专利名称：内燃机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的控制装置。更为具体地讲，涉及具备能对排气门及进气门的开阀特性进行可变控制的可变动阀机构和涡轮增压器的内燃机的控制装置。
背景技术：
例如，在专利文献1中，公开了具备涡轮增压器的内燃机的控制装置。在专利文献 1的发明中，在内燃机的排气路径上设有绕开涡轮增压器而迂回的废气旁通阀(以下，称为 “WGV”)。在专利文献1的发明中，在认可WGV的开阀要求的情况下，在打开WGV之后，例如扩大进气门与排气门的气门重叠量。另一方面，在认可WGV的闭阀要求的情况下，例如在减少气门重叠量之后，关闭WGV地进行控制。专利文献1 日本特开2007-182828号公报专利文献2 日本特开2007-077840号公报涡轮增压器的排气涡轮附近由于废气带来的涡轮的旋转而容易变成高温。然而， 对涡轮、其周边结构部件(涡轮、涡轮箱)使用耐热性高的材料，这在降低成本的观点考虑并不优选。此外，为了减少排气系统的温度，还公知一种使燃料喷射量增加的方法。通过增加燃料喷射量，能够以燃料的气化热来降低废气温度。然而，当由于燃料的过度供给而催化剂处的浓混合比状态持续时，催化剂的吸留氧气量下降而可能成为不能净化HC的状态。因此，燃料的过度供给在排气改善、燃料消耗改善等观点考虑并不优选。针对这点，上述专利文献1中的WGV开度的控制和气门重叠量的控制是用于改善过渡期的燃烧状态恶化的，而并没有考虑排气系统的温度。例如，如上述专利文献1那样， 在使气门重叠量增大的状态下打开WGV的情况下，漏出的空气和未燃这一部分的燃料会在排气系统中流动，尤其会在净化催化剂上游发生反应。这种情况下，可以想到由于反应热而造成催化剂过热使其劣化。另一方面，漏出的气体的温度在通常情况下比燃烧后的废气低。因此，可以想到例如在只有催化剂上游侧变成活性状态的暖机过程等中产生漏气的情况下，由于进入于催化剂中的气体而导致催化剂温度下降，甚至连催化剂上游侧也被冷却，从而催化剂的净化性能下降。
发明内容
因此，本发明的目的在于解决上述课题，提供一种改进的内燃机的控制装置，能够抑制燃料的过度喷射，同时能够抑制排气涡轮附近、催化剂温度的过度的高温状态或低温状态。为了达成上述的目的，第一发明为内燃机的控制装置，具备入口温度检测机构，其检测设置于内燃机的排气路径上的净化催化剂的入口附近的温度即入口温度；
涡轮温度检测机构，其检测涡轮温度，该涡轮温度为比上述净化催化剂的入口附近靠向上游侧的温度，且为设置于上述排气路径的涡轮增压器的排气涡轮附近的温度；重叠控制机构，其控制上述内燃机的进气门与排气门同时呈打开状态的气门重叠；入口高温判断机构，其判断上述入口温度是否低于入口高温度基准值；以及涡轮高温判断机构，其判断上述涡轮温度是否高于比上述入口高温度基准值还高的涡轮高温度基准值，在判断出上述入口温度低于上述入口高温度基准值，且判断出上述涡轮温度高于涡轮高温度基准值时，上述重叠控制机构使气门重叠量增加，以使其大于涡轮高温时基准量。第二发明在第一发明中，还具备出口温度检测机构，其检测比上述净化催化剂的入口附近靠向下游侧的、且是上述净化催化剂的出口附近的温度即出口温度；燃料增加判断机构，其判断上述出口温度是否高于燃料增加温度基准值，该燃料增加温度基准值是高于上述入口高温度基准值而低于上述涡轮高温度基准值的值；以及燃料喷射量控制机构，其在判断出上述出口温度高于上述燃料增加温度基准值时，使供给于上述内燃机的燃料喷射量增加。第三发明在第一或第二发明中，还具备出口温度检测机构，其检测上述净化催化剂的出口附近的温度即出口温度；开度检测机构，其检测废气旁通阀的开度，该废气旁通阀用于对绕开上述排气涡轮而迂回的旁通路径进行开闭；出口高温判断机构，其判断上述出口温度是否高于出口高温度基准值；以及开度判断机构，其判断上述开度是否大于第一开度基准值，在判断出上述出口温度高于上述出口高温度基准值，且判断为不认可上述开度大于上述第一开度基准值时，上述重叠控制机构限制气门重叠量，使其小于出口高温时第一基准量，在判断出上述出口温度高于上述出口高温度基准值，且判断出上述开度大于上述第一开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于比上述出口高温时第一基准量还小的出口高温时第二基准量。第四发明在第一至第三发明中的任一发明中，还具备开度检测机构，其检测对绕开上述排气涡轮而迂回的旁通路径进行开闭的废气旁通阀的开度；入口低温判断机构，其判断上述入口温度是否小于比上述入口高温度基准值低的入口低温度基准值；涡轮低温判断机构，其判断上述涡轮温度是否低于比上述涡轮高温度基准值还低的涡轮低温度基准值，以及第二开度判断机构，其判断上述开度是否小于第二开度基准值，在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，并判断为不认可上述涡轮温度低于上述涡轮低温度基准值，且判断出上述开度小于上述第二开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于低温时第一基准量，在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，且判断出上述涡轮温度低于上述涡轮低温度基准值时，或者在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，且判断为不认可上述开度小于上述第二开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于比上述低温时第一基准量还小的低温时第二基准量。第五发明为内燃机的控制装置，具备出口温度检测机构，其检测设置于内燃机的排气路径上的净化催化剂的出口附近的温度即出口温度；涡轮温度检测机构，其检测涡轮温度，该涡轮温度为设置于上述排气路径的比上述净化催化剂靠向上游的涡轮增压器的排气涡轮附近的温度；开度检测机构，其检测废气旁通阀的开度，该废气旁通阀用于对绕过上述涡轮增压器的排气涡轮而迂回的旁通路径进行开闭；重叠控制机构，其控制上述内燃机的进气门与排气门同时呈打开状态的气门重叠；出口高温判断机构，其判断上述出口温度是否高于出口高温度基准值；以及开度判断机构，其判断上述开度是否大于第一开度基准值，在判断出上述出口温度高于上述出口高温度基准值，且判断为不认可上述开度大于上述第一开度基准值时，上述重叠控制机构限制气门重叠量，使其小于出口高温时第一基准量，在判断出上述出口温度高于上述出口高温度基准值，且判断出上述开度大于上述第一开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于比上述出口高温时第一基准量还小的出口高温时第二基准量。第六发明为内燃机的控制装置，具备入口温度检测机构，其检测设置于内燃机的排气路径上的净化催化剂的入口附近的温度即入口温度；涡轮温度检测机构，其检测涡轮温度，该涡轮温度为比上述入口附近靠向上游侧的温度，且为设置于上述排气路径的涡轮增压器的排气涡轮附近的温度；开度检测机构，其检测废气旁通阀的开度，该废气旁通阀用于对绕过设置于上述排气路径的涡轮增压器的排气涡轮而迂回的旁通路径进行开闭；重叠控制机构，其控制上述内燃机的进气门与排气门同时呈打开状态的气门重叠；入口低温判断机构，其判断上述入口温度是否低于入口低温度基准值；涡轮低温判断机构，其判断上述涡轮温度是否低于涡轮低温度基准值；以及第二开度判断机构，其判断上述开度是否小于第二开度基准值，在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，并判断为不认可上述涡轮温度低于上述涡轮低温度基准值，且判断出上述开度小于上述第二开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于低温时第一基准量，在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，且判断出上述涡轮温度低于上述涡轮低温度基准值时，或者在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，且判断为不认可上述开度小于上述第二开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于比上述低温时第一基准量还小的低温时第二基准量。发明效果按照第一发明，在涡轮温度高于规定的涡轮高温度基准值的情况下，且净化催化剂的入口温度低于规定的入口高温度基准值的情况下，增加气门重叠量以使其大于涡轮高温时基准量。由此，由于新空气的漏气量增加，所以能够将排出到排气路径的气体的温度设为低温。因此，不进行过度的燃料喷射等而能够利用漏出的低温气体使变得比温度基准值温度高的排气涡轮的温度下降。按照第二发明，在排气涡轮温度高的情况下，且在催化剂的出口温度变得比温度基准值高的情况下，进行使燃料喷射量增加的控制。由此，在净化催化剂有可能过度地变成高温的情况下，能使由燃料的气化热而变成低温的废气流经排气路径。因此，能够防止由于排气涡轮的通过而变成高温的废气使净化催化剂过度地变成高温。按照第五发明或第三发明，在净化催化剂的出口温度高于出口高温度基准值的情况下，将气门重叠量限制成基准量，进一步，在废气旁通阀的开度大于开度基准值的情况下，将气门重叠量限制成更小。由此，在甚至连净化催化剂的出口也变成高温的情况下，通过抑制漏气量，能够抑制漏出的空气与未反应的燃料在净化催化剂处反应，能够抑制净化催化剂过度升温。此外，在废气旁通阀的开度大的情况下，绕开排气涡轮的气体变多。因此，在这种情况下，通过进一步减小气门重叠量，能够在到达净化催化剂之前使通过排气涡轮的气体量增加，能够促进在排气涡轮处的新空气与未燃燃料的反应。因此，能够抑制净化催化剂中的反应，从而能够抑制净化催化剂过度升温。按照第六发明或第四发明，在净化催化剂入口温度低的情况下，限制了气门重叠量，此外在涡轮温度低于温度基准值的情况下，或者废气旁通阀的开度大的情况下，将气门重叠量限制成更小。由此，在连净化催化剂入口温度也低的情况下，能够抑制由漏出引起的废气的温度下降，能够防止由于低温气体而使净化催化剂温度进一步下降的情况。此外，在排气涡轮温度低于温度基准值的情况下，不能由排气涡轮的通过而期待废气的温度上升。 此外，在废气旁通阀的开度大的情况下，即使排气涡轮处于高温由于绕开了排气涡轮也不能期待由排气涡轮带来的废气温度的上升。按照第六或第四发明，由于在这种情况下进一步限制气门重叠量使其变小，所以防止了由漏气引起的废气的温度下降，能够将高温气体导入到净化催化剂中，能够抑制净化催化剂的温度下降。
图1为用于对本发明实施方式1的内燃机的控制装置及其周边设备进行说明的示意图。图2为用于对本发明实施方式1的控制内容进行说明的时序图。图3为用于对本发明实施方式1的控制装置所执行的控制程序安排进行说明的流程图。图4为用于对本发明实施方式2的控制内容进行说明的时序图。图5为用于对本发明实施方式2的控制装置所执行的控制程序安排进行说明的流程图。
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图6为用于对本发明实施方式3的控制内容进行说明的时序图。图7为用于对本发明实施方式3的控制装置所执行的控制程序安排进行说明的流程图。标号说明2...内燃机；4. ..VVT;10...排气路径；12...涡轮增压器；14...排气涡轮； 16. · ·旁通部；18. .. WGV ；20. · ·净化催化剂；22,24,26. · ·温度传感器
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，在各图中，对于相同或相当的部分标记相同的标号，简略或省略其说明。实施方式1图1为用于对本发明实施方式1的内燃机的控制装置及包含其周边设备的系统的整体结构进行说明的示意图。图1的系统具备内燃机2。内燃机2具有#1 #4这四个汽缸。内燃机2设置有能将燃料直接向各汽缸喷射的缸内喷射用的燃料喷射阀。在内燃机2的各汽缸的进气门及排气门上，设置有变更各个开阀特性(开闭时期、 升程量等)的可变动阀机构(VVT)4。VVT4的结构、动作是公知的，所以在此省略详细的说明。各汽缸的排气口与排气路径10连接。在排气路径10内设置有利用废气的能量来压缩新空气的涡轮增压器12的排气涡轮14。此外，在排气路径10上设有绕开排气涡轮14 而迂回的旁通部16。旁通部16的入口侧在排气涡轮14的上游侧与排气路径10连通，旁通部16的出口侧在排气涡轮14的下游侧再次与排气路径10连通。旁通部16的与排气路径 10的上游侧的连结部附近，设有用于开闭旁通部16入口的WGV18(废气旁通阀)。在排气路径10的排气涡轮14的下游，连接有净化催化剂20。在排气路径10的排气涡轮14的下游、净化催化剂20内的上游侧、净化催化剂20内的下游侧，分别设置有用于检测温度的温度传感器22、24、沈。温度传感器22、24J6是分别发送与温度对应的输出的传感器。在实施方式1所涉及的内燃机2的控制系统中，具备ECU (Electronic Control Unit，电子控制单元)30。E⑶30为综合控制内燃机2的整个系统的控制装置。在E⑶30的输出侧连接有各种执行器，在ECU30的输入侧连接有温度传感器22、24J6及增压传感器、 排气压力传感器、排气温度传感器、爆震传感器等传感器。ECU30接收来自各传感器的信号并按照规定的控制程序来操作各执行器。其中，与ECU30连接的执行器、传感器存在多个， 然而在本说明书中省略其说明。在实施方式1中作为控制装置的E⑶30所执行的控制包含对WGV18的开度控制。 例如，在加速时等需要高转矩的情况等存在要求高过供给的指令的情况下，关闭WGV18。在将WGV18关闭阀的状态下，废气被全部导入于排气涡轮14侧。如此，在将大量的废气导入于排气涡轮14侧时，由于排气涡轮14的高速旋转而以高过供给压力来过供给进气。另一方面，在不要求高过供给的状态下，WGV18根据其运转状态而被打开成规定的开度。在将WGV18打开的状态下，废气的一部分(或者全部)导入于旁通部16侧，绕开排气涡轮14而在排气涡轮14的下游侧再次流入排气路径10。
在实施方式1中E⑶30所执行的控制，还包含对应从温度传感器22、24J6的输出得到的排气系统的温度状态而控制气门重叠量的控制。在此，气门重叠是指进气门及排气门同时处于开阀状态且进气口与排气口同时呈打开的状态。气门重叠是利用设置于内燃机 2的进气门、排气门的各个气门上的VVT4来在规定的时刻进行控制的。另外，在以下的实施方式中，为便于说明，将根据温度传感器22的输出检测出的排气涡轮14周边的温度称为“涡轮温度”，将根据温度传感器M的输出检测出的净化催化剂20上游侧附近的温度称为“入口温度”，将根据温度传感器沈的输出检测出的净化催化剂20下游侧附近的温度称为“出口温度”。图2为用于对本发明实施方式1的气门重叠量的控制内容进行说明的时序图。图 2所示的例子为，在排气涡轮14周边的温度为高温的情况下，为了降低排气涡轮14周边的温度而进行的控制。如图2所示，例如在时刻al，涡轮温度t2变得比温度基准值T21 (涡轮高温度基准值)高，并且此时，在入口温度t3低于温度基准值T31(入口高温度基准值)的情况下，增大气门重叠量ν直至大于基准量VO (涡轮高温时基准值)。气门重叠的基准量VO被设定为，在漏气发生的时刻使漏气量变得足够大。当气门重叠量ν增大为基准量VO时，低温的新空气与燃烧后的废气一起排出到排气路径10。因此，能使低温的气体通过排气涡轮14周边，从而能够使排气涡轮14周边的温度下降。由于排气涡轮14周边变成了高温，所以废气就因通过排气涡轮14而成为某种程度的高温。此外，由于漏气而排出的气体包含未燃的燃料和新空气，所以气体在自排气涡轮 14起尤其在净化催化剂20上游部发生反应，此时产生反应热。因此，如上所述，使涡轮温度t2为高温时(>T21)的气门重叠量ν增大到基准量VO的控制，只在净化催化剂20的入口温度t3低于温度基准值Τ31的情况下进行。由此，能够抑制由净化催化剂20的过热引起的劣化、损伤。另一方面，若在入口温度t3变成高温的情况下增大气门重叠量V，则可预想到由于通过排气涡轮14而变成高温的气体的热与未燃燃料的反应热，净化催化剂20上游进一步升温，从而超过允许范围，变高。因此，为了避免这种问题的出现，E⑶30在入口温度t3为温度基准值T31以上的情况下，不进行使气门重叠量ν增大的控制，而是进行使燃料喷射量增加的控制。在此，燃料喷射量增量这一部分，是在喷射通常的空燃比控制下的燃料量并使其燃烧之后的时刻直接向缸内喷射的。如此，在使燃料喷射量增加的情况下，通过大量喷射的燃料的气化热而使废气的温度下降。通过使该低温的废气流经排气路径10，尤其能够使排气涡轮14周边及净化催化剂20上游部附近的温度下降。进一步，在使增大上述的气门重叠量ν的控制持续时，在排气涡轮14处废气变成高温，同时由未燃燃料的反应产生的反应热而使整个排气系统的温度逐渐上升。其结果，可以想到连净化催化剂20的下游侧的温度也被认可为过热时，整个净化催化剂20超过允许范围而变高。为了避免这种过热，E⑶30在出口温度tl变得比温度基准值Tll (燃料增加温度基准值)高的情况下，如图2的例子的时刻a3所示那样，在使气门重叠量增大的状态下，增大燃料喷射量来使废气的温度下降。由此，使整个排气系统的温度下降。
在该控制中，相对涡轮温度t2的温度基准值T21为做是否增大漏气量这一判断的基准的温度。该温度基准值T21为排气涡轮14及其周边的结构部件的耐热温度的上限附近的温度，虽然在该温度下不会对排气涡轮14立即带来损伤，但是优选地设定为低温的温度。该温度根据排气涡轮14、周边的结构部件的材料、形状等而分别不同，所以预先通过实验等而适当地设定并存储在E⑶30中。此外，相对入口温度t3的温度基准值T31为做是否增大气门重叠量这一判断的基准的温度。温度基准值T31是有关净化催化剂20的温度，所以低于有关排气涡轮14的温度基准值T21。此外，温度基准值T31为净化催化剂20的适当的活性温度区域的上限附近的值，但是被设定为，具有即使由于高温废气的流入等而使温度进一步上升，也能在某种程度在适当的活性温度区域维持净化性能的富余部分。这种温度根据净化催化剂20的结构、 结构部件等而不同，所以预先通过实验等而设定适当的值，并存储到ECU30中。此外，相对输出温度tl的温度基准值Tll为做针对整个排气系统的温度上升是否增大燃料喷射量这一判断的基准的温度。温度基准值Tll为，达到净化催化剂20的适当活性温度区域的上限附近的温度后针对今后的上升确保了富余部分的温度。该温度基准值 Tll低于温度基准值T21且高于温度基准值T31，与温度基准值T31 —样通过实验等而设定为适当的值，并存储到E⑶30中。使气门重叠量ν增大时的基准量VO被设为，催促漏气而能充分确保该漏气量的程度大的气门重叠量。然而，气门正时根据其他运转条件而进行各种决定，在此设定的气门重叠量是作为在执行该控制时的气门重叠量的下限值来决定的。即，在实施方式1的控制中， 在目前的运转状态下用其他程序安排设定的气门重叠量小于基准量VO的情况下，进行使气门重叠量V增大至基准量VO的控制。图3为用于说明在本发明实施方式中作为控制装置的ECU30所执行的控制程序安排进行说明的流程图。图3的程序安排为定期反复执行的程序安排。在图3的程序安排中， 首先，检测涡轮温度t2(Sl(^)。涡轮温度t2是将设置于排气涡轮14附近的温度传感器22 的输出作为输入信息而在E⑶30中检测出的。接着，检测入口温度t3。(S104)。入口温度 t3是将设置于净化催化剂20的上游侧的温度传感器M的输出作为输入信息而在E⑶30中检测出的。接着，判断入口温度t3是否低于温度基准值T31 (S106)。温度基准值T31为如上述那样预先存储于E⑶30中的构成判断基准的温度。入口温度t3为温度基准值T31以上的高温的情况下，即，在步骤S106中不认可t3 < T31的成立的情况下，燃料喷射量增加 (S108)。能够利用燃料喷射量的增量能使废气变成低温。此后，结束本次的处理。另一方面，在步骤S106中，认可入口温度t3 < T31的成立时，接着判断涡轮温度 t2是否高于温度基准值T21 (Si 10)。在此，温度基准值T21为如上述那样预先存储于E⑶30 中的构成判断基准的温度。在步骤SllO中，在不认可涡轮温度t2 > T21的成立的情况下，可以预测出排气涡轮14周边不会达到耐热温度上限附近的高热的状态。因此，维持目前的控制状态，结束本次的处理。另一方面，在步骤SllO中，当认可涡轮温度t2>T21的成立时，接着，使气门重叠量ν增加至基准量VO (Si 12)。具体来讲，在此，以其他程序安排控制的气门重叠量ν小于基准量VO的情况下，使该气门重叠量ν增加至基准量V0。由此能使新空气与燃烧后的废气一起向排气路径10漏出，能使排气涡轮14周边的温度下降。接着，检测出口温度tl (S114)。出口温度tl是将设置于净化催化剂20的下游部的温度传感器26的输出作为输入信息而在ECU30中检测出的。接着，判断出口温度tl是否高于温度基准值Tll (Si 16)。温度基准值Tll为如上述那样预先存储于E⑶30中的构成判断基准的温度。在步骤S116中认可出口温度tl > Tll的成立的情况下，能够净化催化剂20下游部及整个排气系统的温度尚处于允许范围。这种情况下，以气门重叠量ν增大为基准量VO 的状态，结束本次的处理。另一方面，在步骤S116中认可了出口温度tl > Tll的成立的情况下，使燃料喷射量增加(S108)。在认可了出口温度tl >T11的成立的情况下，可以预测到连排气系统的下游侧也成为高温。因此，通过燃料喷射量的增加来使废气的温度下降，使整个排气系统的温度降为低温。此后，结束本次的处理。如以上所进行的说明，在本实施方式1中，在涡轮温度t2变成高温的情况下，通过使气门重叠量ν增大而使新空气漏出，从而能使排气涡轮14周边的温度下降。由此，能够减少用于降低温度的燃料喷射的次数，能够减少燃料使用量。另外，在使新空气漏出的情况下，整个废气变成稀混合比状态。这种状态持续而稀混合比的废气持续导入到净化催化剂20的情况下，存在净化催化剂20的净化性能下降的情况。这种情况下，还能以使整个废气成为理论空燃比的方式使燃料喷射量增加。这种情况下，需要用于变为理论空燃比附近的富余的燃料。然而，与现有的只用燃料喷射量来使温度下降的情况相比，按照实施方式1的方法，能够以更少的燃料实现同等的效果。另外，在实施方式1中，通过执行步骤S102的处理来实现本发明的“涡轮温度检测机构”，通过执行步骤S104来实现“入口温度检测机构”，通过执行步骤S106的处理来实现 “入口高温判断机构”，通过执行步骤SllO的处理来实现“涡轮高温判断机构”，通过执行步骤S112的处理来实现“气门重叠控制机构”。此外，在实施方式1中，通过执行步骤S114来实现本发明的“出口温度检测机构”，通过执行步骤S116来实现“燃料增加判断机构”，通过执行步骤S108来实现“燃料喷射量控制机构”。实施方式2实施方式2的系统具有与实施方式1的系统相同的结构。图4为用于说明本发明的实施方式2的控制内容的时序图。图4的时序图为不仅是排气涡轮14还有整个排气系统过度地成为高温的情况下所进行的控制。具体来讲，排气系统的最下游侧及出口温度tl超过存在排气系统可能被破坏的顾虑的高温的温度基准值T12(出口高温度基准值)的情况下，可以想到整个净化催化剂20 的温度变成高温。在这种状态下漏气量变多时，可以预测到由于漏出的新空气与未燃燃料的反应引起的反应热而导致净化催化剂20的温度进一步上升，从而对净化催化剂20造成损伤、劣化。为了防止这种问题出现，在实施方式2中E⑶30在出口温度tl变得比温度基准值 T12高的情况下，为了减少漏气量而将气门重叠量ν限制为基准量Vl (出口高温时第一开度基准值)。由此抑制了漏气，从而能够抑制排气系统中的未燃燃料与新空气的反应引起的温
12度上升。此时WGV18相比开度基准值GO (第一开度基准值)被控制到打开侧的情况下(在图4中，bl时刻之前)，由于废气的大部分通过旁通部16因而流入排气涡轮14的废气量少。 即，不通过排气涡轮14而流入净化催化剂20的反应气体增加。在此，在废气为较高温度的情况下，通过使排气涡轮14旋转来降低温度，同时利用排气涡轮14的复杂形状进行放热。 因此，通过使大量的气体通过排气涡轮14而能够将废气变为低温。因此，在绕开排气涡轮 14而迂回的气体量多的情况下不能期待由通过排气涡轮14而带来的废气温度的下降。因此，在排气系统下游侧变成高温的情况下(tl > T12的情况)，在WGV18被打开成比开度基准值GO大时，将气门重叠量ν限制成比基准量Vl更小的基准量V2(出口高温时第二基准量)。由此，漏气量变得更小，抑制了由燃料与新空气的反应热而引起的排气系统的温度上升。在本控制中，相对出口温度11的温度基准值T12为做是否限制气门重叠量ν这一判断的基准的温度。温度基准值T12为比对实施方式1的净化催化剂20入口温度进行判断的温度基准值T31高的温度，是在净化催化剂20的活性温度的上限附近、且低于有可能造成排气系统的损伤、净化催化剂20的净化性能下降的高温度那样地确保了富余部分的温度。该温度根据构成净化催化剂20的材料、形状等而分别不同，所以预先通过实验等而适当设定，并存储到E⑶30中。使气门重叠量ν减少时的基准量VI、V2，和作为该判断基准的WGV18的开度g的开度基准值G0，根据运转条件、排气涡轮14的放热量、温度下降量、旁通部16的构造等而不同。基准量VI、V2是利用与WGV18的开度基准值GO的关系而以能够减少排气系统的温度上升的方式通过实验等求出有效的值来进行适当设定的，并且存储到ECU30中。然而，气门正时根据其他运转条件等来任意决定，在此设定的气门重叠的基准量 VI、V2是在执行该实施方式2的控制时作为气门重叠量的上限值来决定的。即，在实施方式2的控制中，在目前的运转状态下用其他的程序安排设定的气门重叠量大于基准量Vl或 V2的情况下，进行将气门重叠量ν限制为基准量Vl或V2的控制。图5为用于对本发明的实施方式2中ECU30所执行的控制的程序安排进行说明的流程图。在图5的程序安排中，首先，检测出口温度tl(S202)。接着，检测目前的WGVlSW 开度(S204)。WGV18的开度是根据设置于WGV18的开度传感器(未图示)的输出来进行求解的。接着，判断出口温度U是否高于温度基准值T12(S206)。温度基准值T12为如上述那样预先设定并存储在ECU30中的构成判断基准的值。在步骤S206中不认可出口温度 tl > T12的成立的情况下，由于能够判断出目前为不会对排气系统造成损伤的程度的温度，所以直接结束本次的处理。另一方面，在步骤S206中不认可出口温度tl > T12的成立的情况下，接着，判断 WGV18的开度是否大于开度基准值GO (S208)。在此，开度基准值GO为如上述那样预先存储在ECU30中的构成判断基准的值。在步骤S208中，当认可开度g > GO的成立时，可以想到不通过排气涡轮14而是流经旁通部16的气体量多。这种情况下，到达净化催化剂20的气体温度变高，同时由于在净化催化剂20处产生的反应热，从而有可能净化催化剂20变成更高的温度。因此，在此将气门重叠量限制为基准量V2( < VI) (S210)。在此V2是在本实施方式2的控制中作为最小的限制值而存储在ECU30中的值。如此，通过减小气门重叠量ν地进行控制来抑制漏气量使其变小，从而能够防止由净化催化剂20附近的废气的反应而产生的发热，能够抑制净化催化剂20的过热。另一方面，在步骤S208中，在不认可开度g> GO的情况下，可以想到导入于排气涡轮14的气体量多。这种情况下，在某种程度上期待漏出的气体的反应在排气涡轮14附近得到促进，同时排气涡轮14中的废气的温度下降。因此，将此处的气门重叠量ν控制成大于上述V2的基准量Vl (S212)。由此，抑制下游的净化催化剂20处的反应，从而能够抑制净化催化剂20的过热。如以上所进行的说明，即使在可能引起排气系统破损这样的温度状态的情况下， 也通过考虑WGV18的开度来控制气门重叠量v，从而能够抑制其温度上升。此外，在实施方式2中，通过执行步骤S202的处理来实现本发明的“出口温度检测机构”，通过执行步骤S204的处理来实现“开度检测机构”，通过执行步骤S206的处理来实现“出口高温判断机构”，通过执行步骤S208的处理来实现“开度判断机构”，通过执行步骤 S210或S212的处理来实现“重叠控制机构”。实施方式3图6为用于对本发明的实施方式3的控制内容进行说明的时序图。图6的控制内容为净化催化剂20的温度处于有可能导致其净化性能下降这样的低温的情况下所执行的控制。例如，在暖机过程等、净化催化剂20的入口温度为活性温度区域的下限附近这样的情况下，可以预想到净化催化剂20的净化性能下降。此外，在这种环境下，可以想到包含排气涡轮14的整个排气系统的温度下降。若在这种低温环境下加大漏气量，则可以预想到由于漏出的低温的新空气而净化催化剂20的尤其上游部的温度进一步下降而变低。因此，如图6所示，在本实施方式3中E⑶30在入口温度t3低于温度基准值T33 的情况下，通过将气门重叠量ν限制得较小而成为基准量V3来减少漏气量，使向排气路径 10排出的废气的温度成为较高的状态。进一步，在WGV18的开度g大的状态下，不通过排气涡轮14而是通过旁通部16导入到净化催化剂20的气体量变多。这种情况下，低温的废气不会在排气涡轮14等中被升温而是直接流入到净化催化剂20。为了抑制这种状态，E⑶30在WGV18的开度大于开度基准值Gl (第二开度基准值) 的情况下，将气门重叠量ν限制成比上述V3更小的基准量V4 (低温时第二基准量)。如此， 通过将气门重叠量ν较小地限制为V4，使向排气路径10排出的废气温度变高，抑制低温的气体流入净化催化剂20上游。同样地，在涡轮温度t2为低温的情况下，可以预想到即使通过排气涡轮14的气体量多，也不能期待由排气涡轮14的通过而引起的废气的温度上升，通过漏出而排出的气体以低温状态流入净化催化剂20。为了避免这种问题出现，E⑶30在涡轮温度t2低于温度基准值T23(涡轮低温度基准值)的情况下，将气门重叠量ν限制成比基准量V3更小的基准量V4。在上述控制中，相对入口温度t3的温度基准值T33为，做净化催化剂20的温度是否处于有可能导致其净化性能劣化这样的低温这一判断的温度基准值。温度基准值T33为净化催化剂20的活性温度区域的下限附近的值，但是为相比存在净化性能劣化的可能性的低温区域确保了若干富余部分地较高地设定的允许范围内的温度，这种温度可通过实验等而预先设定，并存储到ECU30中。此外，相对涡轮温度t2的温度基准值T23为，做是否将气门重叠量ν的限制量设为基准量V3、V4中任意一个这一判断的基准的温度基准值。在此，温度基准值T23被设定成与实施方式1中的温度基准值T21相比足够低的温度。温度基准值T23为，是否为即使由于漏气量变多而导入了温度低的气体，也能通过流经排气涡轮14来使气体得到某种程度的升温程度的温度这一边界值附近的值。温度基准值T23根据净化催化剂20的性能、 WGV18的开度基准值G1、基准量V3及V4、排气涡轮14的结构等各种要素而不同，预先通过实验等而适当设定，并存储到E⑶30中。基准量V3、V4、和作为其判断基准的WGV18的开度g的开度基准值Gl是根据运转条件、排气涡轮14中的放热量、温度下降量、旁通部16的构造等而不同的。基准量V3、V4 是利用与WGV18的开度Gl的关系而以能够抑制排气系统的温度下降的方式通过实验等求出有效的值来进行适当设定的，并存储到ECU30中。图7为用于说明对本发明的实施方式3中系统所执行的控制的程序安排进行说明的流程图。在图7的程序安排中，首先检测涡轮温度t2、入口温度t3(S302、S304)。接着， 检测WGV18的开度g(S306)。接着，判断入口温度t3是否低于温度基准值T33(S308)。温度基准值T33为预先存储在E⑶30中的构成判断基准的值。在此，在不认可入口温度t3 < T33的成立的情况下，由于判断出不存在由低温引起的净化催化剂20的净化性能下降的可能性，所以结束本次的处理。另一方面，在步骤S308中认可入口温度t3 < T33的成立时，接着判断涡轮温度t2 是否低于温度基准值T23 (S310)。温度基准值T23为预先存储在E⑶30中的构成判断基准的值。在步骤S310中，在不认可涡轮温度t2 < T23的成立的情况下，接着判断WGV18的开度g是否小于开度基准值Gl (S312)。开度基准值Gl为预先存储在ECU30中的构成判断基准的值。在步骤S310中认可了涡轮温度t2 < T23的成立的情况下，或者在步骤S312中不认可WGV18的开度g<Gl的成立的情况下，由于排气涡轮14为低温所以判断为不能期待由通过排气涡轮14而带来的废气的温度充分上升的状态，或者由于即使排气涡轮14为温度基准值T23以上，排气涡轮14的旁通量多，所以判断为存在以低温状态流入净化催化剂20 的可能性。因此，在这些情况下，气门重叠量ν被限制成该控制中最小的基准量V4(S314)。另一方面，在步骤S310中不认可涡轮温度t2 < T23的成立、且在步骤S312中认可了 WGR18的开度g < G2的成立的情况下，由于废气不绕开变成较高温度的排气涡轮14地通过，所以得到某种程度的升温。因此，在这种情况下，将气门重叠量限制成基准量V3( > V4)(S316)。如此，即使在净化催化剂20为低温且存在净化性能下降的可能性的情况下，也能够通过控制气门重叠量来抑制净化催化剂20的温度下降，维持净化催化剂20的净化性能。
另外，在实施方式3中，通过执行步骤S302的处理来实现本发明的“涡轮温度检测机构”，通过执行步骤S304的处理来实现“入口温度检测机构”，通过执行步骤S306的处理来实现本发明的“开度检测机构”，通过执行步骤S308的处理来实现“入口低温判断机构”， 通过执行步骤S310的处理来实现“涡轮低温判断机构”，通过执行步骤S312的处理来实现 “第二开度判断机构”，通过执行步骤S314或S316的处理来实现“重叠控制机构”。
另外，对于在以上的实施方式中所提及的各要素的个数、数量、量、范围等数，除特别明示的情况、根据原理能明确限定其数的情况之外，所提及的数在本发明中不作限定。此夕卜，对于本实施方式中说明的构造等，除特别明示的情况、根据原理能限定其结构的情况之夕卜，不是本发明所必备的。
权利要求
1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，该控制装置具备入口温度检测机构，其检测设置于内燃机的排气路径上的净化催化剂的入口附近的温度即入口温度；涡轮温度检测机构，其检测涡轮温度，该涡轮温度为比上述净化催化剂的入口附近靠向上游侧的温度，且为设置于上述排气路径的涡轮增压器的排气涡轮附近的温度； 重叠控制机构，其控制上述内燃机的进气门与排气门同时呈打开状态的气门重叠； 入口高温判断机构，其判断上述入口温度是否低于入口高温度基准值；以及涡轮高温判断机构，其判断上述涡轮温度是否高于比上述入口高温度基准值还高的涡轮高温度基准值，在判断出上述入口温度低于上述入口高温度基准值，且判断出上述涡轮温度高于涡轮高温度基准值时，上述重叠控制机构使气门重叠量增加，以使其大于涡轮高温时基准量。
2.如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还具备出口温度检测机构，其检测比上述净化催化剂的入口附近靠向下游侧的、且是上述净化催化剂的出口附近的温度即出口温度；燃料增加判断机构，其判断上述出口温度是否高于燃料增加温度基准值，该燃料增加温度基准值是高于上述入口高温度基准值而低于上述涡轮高温度基准值的值；以及燃料喷射量控制机构，其在判断出上述出口温度高于上述燃料增加温度基准值时，使供给于上述内燃机的燃料喷射量增加。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还具备出口温度检测机构，其检测上述净化催化剂的出口附近的温度即出口温度； 开度检测机构，其检测废气旁通阀的开度，该废气旁通阀用于对绕开上述排气涡轮而迂回的旁通路径进行开闭；出口高温判断机构，其判断上述出口温度是否高于出口高温度基准值；以及开度判断机构，其判断上述开度是否大于第一开度基准值，在判断出上述出口温度高于上述出口高温度基准值，且判断为不认可上述开度大于上述第一开度基准值时，上述重叠控制机构限制气门重叠量，使其小于出口高温时第一基准量，在判断出上述出口温度高于上述出口高温度基准值，且判断出上述开度大于上述第一开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于比上述出口高温时第一基准量还小的出口高温时第二基准量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还具备开度检测机构，其检测对绕开上述排气涡轮而迂回的旁通路径进行开闭的废气旁通阀的开度；入口低温判断机构，其判断上述入口温度是否小于比上述入口高温度基准值低的入口低温度基准值；涡轮低温判断机构，其判断上述涡轮温度是否低于比上述涡轮高温度基准值还低的涡轮低温度基准值，以及第二开度判断机构，其判断上述开度是否小于第二开度基准值， 在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，并判断为不认可上述涡轮温度低于上述涡轮低温度基准值，且判断出上述开度小于上述第二开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于低温时第一基准量，在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，且判断出上述涡轮温度低于上述涡轮低温度基准值时，或者在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，且判断为不认可上述开度小于上述第二开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于比上述低温时第一基准量还小的低温时第二基准量。
5.一种内燃机的控制装置，具备出口温度检测机构，其检测设置于内燃机的排气路径上的净化催化剂的出口附近的温度即出口温度；涡轮温度检测机构，其检测涡轮温度，该涡轮温度为设置于上述排气路径的比上述净化催化剂靠向上游的涡轮增压器的排气涡轮附近的温度；开度检测机构，其检测废气旁通阀的开度，该废气旁通阀用于对绕过上述涡轮增压器的排气涡轮而迂回的旁通路径进行开闭；重叠控制机构，其控制上述内燃机的进气门与排气门同时呈打开状态的气门重叠； 出口高温判断机构，其判断上述出口温度是否高于出口高温度基准值；以及开度判断机构，其判断上述开度是否大于第一开度基准值，在判断出上述出口温度高于上述出口高温度基准值，且判断为不认可上述开度大于上述第一开度基准值时，上述重叠控制机构限制气门重叠量，使其小于出口高温时第一基准量，在判断出上述出口温度高于上述出口高温度基准值，且判断出上述开度大于上述第一开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于比上述出口高温时第一基准量还小的出口高温时第二基准量。
6.一种内燃机的控制装置，具备入口温度检测机构，其检测设置于内燃机的排气路径上的净化催化剂的入口附近的温度即入口温度；涡轮温度检测机构，其检测涡轮温度，该涡轮温度为比上述入口附近靠向上游侧的温度，且为设置于上述排气路径的涡轮增压器的排气涡轮附近的温度；开度检测机构，其检测废气旁通阀的开度，该废气旁通阀用于对绕过设置于上述排气路径的涡轮增压器的排气涡轮而迂回的旁通路径进行开闭；重叠控制机构，其控制上述内燃机的进气门与排气门同时呈打开状态的气门重叠； 入口低温判断机构，其判断上述入口温度是否低于入口低温度基准值； 涡轮低温判断机构，其判断上述涡轮温度是否低于涡轮低温度基准值；以及第二开度判断机构，其判断上述开度是否小于第二开度基准值， 在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，并判断为不认可上述涡轮温度低于上述涡轮低温度基准值，且判断出上述开度小于上述第二开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于低温时第一基准量，在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，且判断出上述涡轮温度低于上述涡轮低温度基准值时，或者在判断出上述入口温度低于上述入口低温度基准值，且判断为不认可上述开度小于上述第二开度基准值时，上述重叠控制机构限制上述气门重叠量，使其小于比上述低温时第一基准量还小的低温时第二基准量。
全文摘要
本发明涉及内燃机的控制装置，具有检测设置于排气路径(10)上的净化催化剂(20)的入口附近的温度即入口温度(t3)的机构和检测设置于排气路径的涡轮增压器(12)的排气涡轮(14)附近的温度即涡轮温度(t2)的机构，同时具有控制内燃机的进气门与排气门同时呈打开状态的气门重叠(v)的结构。而且，在入口温度(t3)低于入口高温度基准值(T31)，且涡轮温度(t2)高于比入口高温度基准值高的涡轮高温度基准值(T21)的情况下，使气门重叠量(v)增加，以使其大于涡轮高温时基准量(V0)。
文档编号F02D45/00GK102439276SQ20108000168
公开日2012年5月2日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者永乐玲 申请人:丰田自动车株式会社