸轮部27A以相对于该凸轮主体偏心的偏心轴心Y为中心而形成为圆柱状。在该排气侧阀正时控制装置B中，凸轮主体相对于排气侧壳体21以第2轴心X2为中心旋转自如地被支承，同时，凸轮部27A以相对旋转自如的方式嵌入内部齿轮26的孔部。
相位控制电动机M被发动机E支承，同时，使相对输出轴Ma以正交姿势设置的卡合销28卡合于偏心凸轮体27的卡合槽27B。此外，在相位控制电动机M中虽然使用无刷直流电动机，但是也可以使用步进电动机等同步电动机。
由此，在通过相位控制电动机M的驱动力使偏心凸轮体27进行旋转的情况下，通过使凸轮部27A以第2轴心X2为中心进行旋转，内部齿轮26也以第2轴心X2为中心开始公转。在该公转时，由于内部齿轮26的外齿部26T与齿圈25的内齿部25T的啮合位置会沿着齿圈25的内周变位，因此内部齿轮26会以偏心轴心Y为中心轻微自转。
此外，在内部齿轮26仅公转一周的情况下，仅使内部齿轮26相对于齿圈25旋转(自转)与齿圈25的内齿部25T的齿数和内部齿轮26的外齿部26T的齿数的差(齿数差)相当的角度，因此将实现较大的减速。
虽然该内部齿轮26的旋转不是以第2轴心X2为中心，但该旋转会经由嵌入连接孔部26A的连接部件23传递至排气侧转子22。因此，将实现排气侧转子22相对于排气侧壳体21的相对旋转相位的变位。此外，相位调节机构T的齿轮结构并不局限于图4、5所示结构。
在该排气侧阀正时控制装置B中，通过以与排气凸轮轴13的旋转速度相等的速度沿同一方向对相位控制电动机M的输出轴Ma进行驱动旋转，能够维持相对旋转相位。此外，将控制方式设定为通过相位控制电动机M的旋转速度的增大或者减小使相对旋转相位向提前角方向Sa或者滞后角方向Sb变位。相位控制电动机M的旋转速度的增大和减小所对应的相对旋转相位的变位方向(提前角方向Sa和滞后角方向Sb的任一个)由相位调节机构T的齿轮结构决定。
尤其是，由于通过相位控制电动机M的驱动力使相对旋转相位变位，因此与通过油压来实现变位的情况相比，能够在高速下进行工作，并且使得该相对旋转相位的变位能够在极高速下进行。
该排气侧阀正时控制装置B具有与在日本专利特开2007-71058号公报、日本专利特开2009-257186号公报等中已被公开结构的技术基本上共通的结构。此外，排气侧阀正时控制装置B只要为通过电动致动器的驱动力使排气侧壳体21与排气侧转子22的相对旋转相位变位的结构，则不局限于在实施方式中所说明的结构或者公报中所展示的结构。
[控制结构]
发动机控制部C作为管理发动机E的运转状态的ECU而发挥作用，如图1以及图6所示，其输入来自曲轴传感器41(旋转速度传感器的一个例子)、进气时机传感器42(相位传感器的一个例子)、排气时机传感器43(相位传感器的一个例子)和负荷传感器44的信号。此外，发动机控制部C向相位控制电动机M、相位控制阀45、燃料控制回路46和点火回路47输出控制信号，其中，上述相位控制电动机M实现排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位的变位；上述相位控制阀45实现进气侧阀正时控制装置A的变位；上述燃料控制回路46控制燃料喷嘴14；上述点火回路47控制火花塞15。
作为曲轴传感器41，使用拾波型等的传感器，以使得在曲轴6到达指定的旋转相位时输出检测信号，通过计算检测信号能够检测曲轴6的旋转速度(每单位时间的转速)。作为进气时机传感器42，使用拾波型等的传感器，以使得在进气侧转子32到达指定的旋转相位时输出检测信号。作为排气时机传感器43，使用拾波型等的传感器，以使得在排气侧转子22到达指定的旋转相位时输出检测信号。负荷传感器44检测作用于曲轴6的转矩。并且，负荷传感器44不局限于检测作用在驱动系统上的负荷的结构，也可以根据检测节流阀18的开度的传感器的信号，判定节流阀18的开度越大则负荷越高。
此外，在获取进气侧阀正时控制装置A(或者排气侧阀正时控制装置B)的相对旋转相位的情况下，进行运算曲轴传感器41的检测时机和进气时机传感器42(或排气时机传感器43)的检测时机之间的时间差或根据时间差来参照表数据的处理。
发动机控制部C具有旋转速度判定部51、进气侧相位判定部52、排气侧相位判定部53、负荷判定部54、燃料控制部55、点火控制部56、进气时机设定部57、排气时机设定部58和重叠控制部59。虽然假定他们由软件构成，但是也可以由具有逻辑的回路等所组成的硬件构成，或由软件和硬件组合构成。
旋转速度判定部51通过计算来自曲轴传感器41的信号来判定曲轴6的旋转速度(每单位时间的转速)。进气侧相位判定部52根据曲轴传感器41的信号的检测时机和在进气时机传感器42的信号的检测时机之间的关系来判定进气侧阀正时控制装置A的相对旋转相位。与此相同，排气侧相位判定部53根据曲轴传感器41的信号的检测时机和在排气时机传感器43的信号的检测时机之间的关系来判定排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位。负荷判定部54基于负荷传感器44的检测信号来判定作用于发动机E的负荷。
燃料控制部55基于曲轴传感器41和进气时机传感器42的检测信号来设定燃料的供给时机，并通过燃料控制回路46使燃料从燃料喷嘴14喷射。
点火控制部56基于曲轴传感器41和进气时机传感器42的检测信号，设定多个火花塞15的点火时机，并通过点火回路47驱动火花塞15从而实现点火。
进气时机设定部57基于发动机E的运转状况，设定作为目标的相对旋转相位，并通过相位控制阀45的控制设定进气侧阀正时控制装置A的相对旋转相位。在该控制时，通过将来自油压泵P的工作油供给至提前角室33A并使工作油从滞后角室33B排出，使相对旋转相位向提前角方向变位，与之相反，通过向滞后角室33B供给工作油并使工作油从提前角室33A排出，使相对旋转相位向滞后角方向变位。此外，在要维持相对旋转相位的情况下，通过相位控制阀45停止工作油的供排。
排气时机设定部58基于发动机E的运转状况，设定作为目标的相对旋转相位，并通过相位控制电动机M的控制设定排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位。在该控制时，通过如上所述地使相位控制电动机M与排气凸轮轴13等速旋转，从而维持相对旋转相位，并通过相比该速度进行增速或者减速来实现相对旋转相位向提前角方向或者滞后角方向的变位。
重叠控制部59实现以下控制：在发动机E的旋转速度未达到指定值且通过负荷传感器44检测的负荷超过指定值的情况下，不使排气阀11的开放时机向提前角方向移动而谋求缩短重叠。
[控制方式]
将基于发动机控制部C的发动机E的控制方式的概要作为发动机控制程序，以图7的流程图的方式进行展示。在该控制中，在根据曲轴传感器41的检测结果判定旋转速度未达到设定值，且根据负荷传感器44的检测结果判定负荷超过指定值的情况下(步骤#01～#03)，转换为重叠控制程序(步骤#100)。与此相反，在负荷未超过设定值的情况下，根据获得的信息设定基于进气侧阀正时控制装置A的进气时间，并设定基于排气侧阀正时控制装置B的排气时间，并将标志设置为“0”(步骤#04、05)。
将在步骤#04的控制的一个例子表示于图9的图表。发动机E形成为双缸，在排气凸轮轴13旋转720轴(转两周)期间，在两个气缸中按照设定的顺序对各气缸的排气阀11进行开闭。即，在第1气缸#1和第2气缸#2中进行进气、压缩、燃烧(膨胀)和排气。
此外，在图9所示的图表中，取曲轴转角为横轴，取进气阀10和排气阀11的扬程量为纵轴，排气阀扬程曲线EX(实线)和进气阀扬程曲线IN(虚线)直接反映各自的进气凸轮轴12和排气凸轮轴13的凸轮轮廓。
排气阀扬程曲线EX的末端部与活塞5的上止点TDC重叠，进气阀扬程曲线IN的始端部也与活塞5的上止点TDC重叠。排气阀扬程曲线EX与进气阀扬程曲线IN在区域Fp(初始重叠Fp)内重叠。
例如，在发动机E的旋转速度超过指定值的状态下，根据通过负荷传感器44检测的负荷使进气侧阀正时控制装置A的相对旋转相位向提前角方向变位，在此情况下，如假想线(双点划线)所示的进气阀扬程曲线IN在该图中向左侧偏移，并提前进气时间(进气时机)。此外，虽然未进行图示，但是在使进气侧阀正时控制装置A的相对旋转相位向滞后角方向变位的情况下，进气阀扬程曲线IN在该图中向右侧偏移，并延迟进气时间(进气时机)。通过这样的控制能够实现发动机E在最佳的燃料效率或者所需的转矩下的工作。
重叠控制(步骤#100)通过重叠控制部59的控制来实现，维持在所有(两个)气缸的排气阀11的开放时机EVO，同时，缩短排气阀11和进气阀10的重叠。
即，在图10中，展示在排气侧阀正时控制装置B和进气侧阀正时控制装置A各自的相对旋转相位被保持为指定的相位的状态下，根据凸轮轮廓进行开闭的情况下的排气阀扬程曲线EX和进气阀扬程曲线IN，同时，将它们的重叠区域作为初始重叠Fp。
在图10中，在将排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位保持在指定的相位的情况下，用假想线(双点划线)表示根据凸轮轮廓进行开闭的排气阀扬程曲线EX。此外，在该图中展示在到达低转速高负荷的情况下，通过使排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位向提前角方向变位，使排气阀扬程曲线EX向提前角侧变位以如实线所示的情况。
这是通过使排气阀扬程曲线EX向提前角方向(在该图中向左侧)偏移从而相对于进气阀扬程曲线IN在极小的区域Fs(缩短重叠Fs)内重叠，并消除内部EGR的热量的影响而实现对爆震的抑制。并且，在重叠控制(步骤#100)中未出现在该图中以实线表示的排气阀扬程曲线EX。
此外，也可考虑使排气阀扬程曲线EX与图10中用实线表示的位置相比进一步提前角方向偏移，从而使重叠消失(使EVC比IVO进一步向提前角方向变位)，在像这样使重叠消失的情况下，将进一步良好地消除内部EGR的热量的影响，从而能够抑制爆震。
但是，在使排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位向提前角方向变位的情况下，如图10中的实线所示，排气阀扬程曲线EX整体向提前角方向偏移，因此开放时机EVO也会向提前角方向变位。因此，在该排气行程之前的燃烧(膨胀)行程中，在活塞5在到达下止点BDC之前排气阀11会开放，从而使燃烧行程的膨胀压力未能充分作用于活塞5而导致排气损失增大。
为了消除该缺陷，在重叠控制程序(步骤#100)中，如图11中的实线所示，通过使排气阀扬程曲线EX的前半部分向滞后角方向变位来维持开放时机EVO。
即，在图8所示的重叠控制程序(步骤#100)中，在获取来自曲轴传感器41的传感器信号且标志为“0”的情况下，在排气阀11到达开放时机EVO后，通过对相位控制电动机M的速度的控制，进行排气侧阀正时控制装置B的提前角工作。接着，在排气阀11到达封闭时机之后开始进行滞后角工作，并将标志设置为“1”(步骤#101～#105)。
该步骤#101～#105为初始的控制，且假定排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位为处于根据排气凸轮轴13的凸轮轮廓直接反映开放时机EVO和封闭时机EVC的状态的基准相位。因此，在排气阀11到达在图10中用假想线(双点划线)表示的排气阀扬程曲线EX的开放时机EVO之后，通过使排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位向提前角方向变位，使得在排气阀扬程虚线EX中开放时机EVO后方的区域向提前角侧偏移。因此，实现在维持排气阀扬程曲线EX的开放时机EVO的情况下的重叠的缩短或者消除。
此外，通过在排气阀11到达封闭时机EVC之后开始滞后角工作，在接下来进行排气的气缸以及进行了初始控制的气缸中，在排气阀11到达开放时机EVO的时刻，能够以原本的时机开放排气阀11。
在该初始控制之后，由于标志被设置为“1”，因此在排气阀11到达开放时机EVO之后，使排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位比基准相位进一步向提前角方向变位，并在排气阀11到达封闭时机EVC之后，反复进行使滞后角工作复位至基准相位的控制(步骤#106～#109).
即，在该控制中，步骤#102～#105的初始控制为仅进行一次的控制，在该初始控制之后，交替进行使相对旋转相位向提前角方向Sa变位的工作和向滞后角方向Sb变位的工作。通过进行这样的控制，使得排气阀扬程曲线EX(图11的实线)的前半部分向滞后角方向变位，而后半部分向提前角方向变位。因此，与排气阀11根据凸轮轮廓进行开放的情况下的排气阀扬程曲线EX相比，通过控制设定的排气阀扬程曲线EX的曲线宽度整体变窄。
并且，在发动机E运转时，由于凸轮变转矩从排气凸轮轴13沿滞后角方向作用于排气阀11，因此与向提前角方向的变位速度相比，向滞后角方向的变位速度会提高。在该控制中，虽然将相位控制电动机M的向提前角方向的工作量和向滞后角方向的工作量设定为相等，但是由于凸轮变转矩的作用，将相位控制电动机M的向提前角方向的驱动时间设定为长于向滞后角方向的驱动时间。并且，也可以进行占空比控制(duty control)，以使得用于使相位控制电动机M进行提前角工作的电力大于用于使相位控制电动机M进行滞后角工作的电力。
[实施方式的作用、效果]
使用电动型的相位控制电动机M的排气侧阀正时控制装置B能够在发动机E低速旋转的情况下以较短的间隔进行向提前角方向和向滞后角方向的变位。通过利用该优异的方面，当在发动机E处于低速旋转的状况下判定通过负荷传感器44检测的负荷超过指定值时，在从排气阀11的开放时机EVO至封闭时机EVC为止的单位周期期间，使排气侧阀正时控制装置B的相对旋转相位向提前角方向变位，接着，向滞后角方向变位。
通过该控制，在发动机E处于低转速高负荷的状况下时，通过缩短重叠并设定缩短重叠Fs来消除内部EGR的热量的影响从而实现对爆震的抑制。此外，在燃烧(膨胀)行程中，随着燃烧产生的压力毫不浪费地被活塞5承接从而实现没有排气损失的运转。
[其他实施方式]
除了上述实施方案以外，也可以形成为如下方式。
(a)作为进气侧阀正时控制装置A，与排气侧阀正时控制装置B同样地使用通过相位控制电动机M进行相对旋转相位的变位的结构。通过这种结构，能够以高速进行进气侧阀正时控制装置A的相对旋转相位的变位，同时，不再需要用于进行工作油的供排的流路或者控制阀。
(b)作为低转速高负荷时的控制，通过使进气侧阀正时控制装置A的相对旋转相位向滞后角方向Sb变位的控制，将控制方式设定为使排气阀11的开放时机EVO迟于图11所示的时机。通过这样的设定，能够进一步提高燃烧室的压缩率，并提高发动机E的输出功率。
(c)在进气侧阀正时控制装置A和排气侧阀正时控制装置B的任一个中也可以具有调节阀的扬程量的机构。
(d)为了控制作为发生爆震的重要因素之一的残留气体量，也可以一并使用冷却的EGR、滚流控制阀19或者4-2-1排气系统等爆震改善系统。通过这样的一并使用，能够进一步良好地抑制爆震。
工业上的可利用性
本发明能够用于在排气凸轮轴上设有阀正时控制装置的内燃机。
符号的说明
6 曲轴
11 排气阀
13 排气凸轮轴
21 驱动侧旋转体(排气侧壳体)
22 从动侧旋转体(排气侧转子)
41 旋转速度传感器(曲轴传感器)
44 负荷传感器
B 阀正时控制装置(排气侧阀正时控制装置)
C 控制部
E 内燃机(发动机)
M 电动致动器(相位控制电动机)
T 相位调节机构
X2 旋转轴心(第2轴心)
EVO 开放时机
EVC 封闭时机

Claims (6)

1.一种内燃机的控制单元，其中，
阀正时控制装置形成为具有：
驱动侧旋转体，所述驱动侧旋转体以旋转轴心为中心与内燃机的曲轴同步旋转；
从动侧旋转体，所述从动侧旋转体在与所述旋转轴心相同的轴心上以与所述驱动侧旋转体相对旋转自如的方式配置，并与对所述内燃机的排气阀进行开闭控制的排气凸轮轴一体旋转；以及，
相位调节机构，所述相位调节机构设定所述驱动侧旋转体以及所述从动侧旋转体的相对旋转相位，
所述排气凸轮轴形成为使多个气缸的所述排气阀隔开指定的旋转角进行开闭动作，
在所述排气阀的开放时机之后，进行使所述相对旋转相位与该开放时机相比向提前角方向变位的提前角工作，然后，为了使接下来进行排气的其他气缸的排气阀在当初的开放时机开放，使所述相对旋转相位向解除所述提前角工作的滞后角工作的方向变位。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制单元，其中，
所述相位调节机构通过电动致动器对所述驱动侧旋转体以及所述从动侧旋转体的相对旋转相位进行设定，
并具有控制所述电动致动器的控制部。
3.如权利要求2所述的内燃机的控制单元，其中，
所述内燃机被设定为使被所述排气凸轮轴控制的多个气缸各自的排气阀不会同时形成打开状态，并且所述控制部的控制方式被设定为使所述滞后角工作从所述排气阀的封闭时机开始进行。
4.如权利要求2或3所述的内燃机的控制单元，其中，
所述控制部将所述提前角工作所需要的时间设定为长于所述滞后角工作所需要的时间。
5.如权利要求2～4中任一项所述的内燃机的控制单元，其具有：
旋转速度传感器，所述旋转速度传感器检测所述曲轴的单位时间的转速；
相位传感器，所述相位传感器检测所述相对旋转相位；以及，
负荷传感器，所述负荷传感器检测来自所述曲轴的作用于输出传动系统的负荷，同时，
所述控制部在根据所述旋转速度传感器的检测结果判定所述曲轴的单位时间的转速未达到设定值的情况下，基于所述旋转速度传感器、所述相位传感器以及所述负荷传感器的检测结果对所述电动致动器进行控制。
6.如权利要求2～5中任一项所述的内燃机的控制单元，其中，
所述控制部通过所述阀正时控制装置的滞后角工作使所述排气阀的开放时机迟于指定时机。
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