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    Eine Brennkraftmaschine weist Folgendes auf: eine variable Ventilzeitabstimmungseinrichtung (200, 201) zum Ändern einer Ventilzeitabstimmung von zumindest entweder einem Einlassventil (60) oder einem Auslassventil (70); eine Druckerfassungseinrichtung (230, 231) zum Erfassen eines Einlassdrucks und eines Auslassdrucks der Brennkraftmaschine, die in Verknüpfung mit den Bewegungen des Kolbens, des Einlassventils und des Auslassventils pulsieren; und eine Steuerungseinrichtung (250) zum Einrichten der Ventilzeitabstimmung auf der Grundlage einer Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck, die durch die Druckerfassungseinrichtung erfasst werden.
    公开号:DE102004001102A1
    申请号:DE200410001102
    申请日:2004-01-05
    公开日:2004-08-12
    发明作者:Hideyuki Toyota Nishida
    申请人:Toyota Motor Corp；
    IPC主号:F01L9-04
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine,die mit einem Steuerungsmechanismus zum Steuern der Zeitabstimmungzum Öffnen/Schließen desEinlass- und Auslassventils ausgestattet ist, sowie ein Steuerungsverfahrenvon derselben.
    [0002] Es ist bekannt, dass bei BrennkraftmaschinenEinlassluft und Auslassluft in ihren jeweiligen Rohren in Verbindungmit den Öffnungs-und Schließbewegungender Ventile und der Vorgänge derKolben pulsieren. Eine derartige Einlassdruckpulsation und eineAuslassdruckpulsation tritt typischerweise aufgrund einer „Reflexion" von Druckänderungenauf, die bei den Einlassventilen und den Auslassventilen verursachtwerden, und eine derartige Reflexion kann an einem Ausgleichsbehälter, einemkatalytischen Wandler, usw., die an dem Einlass- und Auslassdurchgangvorgesehen sind, insbesondere an ihren Öffnungen oder Abschnitten auftreten,die eine vergrößerte Querschnittsfläche haben.Wenn der Zyklus einer derartigen Einlass- und Auslasspulsation der Öffnungs/Schließzeitabstimmungder Einlass- und Auslassventile synchronisiert wird, wird die Einströmung vonFrischluft aus dem Einlassrohr in die Brennkammern beschleunigt,um den Einlassladewirkungsgrad zu verbessern, und der Wirkungsgraddes Ausstoßesvon verbranntem Gas aus den Brennkammern in das Abgasrohr wird verbessert.
    [0003] In Verbindung damit gibt es bekannteTechnologien, bei denen eine Einlasspulsation und eine Einlassträgheitswirkungeingesetzt werden, um den Einlassladewirkungsgrad einzustellen,um die Verbrennungsmotorabgabe zu erhöhen. Eine bekannte Brennkraftmaschine,die eine derartige Technologie annimmt, hat einen Ventilcharakteristikwechselmechanismuszum Steuern des Nockenbetätigungswinkelsdurch Wechseln zwischen zwei Nocken, die an einer Einlassnockenwellevorgesehen sind, einen Ventilphasenveränderungsmechanismus, der inder Lage ist, die Öffnungs-/Schließzeitabstimmungder Einlassventile auf eine verzögerteSeite und eine voreilende Seite durch Steuern der Drehphase derEinlassnockenwelle zu ändern,und einen Einlassrohrlängenänderungsmechanismuszum Ändernder Eigenfrequenz von Druckwellen der Einlasspulsation und um dadurchdie Synchronisationscharakteristik durch Ändern der Länge des Einlassrohrs einzustellen.Bei dieser Brennkraftmaschine könnendie Einlasspulsation und die Einlassträgheitswirkung entsprechendder Verbrennungsmotordrehzahl durch stufenweises Ändern desBetätigungswinkelsder Einlassnocken und Ändernder Phase der Einlassnocken (zu der verzögerten oder der voreilendenSeite) sowie durch stufenweises Ändernder Zeitdauer der Einlasspulsation erzielt werden. Somit ist dieBrennkraftmaschine vorteilhaft beim Erhöhen der Abgabe. Hinsichtlichder Patentliteratur, die die vorstehend genannte Brennkraftmaschinentechnologiebeschreibt, wird die folgende Patentliteratur 1 genannt.
    [0004] Mit Bezug auf die Auslassseite isteine Technologie bekannt, bei der der Abgasdruck erfasst wird unddie Öffnungs/Schließzeitabstimmungder Ventile entsprechend eingerichtet wird, um den Spülwirkungsgradzu verbessern, der von der Auslasspulsation abhängt, und um daher den Einlassladewirkungsgradzu verbessern. Als eine Patentliteratur, die eine derartige Brennkraftmaschinentechnologie beschreibt,wird die folgende Patentliteratur 2 genannt.
    [0005] Jedoch liegt ein Problem mit denvorstehend beschriebenen Brennkraftmaschinen darin, dass es schwierigist, ständigeine optimale Ventilzeitabstimmung zu realisieren. Das heißt, dassauch dann, wenn die Nockenphase auf der Grundlage von experimentellenWerten oder Auslegungswerten eingerichtet wird, um eine optimaleVentilzeitabstimmung in einem bestimmten Betriebsbereich zu erzielen,die Zeitabstimmung tatsächlichnicht ständigoptimal sein kann, da die Art oder die Charakteristik der vorstehendangegebenen Einlasspulsation sich aufgrund von Alterungsveränderungenoder individuellen Unterschieden des Verbrennungsmotors und dergleichen ändert. Wenndes weiteren Nocken eingesetzt wird, um die Ventile zu öffnen undzu schließen, bestehteine Korrelation zwischen der Öffnungszeitabstimmungund der Schließzeitabstimmungder Ventile, so dass die Bereiche, in denen die Einlasspulsationausreichend währendverschiedener Zuständedes Verbrennungsmotorbetriebs eingesetzt werden, begrenzt sind.Das heißt,dass es viele Bereiche gibt, in denen die dynamische Wirkung des Einlassesaufgrund eines unzureichenden Ansprechverhaltens von Veränderungender Einlasspulsation in Abhängigkeitvon dem Zustand des Betriebs nicht vollständig eingesetzt werden kann.
    [0006] Es ist eine Aufgabe der Erfindung,die vorstehend genannten Probleme zu lösen, das heißt, optimaleVentilöffnungs/Schließzeitabstimmungendurch Einsetzen der Einlass- und Auslassdruckpulsationen in verschiedenenBetriebszuständeneiner Brennkraftmaschine automatisch auszuwählen, um die Leistungsfähigkeitdes Verbrennungsmotors zu verbessern.
    [0007] Um die vorstehend genannte Aufgabezumindest teilweise zu lösen,nimmt eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Gesichtspunktder Erfindung die folgende Konstruktion an. Eine Brennkraftmaschinehat nämlicheinen Zylinder; einen Kolben; ein Einlassventil; ein Auslassventil;einen variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismus, der ermöglicht,dass eine Betätigungszeitabstimmungvon zumindest entweder dem Einlassventil oder dem Auslassventilgeändertwird; einen Druckdetektor, der einen Einlassdruck und einen Auslassdruckinnerhalb der Brennkraftmaschine erfasst, von denen jeder in Zusammenhangmit den Bewegungen des Kolbens, des Einlassventils und des Auslassventils pulsiert;und eine Steuerungseinrichtung, die die Betätigungszeitabstimmung auf derGrundlage einer Größenbeziehungzwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck einrichtet, die durchden Druckdetektor erfasst werden.
    [0008] Ebenso bezieht sich die Erfindungauf ein Verfahren zum Steuern einer Verbrennung einer Brennkraftmaschinemit einem Zylinder, einem Kolben, einem Einlassventil, einem Auslassventilund einem variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismus, der in derLage ist, eine Zeitabstimmung einer Betätigung von zumindest entwederdem Einlassventil oder dem Auslassventil zu ändern. Das Verfahren umfasstFolgendes: Erfassen eines Einlassdrucks und eines Auslassdrucksinnerhalb der Brennkraftmaschine, die in Verbindung mit den Bewegungen desKolbens, des Einlassventils und des Auslassventils pulsieren; undEinrichten der Betätigungszeitabstimmungvon jedem Ventil auf der Grundlage einer Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruckund dem Auslassdruck.
    [0009] Gemäß der Brennkraftmaschine desersten Gesichtspunkts der Erfindung und dem Verfahren zum Steuerndieses Verbrennungsmotors werden trotz der Änderungen in verschiedenenZuständen desBetriebs der Brennkraftmaschine, beispielsweise Änderungen der Verbrennungsmotordrehzahl,usw., sowohl der Pulsationseinlassdruck als auch der Pulsationsauslassdruckin dem vorliegenden Zustand erfasst. Auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischendem Einlassdruck und dem Auslassdruck wird die Ventilöffnungs-/-schließzeitabstimmungeingerichtet. Die variable Ventilzeitabstimmungseinrichtung verursacht,dass sich die Ventile unter Verwendung der eingerichteten Öffnungs/Schließzeitabstimmung öffnen undschließen.Obwohl nämlichdie Zeitdauer und die Amplitude der Abgasdruckpulsation und derEinlassdruckpulsation sich in Abhängigkeit der Zustände desBetriebs ändern,kann die gewünschteVentilzeitabstimmung in dem vorliegenden Zustand bestimmt werdenund kann daher die Ventilöffnungs-/-schließzeitabstimmungbeliebig eingerichtet werden. Daher kann die Ventilzeitabstimmung unterVerwendung der Einlassdruckpulsation und der Aunlassdruckpulsationgemäß dem Bedarfeingerichtet werden.
    [0010] Bei dem vorstehend beschriebenenVerbrennungsmotor ist es vorzuziehen, dass die Einrichtung der Betätigungszeitabstimmungderart ist, dass eine Zeitabstimmung zum Beendigen einer Öffnungs- oderSchließbewegungdes Ventils auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruckund dem Auslassdruck bestimmt wird, die durch den Druckdetektorerfasst werden, und dass eine Zeitabstimmung zum Beginnen einerderartigen Bewegung des Ventils eingerichtet wird, so dass die Bewegungdes Ventils bei der bestimmten Zeitabstimmung beendet wird.
    [0011] Bei dem vorstehend beschriebenenVerfahren ist es vorzuziehen, dass die Einrichtung der Betätigungszeitabstimmungderart ist, dass eine Zeitabstimmung zum Beendigen einer Öffnungs-oder Schließbewegungdes Ventils auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruckund dem Auslassdruck bestimmt wird und eine Zeitabstimmung zum Starteneiner derartigen Bewegung des Ventils eingerichtet ist, um die Bewegungdes Ventils bei der vorbestimmten Zeitabstimmung zu beenden.
    [0012] Mit dem Verbrennungsmotor oder demVerfahren, die derart abgewandelt sind, werden die Zeitabstimmungen,bei denen die Ventile beginnen, sich zu öffnen, und die Zeitabstimmungen,bei denen die Ventile vollständiggeschlossen sind, auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Erfassungdes Einlassdrucks und des Auslassdrucks berechnet. Auf der Grundlageder berechneten Zeitabstimmungen werden die Zeitabstimmungen desStarts der Ventilvorgängeso eingerichtet, dass die Ventilvorgänge beendet sein werden. Daherwird es möglich,die Ventilzeitabstimmungsfaktoren in der Übergangszeit und die Ansprechverzögerung derVentile einzurichten.
    [0013] Die Steuerungseinrichtung kann eineEinrichtung zum Einrichten der Öffnungszeitabstimmung desAuslassventils sein, so dass eine Unterdruckwelle, die einen minimalenDruckanteil des Auslassdrucks bildet, der in einem Zylinder einerBrennkraftmaschine pulsiert, eine Umgebung eines Auslassventilsbei einer Zeitabstimmung eines oberen Auslasstotpunkts des Kolbenserreicht. Durch Vorstellen oder Verzögern der Öffnungszeitabstimmung des Auslassventilswird die Phase der Auslassdruckpulsation eingestellt. Aufgrund dieserEinstellung erreicht die Unterdruckwelle, die einen minimalen Druckanteildes pulsierenden Auslassdrucks bildet, die Umgebung des Auslassventilsmit einer Zeitabstimmung des oberen Totpunkts des Auslasstakts desKolbens (währendder Überschneidungszeitdauer,währendder sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil offen sind).Daher wird verbranntes Gas aufgrund des Unterdrucks herausgezogen,so dass der Spülwirkungsgradsich verbessert und sich der Einlassladewirkungsgrad verbessert.
    [0014] Des weiteren kann die Steuerungseinrichtungeine Einrichtung zum Einrichten der Schließzeitabstimmung des Einlassventilsauf der Grundlage einer Zeitabstimmung sein, bei der eine Überdruckwelle,die einen maximalen Druckanteil des Einlassdrucks bildet, der ineinem Zylinder der Brennkraftmaschine pulsiert, eine Umgebung desEinlassventils des Zylinders erreicht. Das Einlassventil wird geschlossen,nachdem die Überdruckwelle,die einen maximalen Druckanteil des pulsierenden Einlassdrucks bildet,die Umgebung des Einlassventils erreicht hat. Daher wird ein Phänomen verhindert,bei dem ein in die Kammer geladenes Luft-Kraftstoff-Gemisch zurück zu derEinlassseite strömt.
    [0015] Die Brennkraftmaschine der Erfindungkann des weiteren ein variables Einlass-/Auslasssystem aufweisen,das zumindest entweder eine wirksame Rohrlänge oder einen Rohrinnendurchmesservon jedem von dem Einlassrohr und dem Auslassrohr ändert. Beieiner solchen Brennkraftmaschine kann die Amplitude und die Zeitdauerder Einlassdruckpulsation und der Auslassdruckpulsation durch Ändern der Rohrlängen undder Rohrinnendurchmesser der Einlass- und Auslassrohre über dasvariable Einlass-/Auslasssystem geändert werden. Als Folge wirdin einem bestimmten Bereich die dynamische Wirkung der Pulsationeingesetzt, um den Einlassladewirkungsgrad zu verbessern. Auch wenndie Amplitude und die Zeitdauer der Druckpulsation durch das variableEinlass-/Auslasssystem geändertwerden, werden die Ventilzeitabstimmungen auf der Grundlage derDrückeeingerichtet, die in dem vorliegenden Zustand erfasst werden. Daherkönnengeeignete Ventilzeitabstimmungen über einen breiten Bereich anstellevon nur einem begrenzten Bereich eingerichtet werden, so dass dieLeistungsfähigkeitder Brennkraftmaschine verbessert werden kann.
    [0016] Des weiteren kann die Steuerungseinrichtungermitteln, ob das variable Einlass-/Auslasssystem eine Abnormalität aufweist,auf der Grundlage von zumindest entweder einem Druck in dem Einlassrohrund einem Druck in dem Auslassrohr, der die wirksame Rohrlänge undden Rohrinnendurchmesser von jedem Rohr wiedergibt. Auch wenn eine Änderungder wirksamen Rohrlängeoder des Rohrinnendurchmessers nicht durch das variable Einlass-/Auslasssystemaufgrund eines Fehlers oder einer Fehlfunktion erzielt werden kann,werden die Ventilzeitabstimmungen gemäß den Drücken eingerichtet, die in dergegenwärtigenSituation erfasst werden. Des weiteren kann durch Vergleichen der Ventilzeitabstimmungentsprechend der Situation, bei der eine Ventilzeitabstimmung imVoraus gelernt oder erfasst ist, der Ort eines Fehlers oder einerFehlfunktion bei dem variablen Einlass-/Auslasssystem bestimmt werden.Daher kann die Lage der Abnormalität bei dem Einlasssystem undbei dem Auslasssystem identifiziert werden, was dadurch zu einer Fehlerdiagnosebeiträgt.
    [0017] Des weiteren kann bei der Brennkraftmaschinedie Druckerfassungseinrichtung Sensoren aufweisen, die an einemEinlassrohr und an einem Auslassrohr von jedem von einer Vielzahlvon Zylindern der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Jeder Zylinderkann mit einem Drucksensor versehen sein und die Ventilzeitabstimmung,die fürjeden Zylinder geeignet ist, kann auf der Grundlage des pulsierendenEinlassdrucks und des pulsierenden Auslassdrucks eingerichtet werden,die durch den Drucksensor jedes Zylinders erfasst werden. Daherist es möglich,die Ventilzeitabstimmungen entsprechend kleiner Unterschiede derEinlass-/Auslassdruckschwankungen zwischen den Zylindern einzurichten.
    [0018] Des weiteren kann die Ventilzeitabstimmungsänderungseinrichtungeinen elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismus aufweisen, dereine elektromagnetische Kraft verwendet, um ein Ventil zu öffnen undzu schließen.Der elektromagnetische Ventilbetätigungsmechanismuskann, der die elektromagnetische Kraft einsetzt, steuert die Öffnungs-und Schließbewegungder Ventile durch Einstellen des magnetisierenden Stroms, der durchdie Spulen zugeführtwird. Daher könnendie Ventilzeitabstimmungen unabhängigvon der Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eingerichtet werden.Die Ventilzeitabstimmungen könnenebenso durch die Verwendung eines mechanischen variablen Ventilbetätigungsmechanismuseingerichtet werden.
    [0019] Die vorstehend genannten und/oderweitergehende Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werdenaus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielenunter Bezugnahme auf die beigefügtenZeichnungen erkennbarer, indem ähnlicheBezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente darzustellen.
    [0020] 1 istein schematisches Blockdiagramm, das die Konstruktion eines Systemsdarstellt, bei dem eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispielder Erfindung dargestellt ist.
    [0021] 2 isteine schematische Längsschnittansichteines Zylinders.
    [0022] 3 isteine schematische Schnittansicht eines Einlassventilelektromagnetbetätigungsmechanismus.
    [0023] 4A und 4B zeigen Beziehungen eines Kurbelwinkelszu dem Einlassdruck und dem Auslassdruck.
    [0024] 5 istein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Auslassventilöffnungszeitabstimmung.
    [0025] 6 istein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Einlassventilöffnungszeitabstimmung.
    [0026] 7 istein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Auslassventilschließzeitabstimmung.
    [0027] 8 istein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Einlassventilschließzeitabstimmung.
    [0028] 9 istein Ablaufdiagramm, das eine Ventilstartzeitabstimmungssteuerunggemäß einem zweitenAusführungsbeispielzeigt.
    [0029] 10A bis 10C sind Diagramme, die Beziehungenzwischen dem Kurbelwinkel und den Ventilöffnungs-/-schließansprechverzögerungenzeigen.
    [0030] 11 isteine schematische Längsschnittansichteines Zylinders eines Systems, das mit einer Brennkraftmaschinegemäß einemdritten Ausführungsbeispielder Erfindung ausgestattet ist.
    [0031] 12 istein Ablaufdiagramm, das eine Ventilzeitabstimmungssteuerung gemäß dem dritten Ausführungsbeispielzeigt.
    [0032] 13 istein Diagramm, das Beziehungen des Kurbelwinkels zu dem Einlassdruckund dem Auslassdruck bei der Ventilzeitabstimmungssteuerung desdritten Ausführungsbeispielsanzeigt.
    [0033] 14 istein Ablaufdiagramm, das einen Abnormalitätsbestimmungsprozess für ein variables Einlasssystemdarstellt.
    [0034] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindungwerden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungenbeschrieben. 1 ist einschematisches Blockdiagramm, das die Konstruktion einer Brennkraftmaschine 10 gemäß einem erstenAusführungsbeispielder Erfindung darstellt. 2 zeigtschematisch einen Längsschnittvon jedem Zylinder 20 dieses Verbrennungsmotors 10.Der Verbrennungsmotor 10 ist ein Vierzylinderverbrennungsmotormit vier Zylindern 20. Der Verbrennungsmotor 10 hateinen Zylinderblock 30, Kolben 40, die innerhalbdes Zylinderblocks 30 hin- und hergehen, einen Zylinderkopf 50,Einlassventile 60 und Auslassventile 70, die andem Zylinderkopf 50 angeordnet sind, usw. Der Verbrennungsmotor 10 verwendet einVierventilsystem, bei dem jeder Zylinder 20 mit zwei Einlassventilen 60 undzwei Auslassventilen 70 versehen ist. Jeder Zylinder 20 hateine Brennkammer 20, die umgeben ist und somit durch denZylinderblock 30, den Zylinderkopf 50 und einenentsprechenden der Kolben 40 definiert ist. Der Zylinderkopf 50 istmit Zündkerzen85 zum Zündeneines verdichteten Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammern 20 versehen.
    [0035] Der Zylinderkopf 50 hatEinlassanschlüsse 65,die mit einem Einlasskrümmer 90 verbunden sind.Der Einlasskrümmer 90 hatin sich Einlassduchgänge 95,die mit Kraftstoffeinspritzventilen 100 versehen sind.Die Kraftstoffeinspritzventile 100 spritzen eine Menge τ von Kraftstoffentsprechend dem Zustand des Verbrennungsmotorbetriebs in die jeweiligenZylinder 20 ein. Der Einlasskrümmer 90, der mit denZylindern 20 verbunden ist, ist mit einer Einlassleitung 120 über einenAusgleichstank 110 verbunden. Die Einlassleitung 120 istmit einem Luftdurchflussmessgerät 115 zumErfassen der Menge Q der Einlassluft versehen. Die Einlassleitung 120 istmit einem Luftreiniger 130 verbunden. Somit wird über den Luftreiniger 130 gefilterteLuft aufgenommen. Das Luftdurchflussmessgerät 115 erfasst dieMenge Q der Einlassluft füreine Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerungzum Erzielen eines geeigneten Luft-Kraftstoff-Gemisches. Die Einlassleitung 120 istmit einem Drosselventil 140 versehen, das die Menge vonLuft einstellt, die dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt wird.
    [0036] Der Zylinderkopf 50 hatAuslassanschlüsse 75,die mit einem Auslasskrümmer 160 verbunden sind.Der Auslasskrümmer 160 istdurch zwei Auslassabzweigungsrohre 160a und 160b gebildet,die ein sogenanntes Dual-Auslasssystem ausbilden, bei dem zwei Zylinder,die sich nicht bei dem Verbrennungsablauf gegenseitig stören, miteinem einzelnen Abgasdurchgang verbunden sind. Jedes der Auslassabzweigungsrohre 160a, 160b hatzwei Auslassdurchgänge 105 unddas Ende von jeweils zwei Auslassdurchgängen 105, wo sie miteinanderverbunden sind, ist mit einem Sammelrohr 180a oder 180 über einenkatalytischen Wandler 150a oder 150b verbunden.Die Sammelrohre 180a, 180b sind beide mit einemAuslassrohr 190 übereinen weiteren katalytischen Wandler 175 verbunden.
    [0037] Die Abgase von dem ersten Zylinderund von dem vierten Zylinder strömendurch das Auslassabzweigungsrohr 160a und vereinigen sichdann, um durch das Sammelrohr 180a zu strömen. DieAbgase von dem dritten Zylinder und von dem zweiten Zylinder strömen durchdas Auslassabzweigungsrohr 160b und vereinigen sich dann,um durch das Sammelrohr 180b zu strömen. Die Abgase von allen Zylindern 20 vereinigensich schließlichin dem Auslassrohr 190. Das Abgas wird im Wesentlichendurch die katalytischen Wandler 150a, 150b, 175 gereinigt,bevor es abgelassen wird. Jedes der Auslassabzweigungsrohre 160a, 160b vondem Auslasskrümmer 160 hateinen Sauerstoffkonzentrationssensor 170 zum Erfassen derKonzentration von Sauerstoff in dem Abgas. Der Einlassanschluss 65 undder Auslassanschluss 75 von jedem Zylinder 20 istmit Drucksensoren 230, 231 zum Erfassen des pulsierendenDrucks in den Einlassanschlüssen 65 und despulsierenden Drucks in den Aunlassanschlüssen 75 versehen.Die Drucksensoren 230, 231 sind mit einer ECU 250 verbunden,die nachstehend beschrieben wird.
    [0038] Der Zylinderkopf 50 istmit Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 versehen, diedas Einlassventil 60 und das Auslassventil 70 unterVerwendung einer elektromagnetischen Kraft öffnen und schließen. Eineschematische Schnittansicht des Elektromagnetventilbetätigungsmechanismus 200 istin 3 gezeigt. Es istanzumerken, dass der Auslassventil-seitige Aufbau im Wesentlichender gleiche wie der in 3 gezeigteist. Unter Bezugnahme auf die Figur hat der Elektromagnetventilbetätigungsmechanismus 200 einenFlansch 340, Federn 320, 330, eine obereElektromagnetspule 300, eine untere Elektromagnetspule 310,einen Anker 350 und einen Schaft 360. Der Schaft 360 ist inKontakt mit einem Ende eines Einlassventils 60 angeordnet,so dass es sich gemeinsam mit dem Einlassventil 60 zurück und nachvorn entlang seiner Axialrichtung bewegen kann. Oberhalb und unterhalb desSchafts 360 in seine axiale Richtung sind Federn 320, 330 angeordnet, diejeweils den Schaft 360 stützen. Über den Schaft 360 haltendie Federn 320, 330 das Einlassventil 60 aneiner neutralen Position zwischen einer offenen Ventilposition undeiner geschlossenen Ventilposition. Der Anker 350, deraus einem weichen magnetischen Werkstoff besteht, ist in der Nähe der Mittedes Schafts 360 vorgesehen. Der Flansch 340 istmit der oberen Elektromagnetspule 300 und der unteren Elektromagnetspule 310 versehen,die oberhalb und unterhalb des Ankers 350 angeordnet sind.
    [0039] Wenn der oberen Elektromagnetspule 300 einMagnetisierungsstrom zugeführtwird, wird eine elektromagnetische Kraft so erzeugt, dass der Anker 350 inRichtung auf die obere Elektromagnetspule 300 angezogenwird. Wenn der Anker 350 so bewegt wird (insbesondere wennder Schaft 360 bewegt wird), schließt sich das Einlassventil 60.Wenn der unteren Elektromagnetspule 310 ein Magnetisierungsstromzugeführtwird, wird eine elektromagnetische Kraft so erzeugt, dass der Anker 350 inRichtung auf die untere Elektromagnetspule 310 angezogenwird. Wenn der Anker 350 so bewegt wird, öffnet sichdas Einlassventil 60. Durch Einstellen der Zeitabstimmungder Zufuhr des Stroms zu der oberen Elektromagnetspule 300 undder unteren Elektromagnetspule 310 wird die Öffnungs/Schließzeitabstimmungvon jedem Ventil gesteuert. Die ECU 250 berechnet Zeitabstimmungenzum Öffnenund Schließender Ventile, wie nachstehend beschrieben ist, unter Verwendung vonSignalen von den Drucksensoren 230, 231, die anden Einlass- undAuslassanschlüssen 65, 75 vorgesehensind, und bestimmt die Zeitabstimmungen zum Zuführen des Stroms der Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201.
    [0040] Ebenso wie bei der vorstehend genannten Steuerungfür dieVentilöffnungs-/-schließzeitabstimmungenführt dieECU 250 verschiedenartige andere Steuerungen hinsichtlichder Menge der Kraftstoffeinspritzung τ, der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung usw.durch, um einen optimalen Verbrennungszustand in vielzähligen Betriebszuständen zuerzielen. Zum Ermöglichenderartiger Steuerungen ist die ECU 250 mit den folgendenSensoren zum Erfassen von Zuständendes Fahrzeugs verbunden.
    [0041] Das Beschleunigerpedal des Fahrzeugsist mit einem Beschleunigerpositionssensor 172 versehen,der eine Spannung proportional zu dem Betrag einer Niederdrückung α auf dasBeschleunigerpedal abgibt. Ein Kurbelwinkelsensor 174 erfasstden Drehwinkel CA einer Kurbelwinkel und gibt ein Impulssignal beijedem vorbestimmten Drehwinkel der Kurbelwelle ab. Der Zylinderblock 30 desVerbrennungsmotors 10 ist mit einem Wassertemperatursensor 182 versehen,der die Temperatur T von Kühlwasserdes Verbrennungsmotors 10 erfasst.
    [0042] Die ECU 250 gibt den Betragder Niederdrückung α des Beschleunigerpedals,den Grad der Öffnung θ des Drosselventils 140,die Verbrennungsmotordrehzahl auf der Grundlage des KurbelwinkelsCA, die Wassertemperatur T, die Menge der Einlassluft Q, die Signalevon Sauerstoffkonzentrationssensoren 170 ein und gibt ebensoSignale zum Ermitteln des Betriebszustands des Fahrzeugs ein, beispielsweise einSignal von einem (nicht gezeigten) FahrzeuggeschwindigkeitssensorV oder ähnlichemund bestimmt dann die Menge der Kraftstoffeinspritzung τ zu den Kraftstoffeinspritzventilen 100.Die Menge der Kraftstoffeinspritzung τ wird durch Einrichten einer Einspritzdauerauf der Grundlage der Einlassluftmenge Q von dem Luftdurchflussmessgerät 150 unddem Signal CA von dem Kurbelwinkelsensor 174 bestimmt unddurch Korrigieren der eingerichteten Einspritzdauer auf der Grundlagevon beispielsweise der Information, die durch den Wassertemperatursensor 182 erhaltenwird, hinsichtlich dessen, ob sich der Verbrennungsmotor 10 ineinem kalten Zustand befindet, der Information, die durch die Sauerstoffkonzentrationssensoren 170 erhaltenwird, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis geeignet ist, usw. Dieses Ausführungsbeispielnimmt ein unabhängigesEinspritzverfahren an, das gestattet, dass die Mengen der Kraftstoffeinspritzung τ des Zylinders 20 unabhängig voneinandergesteuert werden.
    [0043] Vor der Beschreibung eines Ventilzeitabstimmungssteuerungsprozesses,der bei der Erfindung ausgeführtwird, wird die Pulsation des Einlassdrucks und des Auslassdrucksbeschrieben. 4A gibtBeziehungen des Kurbelwinkels zu dem Einlassdruck und dem Auslassdruckan. 4B gibt eine Beziehungzwischen dem Kurbelwinkel und dem Betrag des Ventilhubs an. In 4A gibt eine durchgezogeneLinie JD den Druck in dem Einlassanschluss 75 an und gibteine gestrichelte Linie BC den Druck in dem Einlassanschluss 65 an.Wie in 4A angedeutet ist,erhöhtsich der Druck, der durch die durchgezogene Linie JD angedeutetist, scharf, unmittelbar nachdem das Auslassventil 70 geöffnet wurde.Eine Überdruckwelle,die auftritt, wenn das Ventil geöffnet wird,wandelt sich in eine Unterdruckwelle aufgrund einer Reflexion voneinem Öffnungsabschnittum und die Unterdruckwelle läuftin Richtung auf das Auslassventil 70, so dass der Druckan dem Auslassanschluss 75 pulsiert. Dann erreicht derAuslassdruck ein Minimum (Punkt D in 4A)und steigt aufgrund der Ausbreitung der Druckwellen an, die in anderen Zylindern 20 erzeugtwerden, und fälltdann erneut ab. Währendeines Zyklus, währenddem alle Zylinder 20 einer Verbrennung ausgesetzt werden,tritt eine Auslasspulsation mit mehreren positiven Spitzen und negativenSpitzen auf, wie in 4A angedeutetist.
    [0044] Der durch die gestrichelte LinieBC angedeutete Druck pulsiert ebenso, wenn Druckwellen, die durchdie Öffnungs-/Schließvorgänge derEinlassventile 60 und der Vorgänge des Kolbens 40 usw.erzeugt werden, an dem Öffnungsabschnittreflektiert werden. Wie bei der Auslasspulsation tritt eine Einlasspulsationauf, die einen positiven Maximalspitzenwert um einen Kurbelwinkelvon 45° während einesZyklus, wie in 4A gezeigtist. Hinsichtlich der Einlasspulsation und der Auslasspulsationverbessert die geeignete Einrichtung der AuslassventilöffnungszeitabstimmungT, der EinlassventilöffnungszeitabstimmungA, der AuslassventilschließzeitabstimmungB und der EinlassventilschließzeitabstimmungE den Wirkungsgrad der Einlassluftladung in die Zylinder 50,und verbessert daher die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors 10.Die Steuerung zum Bestimmen der Zeitabstimmung von jedem Ventilzum Verbessern der Leistungsfähigkeitdes Verbrennungsmotors 10 wird im Folgenden nachstehendbeschrieben.
    [0045] Zunächst wird ein Prozess zum Bestimmen derZeitabstimmung C beschrieben. 5 zeigtein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen der ZeitabstimmungC. Im Allgemeinen wird zum wirksamen Einsetzen der Trägheit desEinlasses und des Auslasses die Einlass- und Auslassventilzeitabstimmungso eingerichtet, dass jedes Einlassventil 60 sich vor demoberen Totpunkt des Kolbens 40 öffnet und sich nach dem unterenTotpunkt von diesem schließt,und so dass jedes Auslassventil 70 sich vor dem unterenTotpunkt des Kolbens 40 öffnet und sich nach dem oberenTotpunkt schließt.In diesem Ausführungsbeispielwird die Ventilzeitabstimmung währendeines frühenBetriebszeitraums des Fahrzeugs eingerichtet, wie vorstehend beschriebenist.
    [0046] Nachdem der Verbrennungsmotor 10 mitder vorstehend genannten Ventilzeitabstimmung gestartet ist, erfassendie Drucksensoren 231 die Auslassdrücke entsprechend den KurbelwinkelnCA übereinen Zyklus, währenddem alle Zylinder 20 einer Verbrennung ausgesetzt werden.Die ECU 250 erfasst den Kurbelwinkel CA zu dem Zeitpunkt,wenn der Auslassdruck den minimalen Druck D während des Zyklus erreicht,und nimmt die ÖffnungszeitabstimmungC1 des Auslassventils 70 in dem gleichen Zyklus ebensoauf.
    [0047] Zu dem Zeitpunkt des Eintritts inden nächstenZyklus wird ein in 5 dargestellterProzess ausgeführt.Wie in 5 dargestelltist, wird bestimmt, ob die Zeitabstimmung D1, die den KurbelwinkelCA von dem Minimalwert D währenddes vorhergehenden Zyklus andeutet, innerhalb des Bereichs von 360° ± 10° liegt. Insbesonderewird zunächstbestimmt, ob die Zeitabstimmung D1 größer als 370° ist (Schritt 5500). Wenn dieZeitabstimmung D1 größer als370° ist,wird die Zeitabstimmung C um 5° indie Vorstellseite von der Zeitabstimmung C1 des vorhergehenden Zykluskorrigiert (Schritt 5510). Darauf endet der Prozess. Wenn in Schritt5500 bestimmt wird, dass die Zeitabstimmung D1 geringer als odergleich 370° ist,wird nachfolgend bestimmt, ob die Zeitabstimmung D1 geringer als350° ist (Schritt5520). Wenn in Schritt 5520 bestimmt wird, dass die ZeitabstimmungD1 geringer als 350° ist, wirddie Zeitabstimmung C um 5° zueiner Verzögerungsseitevon der Zeitabstimmung C1 korrigiert (Schritt 5530). Darauf endetder Prozess. Wenn in Schritt 5520 bestimmt wird, dass die Zeitabstimmung D1größer alsoder gleich 350° ist(wenn insbesondere die Zeitabstimmung D1 innerhalb des Bereichs von360° ± 10° liegt),wird die Zeitabstimmung C1 währenddes vorhergehenden Zyklus als die Zeitabstimmung C eingerichtet(Schritt 5540), worauf der Prozess endet. Der vorstehend genannteBereich (insbesondere eine Totzone in der Steuerung) und die Einheitder Korrektur (insbesondere die Auflösungseinheit in der Steuerung)sind nicht auf die vorstehend genannten Werte, das heißt ± 10° beziehungsweise ± 5° beschränkt, sondernsie könnenauf andere spezifische Werte eingerichtet werden.
    [0048] 5 stellteine Prozedur dar, die die ECU 250 ausführt, wenn sie die Öffnungszeitabstimmung Cder Auslassventile 70 verzögert oder vorstellt, und wobeidadurch die Phase der Auslasspulsation so eingestellt wird, dassdie Zeitabstimmung D, die dem maximalen Auslassdruck entspricht,innerhalb der Umgebung des oberen Totpunkts in dem Einlasstakt liegt(insbesondere in der Nähevon 360° Kurbelwinkel).Im Allgemeinen entspricht die Zeitabstimmung, bei der der Kolben 40 sichin der Nähedes oberen Einlasstotpunkts befindet, einem Überlagerungszeitraum, während demdie Einlassventile 60 und die Auslassventile 70 beideoffen sind. Wenn der pulsierende Druck in den Auslassanschlüssen 75 denminimalen Wert B währenddieses Zeitraums erreicht, treibt das verbrannte Gas, das in demZylinder 20 verbleibt, dazu, herausgezogen zu werden, sodass der Spülwirkungsgradsich verbessert und sich der Einlassladewirkungsgrad entsprechendverbessert.
    [0049] Als Nächstes werden Vorgänge, diedie ECU 250 ausführt,wenn die Zeitabstimmung A und die Zeitabstimmung B bestimmt wird,beschrieben. 6 ist einAblaufdiagramm, das den Vorgang zum Bestimmen der ZeitabstimmungA zeigt. 7 ist ein Ablaufdiagramm,das den Vorgang zum Bestimmen der Zeitabstimmung B zeigt. Da dieseVorgängeim Wesentlichen die gleichen sind, wird der Vorgang zum Bestimmender Zeitabstimmung A hauptsächlichnachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
    [0050] Die Drucksensoren 230, 231 erfassenden Einlassdruck und den Auslassdruck entsprechend spezifischerWerte des Kurbelwinkels CA. Die ECU 250 führt dieProzesse aus, die in 6 dargestellt sind,unter Verwendung von Signalen, die die Einlass- und Auslassdrücke entsprechenddem vorliegenden Kurbelwinkel CA anzeigen. Wie in 6 gezeigt ist, wird bestimmt, ob dergegenwärtigeKurbelwinkel CA sich in einem Bereich von 300° < CA < 360° befindet(Schritt S600). Wenn sich der vorliegende Kurbelwinkel CA innerhalbdieses Bereichs befindet, werden der Auslassdruck und der Einlassdruckbei dem vorliegenden Kurbelwinkel CA dann verglichen (Schritt S610).Wenn der Einlassdruck größer alsder Auslassdruck ist, wird der gegenwärtige Kurbelwinkel CA dannals die Zeitabstimmung A eingerichtet (Schritt S620), worauf dieserVorgang endet.
    [0051] Wenn in Schritt S610 bestimmt wird,dass der Einlassdruck kleiner als der Auslassdruck ist, wird dieGrößenbeziehungzwischen den zwei Drückenerneut überprüft (SchrittS630).
    [0052] Wenn beispielsweise die Drehzahldes Verbrennungsmotors 10 hoch ist und der Gegendruck in demAbgasauslasssystem hoch ist, wird der Auslassdruck hoch. Dagegenwird der Einlassdruck nicht so hoch, da der Einlassdruck im Wesentlichennicht durch den Gegendruck in dem Auslasssystem beeinflusst wird.Daher wird in manchen Fällender Einlassdruck nicht höherals der Auslassdruck. Wenn in Schritt S630 bestimmt wird, dass eskeinen Punkt gibt, an dem der Einlassdruck höher als der Auslassdruck wird,wird die Zeitabstimmung A von einer Abbildung, die im vorab in derECU 250 gespeichert ist, bestimmt (Schritt S640). Daraufendet dieser Vorgang.
    [0053] Wenn in Schritt S600 bestimmt wird,dass der gegenwärtigeKurbelwinkel CA nicht innerhalb des Bereichs liegt, oder wenn inSchritt S630 bestimmt wird, dass es einen Punkt gibt, an dem der Einlassdruckhöher alsder Auslassdruck wird (insbesondere wenn die Verbrennungsmotordrehzahlniedrig ist), endet der Vorgang. Darauf wird dieser Vorgang mitdem nächstenKurbelwinkel CA wiederholt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das für die Bestimmungin Schritt 5630 verwendete Kriterium, ob die Verbrennungsmotordrehzahloberhalb oder unterhalb von 4000 Upm liegt. Jedoch kann es stattdessen sein,ob eine Differenz zwischen dem Hauptwert der Auslasspulsation während einesZyklus und dem Hauptwert der Einlasspulsation während eines Zyklus geringeroder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
    [0054] Der Vorgang zum Bestimmen der ZeitabstimmungB, der in 7 dargestelltist, unterscheidet sich lediglich von derjenigen zum Bestimmen der ZeitabstimmungA hinsichtlich des Bereichs (360° < CA < 400°), der beider Bestimmung hinsichtlich des gegenwärtigen Kurbelwinkels CA verwendetwird (Schritt S700), und hinsichtlich der Abbildung, die zum Bestimmender Zeitabstimmung B verwendet wird (Schritt S740). Daher wird dieZeitabstimmung B im Wesentlichen auf die gleiche Art wie die ZeitabstimmungA bestimmt.
    [0055] Überdie Ausführungder in den 6 und 7 dargestellten Vorgänge werdendie ÖffnungszeitabstimmungA der Einlassventile 60 und die Schließzeitabstimmung B der Auslassventile 70 Zeitabstimmungen,bei denen der Einlassdruck den Auslassdruck übersteigt. Da die Einlass-und Auslassventile währendeines Zustands offen sind, bei dem der Einlassanschlussdruck hochist und der Auslassanschlussdruck niedrig ist, wird sowohl der Ausstoß von verbranntemGas aus den Zylindern zu den Aunlassanschlüssen 75 als auch dieEinströmungvon Frischluft aus den Einlassanschlüssen 65 in die Zylinder 20 beschleunigt.Daher kann der Einlassladewirkungsgrad verbessert werden.
    [0056] Ein Vorgang zum Bestimmen der ZeitabstimmungB wird nachstehend beschrieben. 8 zeigt einAblaufdiagramm, das den gleichen Vorgang zeigt. Die ECU 250 führt denVorgang unter Verwendung von Sensorsignalen durch, die den Einlassdruckentsprechend dem Kurbelwinkel CA angeben. Unter Bezugnahme auf 8 wird bestimmt, ob der gegenwärtige KurbelwinkelCA innerhalb eines Bereichs von 500° < CA < 600° liegt (Schritt5800). Wenn der gegenwärtigeKurbelwinkel CA innerhalb dieses Bereichs liegt, wird nachfolgendbestimmt, ob der Einlassdruck entsprechend dem vorliegenden KurbelwinkelCA auf seinem maximalen Niveau ist (Schritt S810). Diese Bestimmungwird durch Vergleichen des gegenwärtigen Einlassdrucks (des Einlassdrucksentsprechend dem gegenwärtigenKurbelwinkel CA) mit dem vorhergehenden Probenwert durchgeführt, dernämlichder Einlassdruck entsprechend einem vorhergehenden KurbelwinkelCAO ist. Insbesondere wird bestimmt, dass der Kurbelwinkel CA, zu demZeitpunkt erfasst wird, wenn der Einlassdruck, der sich monotonvergrößert, beginntsich zu verringern, dem maximalen Einlassdruck entspricht. Wenn derEinlassdruck der maximale Einlassdruck ist, wird der gegenwärtige KurbelwinkelCA als eine Zeitabstimmung F eingerichtet (Schritt S820). Nachfolgend wirdein vorbestimmter Betrag zu der Zeitabstimmung F hinzugefügt, um dieZeitabstimmung E zu bestimmen (Schritt S830). Darauf endet der Vorgang. Dieservorbestimmte Betrag ist äquivalentzu einem Kurbelwinkel CA von 10° indie Verzögerungsrichtung(E = Zeitabstimmung F + 10°).Dieser vorbestimmte Betrag ist nicht auf 10° beschränkt, sondern er kann ebensoauf einen gewünschtenEinrichtungswert eingerichtet werden.
    [0057] Wenn in Schritt 5800 bestimmt wird,dass der vorliegende Kurbelwinkel CA nicht innerhalb des Bereichsliegt, oder wenn in Schritt S810 bestimmt wird, dass der gegenwärtige Einlassdruckgrößer alsder vorhergehende Probenwert ist, und daher kein Maximalniveau ist,endet der Vorgang. Darauf wird der Vorgang mit dem nächsten KurbelwinkelCA wiederholt.
    [0058] Durch die Ausführung des in 8 dargestellten Vorgangs wird die SchließzeitabstimmungE der Einlassventile 60 auf eine Zeitabstimmung eingerichtet,die ein vorbestimmter Kurbelwinkel CA in die Verzögerungsrichtungvon dem Winkel entsprechend dem maximalen Einlassdruck in der Einlasspulsation ist.Bei der Zeitabstimmung F, bei der der Einlassdruck auf dem Maximalniveauwährendder Einlasspulsation ist, wird Frischluft einfach in die Zylinder 20 geladen,da der Einlassanschlussdruck maximal ist. Aufgrund der dynamischenWirkung der Einlasspulsation hat die Frischluft eine Trägheit. Dahererzielt das Schließender Einlassventile 60 bei der Zeitabstimmung E, die einWinkel ist, der von dem maximalen Einlassdruckwinkel um einen vorbestimmten Betragverzögertist, eine maximale Verbesserung des Einlassladewirkungsgrades. Dades weiteren der Einlassanschlussdruck relativ hoch ist, wird dasin die Zylinder 20 geladene Gemisch nicht zurück zu den Einlassanschlüssen 65 strömen.
    [0059] In einem zweiten Ausführungsbeispielder Erfindung werden die Anweisungen, die zu den Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 abgegebenwerden, auf der Grundlage der Öffnungs- /Schließzeitabstimmungender Einlass- und Auslassventile korrigiert, die durch die Vorgänge bestimmtwerden, die in dem vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel beschriebensind, so dass die Ventilöffnungsbewegunggemäß der bestimmtenZeitabstimmung startet und die Ventilschließbewegung zu der vorbestimmtenZeitabstimmung beendet ist. 9 zeigtein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zeigt, der des weiteren einenProzess zum Durchführeneiner derartigen Korrektur aufweist. Das zweite Ausführungsbeispielnimmt das gleiche System, nimmt die gleiche Systemkonstruktion an,die auf die Brennkraftmaschine angewendet wird, wie das erste Ausführungsbeispiel.Daher werden Bauteile und dergleichen des zweiten Ausführungsbeispiels,die denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels äquivalentsind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und werden Ansichten,die solche Komponenten oder ihre Konfiguration zeigen, nicht vorgesehen.
    [0060] Währenddes anfänglichenBetriebszustands des Fahrzeugs wird der Verbrennungsmotor 10 unter Verwendungvon Ventilzeitabstimmungen betrieben, die voreingestellte Auslegungswertesind. Die ECU 250 führtden durch das Ablaufdiagramm von 9 dargestelltenVorgang unter Verwendung des Einlassdrucks und des Auslassdrucksdurch, die durch die Drucksensoren 230, 231 erfasstwerden, währenddes vorstehend genannten anfänglichenBetriebszustands des Fahrzeugs durch. Hier ist anzumerken, dassdieser Vorgang nicht nur füreinen spezifischen der Zylinder 20 durchgeführt wirdsondern füralle von diesen. Unter Bezugnahme auf 9 werdendie Ventilzeitabstimmungen C, A, B, E unter Verwendung des Einlassdrucksund des Auslassdrucks auf die gleiche Weise bestimmt, wie in dem erstenAusführungsbeispielbeschrieben ist (Schritt S910). Nachfolgend werden zum Sicherstellen,dass die Ventile bei den bestimmten Zeitabstimmungen geöffnet odergeschlossen werden, die Zeitabstimmungen korrigiert, um der Ansprechverzögerung odereiner Übergangszeitder Einlassventile 60 und der Auslassventile 70 Rechnungzu tragen (Schritt 5920), und werden Anweisungen entsprechend der Zeitabstimmungen,die korrigiert sind, abschließend andie Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 abgegeben,worauf dieser Vorgang endet.
    [0061] Die 10A und 10C stellen derartige Ansprechverzögerungenund eine Übergangszeiteiner Ventilbetätigungunter Bezug auf den Kurbelwinkel CA dar, die beobachtet werden,währendsich jedes Ventil öffnetund schließt.Wenn unter Bezugnahme auf die 10A bis 10C der Magnetisierungsstrom zuder oberen Elektromagnetspule 300 unterbrochen wird undnach einer vorbestimmten Zeit der Magnetisierungsstrom der unterenElektromagnetspule 310 zugeführt wird, beginnt das Ventil,sich mit einer Zeitabstimmung T2 zu öffnen, wie in den 10A bis 10C gezeigt ist. Somit geht der Beginnder Bewegung des Ventils um eine Ansprechverzögerung von α = T2 – T1 voraus. Wenn der Magnetisierungsstromzu der unteren Elektromagnetspule 310 unterbrochen wird undnach einer vorbestimmten Zeit der Magnetisierungsstrom zu der oberenElektromagnetspule 300 zugeführt wird, beendet das Ventildas Schließeneiner Zeitabstimmung T4. Somit geht die Beendigung der Schließbewegungdes Ventils um eine Übergangszeitvon ß =T4 – T3voraus. Daher werden die VentilöffnungszeitabstimmungenC, A durch Subtrahieren eines Kurbelwinkel-α-Äquivalentbetrags korrigiertund werden die Ventilschließzeitabstimmungen B,E durch Subtrahieren eines Kurbelwinkel-β-Äquivalentbetrags korrigiert.Unter Berücksichtigungder Differenz zwischen dem Einlass-seitigen Elektromagnetventilbetätigungsmechanismus 200 unddem Auslassseitigen Elektromagnetventilbetätigungsmechanismus 201 werdendie Kurbelwinkel α, ß als Beträge zur Korrekturan der Einlassseite eingerichtet und werden die Kurbelwinkel α', β' als Beträge zur Korrekturan der Auslassseite eingerichtet.
    [0062] Wie vorstehend beschrieben ist, wirdden Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 einStrom bei den Zeitabstimmungen zugeführt, die bestimmt werden, umAnsprechverzögerungen unddie Übergangszeitder Ventilbetätigungabzugleichen, wobei somit eine verbesserte Genauigkeit hinsichtlichder Einrichtung der Ventilzeitabstimmungen sichergestellt wird.Hinsichtlich der VentilschließzeitabstimmungenB, E wird insbesondere eine Steuerung durchgeführt, so dass die Ventilschließbewegungbei den Ventilschließzeitabstimmungenendet. Daher ist es möglich,die Ventilzeitabstimmungen mit einer erhöhten Genauigkeit einzurichten.Ebenso werden die Kurbelwinkel α, α', β, β' auf spezifische Werteeingerichtet, die durch Experimente gemäß verschiedener Drehzahlenund Lasten bestimmt wurden.
    [0063] 11 isteine Ansicht, die einen Vertikalschnitt eines Zylinders einer Brennkraftmaschinegemäß einemdritten Ausführungsbeispielder Erfindung zeigt. In dem dritten Ausführungsbeispiel sind das Einlasssystemund das Auslasssystem, die vorstehend bei dem ersten Ausführungsbeispielbeschrieben sind, zu variablen Einlass- und Auslasssystemen abgewandelt. AndereBauteile und Abschnitte des dritten Ausführungsbeispiels sind im Wesentlichendie gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels und werdendurch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben.Das Einlasssystem und das Auslasssystem des dritten Ausführungsbeispielsist mit Ventilen 420, 421 zum Ändern der Rohrlänge einesEinlassdurchgangs 95 und eines Auslassdurchgangs 105 ausgestattet.Der Einlassdurchgang 95 hat eine lange Abzweigung 95a miteiner längerenLeitung und eine kurze Abzweigung 95b mit einer kürzeren Leitung.Das Ventil 420 ist in dem Durchgang der kurzen Abzweigung 95b vorgesehenund öffnetund schließtden Durchgang. Der Auslassdurchgang 105 hat eine langeAbzweigung 105a mit einer längeren Leitung und eine kurzeAbzweigung 105b mit einer kürzeren Leitung. Wie bei demEinlassdurchgang ist das Ventil 421 in dem Durchgang derkurzen Abzweigung 105b vorgesehen. Die Ventile 420, 421 sindjeweils mit Betätigungsgliedern 400, 401 verbunden.
    [0064] Jedes der Betätigungsglieder 400, 401 hat einen(nicht gezeigten) Stab und ist elektrisch mit der ECU 250 verbunden.Jedes Betätigungsglied 400, 401 fährt denStab gemäß einerAnweisung einer Anweisung von der ECU 250 aus und ein.Ein Ende jedes Betätigungsgliedsist mit einem entsprechenden von den Ventilen 420, 421 über einen(nicht gezeigten) Hebel verbunden. Das heißt, dass jedes Betätigungsglied 400, 401 denStab gemäß einerAnweisung von der ECU 250 so ausfährt oder einfährt, dassdas entsprechende Ventil 420, 421 den Durchgangder kurzen Abzweigung öffnetoder absperrt. Wenn der Durchgang der kurzen Abzweigung der Einlass-oder Auslassseite offen ist, ist die Rohrlänge der Einlass- oder Auslassseitekurz. Wenn der Durchgang der kurzen Abzweigung geschlossen ist, istdie Rohrlängerelativ lang. Die ECU 250 bestimmt die Einlassrohrlänge unddie Auslassrohrlängeaus der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Last KL, die aus derEinlassluftmenge Q bestimmt wird, und gibt entsprechende Anweisungenzu den Betätigungsgliedern 400, 401 ab.In dem variablen Einlass-/Auslasssystem wird die Zeitdauer und dieAmplitude der Einlass- und Auslasspulsation durch Variieren derRohrlängegeändert,um den Einlassladewirkungsgrad zu verbessern.
    [0065] 12 zeigtein Ablaufdiagramm, das einen Vorgang zeigt, den die ECU 250 ausführt, umdie Ventilzeitabstimmungen in dem dritten Ausführungsbeispiel zu bestimmen.Zunächstgibt die ECU 250 die Verbrennungsmotordrehzahl NE und dieLast KL ein (Schritt S200). Genauer gesagt berechnet die ECU 250 dieVerbrennungsmotordrehzahl NE aus dem Kurbelwinkel CA und berechnetdie Last KL aus der Einlassluftmenge Q. Nachfolgend entnimmt die ECU 250 voneinem Speicherbereich (nicht gezeigt) eine Abbildung, die eine Beziehungzwischen der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Last KL und der Einlass-und AuslassrohrlängeL angibt, und bestimmt die Einlassrohrlänge LI2 und die Auslassrohrlänge LE2und gibt geeignete Anweisungen zu den Betätigungsgliedern 400, 401 ab(Schritte S210, S220). Die Betätigungsglieder 400, 401 ändern die Einlassrohrlänge vonLI1 zu LI2 und die Abgasrohrlängevon LE1 auf LE2 durch beispielsweise Schließen der Ventile 420, 421.Gemäß den Änderungen derRohrlänge ändern sichdie Zeitdauer und die Amplitude der Einlasspulsation und der Auslasspulsation.Der variierte Pulsationsdruck wird durch die Drucksensoren 230, 231 erfasst.Auf der Grundlage des Drucks wird die Ventilzeitabstimmung bestimmt (SchrittS230). Die Einrichtung der Ventilzeitabstimmung wird durch Ausführen desin 9 gezeigten Vorgangserzielt. Dann werden Anweisungen ausgestellt, so dass den Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 einMagnetisierungsstrom bei den Zeitabstimmungen zugeführt wird,die auf die vorstehend genannte Weise bestimmt sind, um die Ansprechverzögerungenund die Übergangszeitder Ventilbetätigungauszugleichen (Schritt S240).
    [0066] Mit einem variablen Einlass- undAuslasssystem, wie es vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, Ventilzeitabstimmungen über einerelativ breiten Bereich so zu bestimmen, dass die Änderungender Zeitdauer und der Amplitude der Auslasspulsation und der Einlasspulsationentsprechen. Des weiteren gibt es keinen Bedarf, Ventilzeitabstimmungenentsprechend derartigen Änderungender Einlass- und Auslassrohrlängenvoreinzurichten, da die Zeitabstimmungen auf der Grundlage der Drücke eingerichtetsind, die jedes Mal erfasst werden, so dass der in Anspruch genommeneBereich des Speichers der ECU 250 verringert werden kann.
    [0067] 13 stellteinen Fall dar, bei dem die Ventilzeitabstimmungssteuerung mit demvariierten Abgassystem ausgeführtwird. In 13 stellt eine durchgezogeneLinie JL eine Auslasspulsation dar, die mit der langen Auslassrohrlänge auftritt,und stellt eine gestrichelte Linie JS eine Auslasspulsation dar, diemit der kurzen Auslassrohrlängeauftritt, und stellt eine strich-punktierte Linie eine Einlasspulsationdar. Unter Bezugnahme auf 13 kannder Zeitraum, währenddem der Einlassdruck größer alsder Auslassdruck ist, als ein Überschneidungszeitraumungeachtet der Variationen der Auslasspulsation in Abhängigkeitvon verschiedenen Rohrlängenangenommen werden. Bei der Auslasspulsation JL wird insbesondereeine lange Überschneidungszeitdauervorgesehen, so dass sich der Ladewirkungsgrad verbessert.
    [0068] Des weiteren kann bei dem drittenAusführungsbeispieleine Abnormalitätin den Betätigungsgliedern 400, 401,wie zum Beispiel ein Fehler, eine Fehlfunktion usw., bestimmt werden. 14 zeigt ein Ablaufdiagrammeines Abnormalitätsbestimmungsvorgangsfür einvariables Einlasssystem. Ein Abnormalitätsbestimmungsprozess für ein variablesAuslasssystem ist im Wesentlichen das gleiche wie der Vorgang, derin 14 dargestellt ist,und wird nicht beschrieben. Der in 14 dargestellteVorgang wird durch die ECU 250 bei einer vorbestimmtenZeitabstimmung ausgeführt.Die ECU 250 lernt im voraus die Schließzeitabstimmungen der Einlassventile 60 entsprechendverschiedenartiger Verbrennungsmotordrehzahlen NE, verschiedenartigerLasten KL und verschiedenartiger Einlassrohrlängen L und speichert die gelerntenZeitabstimmungen in einem (nicht gezeigten) Speicherbereich. Indiesem Ausführungsbeispielwerden die Schließzeitabstimmungder Einlassventile 60 entsprechend der VerbrennungsmotordrehzahlenNE, der Lasten KL und der Einlassrohrlängen L in den vergangenen Betriebendes Fahrzeugs gelernt. Die Ventilzeitabstimmungen, die in Experimentenoder ähnlichementsprechend variierter Verbrennungsmotordrehzahlen NE, variierterLasten KL und variierter Einlassrohrlängen L erhalten werden, können gespeichertwerden.
    [0069] Die ECU 250 gibt die VerbrennungsmotordrehzahlNE und die Last KL ein (Schritt S400) und erkennt die gegenwärtige bestimmteEinlassrohrlänge(beispielsweise LI2) aus der Verbrennungsmotordrehzahl NE und derLast KL. Nachfolgend entnimmt die ECU 250 eine Zeitabstimmung,die die vorstehend genannten Bedingungen erfüllt, aus dem Speicherbereichund gibt dadurch eine gelernte Zeitabstimmung G ein (Schritt 5410).Darauf wird eine Differenz ΔVTzwischen der gelernten Zeitabstimmung G und der vorliegenden SchließzeitabstimmungE der Einlassventile 60 mit einem vorbestimmten Grenzwertverglichen (Schritt S420). Wenn der Absolutwert der Differenz ΔVT kleinerals oder gleich 10° ist,wird bestimmt, dass das variable Einlasssystem noch mal arbeitet(Schritt S430). Darauf endet der Prozess.
    [0070] Wenn die Differenz ΔVT zwischender gelernten Zeitabstimmung G und der gegenwärtigen SchließzeitabstimmungE größer als10° ist,wird bestimmt, dass das variable Einlasssystem einem Fehler odereiner Fehlfunktion unterliegt, und wird eine Warnlampe eingeschaltet(Schritt S440). Darauf endet der Prozess. Gemäß der Ventilzeitabstimmungssteuerungder Erfindung wird auch dann, wenn eine Fehlfunktion oder dergleichendie Variation der Einlassrohrlängebehindert, eine geeignete Ventilzeitabstimmung in einem solchenZustand realisiert. Durch den Vergleich dieser Ventilzeitabstimmungmit einer vorher erlernten Ventilzeitabstimmung kann eine Abnormalität, wie zumBeispiel eine Fehlfunktion oder ähnliches,bestimmt werden, so dass ein Prozess zum Einschalten der Warnlampeoder ähnlichem durchgeführt werdenkann. Es ist anzumerken, dass fürden Vergleich in Schritt S420 die Öffnungszeitabstimmung der Einlassventile 60 verwendetwerden kann. Fürdie Bestimmung hinsichtlich einer Abnormalität des variablen Auslasssystemsist es geeignet, den Vergleich der Schließzeitabstimmungen oder der Öffnungszeitabstimmungender Auslassventile 70 durchzuführen.
    [0071] Obwohl in den vorstehend genanntenAusführungsbeispielendie Drucksensoren 230, 231 getrennt für individuelleZylinder 20 vorgesehen sind, ist diese Anordnung nichtbeschränkt.Beispielsweise ist es möglich,Drucksensoren 230, 231 nur für einen vorbestimmten Zylinder 20 vorzusehen.Beispielsweise fürden Fall eines Vierzylinderverbrennungsmotors wird der erste Zylindermit Drucksensoren 230, 231 versehen. Aus dem pulsierendenEinlass- und Auslassdrücken,die durch die Drucksensoren erfasst werden, werden Ventilzeitabstimmungendes ersten Zylinders bestimmt. Die Ventilzeitabstimmungen werdenfür dienachfolgenden Zylinder (der dritte Zylinder, der vierte Zylinderund der zweite Zylinder) in der Folge der Verbrennung wiedergegeben.
    [0072] Obwohl in dem vorstehend genanntenAusführungsbeispieldas variable Einlass-/Auslasssystem eine Wechselbauart ist, beider die Rohrlänge über einVentil geändertwird, ist es ebenso möglich, verschiedenartigeandere Bauarten von variablen Einlass-/Auslasssystemen zu verwenden,wie zum Beispiel eine Gleitbauart, bei der die Rohrlänge in die Richtungeiner gerade Linie variiert wird, eine Balgbauart, bei der balgförmige Abschnittein den Einlass- und Auslassrohren vorgesehen sind, und wobei die Rohrlänge variiertwird, usw., währendim Wesentlichen die gleichen Vorteile erzielt werden.
    [0073] Somit weist die BrennkraftmaschineFolgendes auf: die variable Ventilzeitabstimmungseinrichtung 200, 201 zum Ändern derVentilzeitabstimmung von zumindest entweder dem Einlassventil 60 oder demAuslassventil 70; die Druckerfassungseinrichtung 230, 231 zumErfassen des Einlassdrucks und des Auslassdrucks der Brennkraftmaschine,die in Verknüpfungmit den Bewegungen des Kolbens, des Einlassventils und des Auslassventilspulsieren; und die Steuerungseinrichtung 250 zum Einrichten der Ventilzeitabstimmungauf der Grundlage der Größenbeziehungzwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck, die durch die Druckerfassungseinrichtungerfasst werden.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventilzeitabstimmungseinrichtung(200, 201), die ermöglicht, dass eine Betätigungszeitabstimmungvon zumindest entweder einem Einlassventil (60) oder einemAuslassventil geändertwird, dadurch gekennzeichnet, dass die BrennkraftmaschineFolgendes aufweist: eine Druckerfassungseinrichtung (230, 231)zum Erfassen eines Einlassdrucks und eines Auslassdrucks innerhalbder Brennkraftmaschine, die aufgrund der Bewegungen eines Kolbens(40) des Einlassventils und des Auslassventils pulsieren;und eine Steuerungseinrichtung (250), die die Betätigungszeitabstimmungauf der Grundlage einer Größenbeziehungzwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck einrichtet, die durchdie Druckerfassungseinrichtung erfasst werden.
    [2] Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, wobei die Einrichtungder Betätigungszeitabstimmung derartist, dass eine Zeitabstimmung der Beendigung einer Öffnungs-oder Schließbewegungdes Ventils auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruckund dem Auslassdruck bestimmt wird, die durch die Druckerfassungseinrichtungerfasst werden, und wobei eine Zeitabstimmung des Starts einer solchenBewegung des Ventils so eingerichtet ist, dass die Bewegung desVentils bei der bestimmten Zeitabstimmung beendet ist.
    [3] Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobeidie Steuerungseinrichtung eine Zeitabstimmung einer Öffnung desAuslassventils so einrichtet, dass eine Unterdruckwelle, die einen örtlichenMinimaldruckanteil des Auslassdrucks ausbildet, der in dem Zylinderder Brennkraftmaschine pulsiert, eine Umgebung des Auslassventilserreicht, wenn der Kolben im Wesentlichen an dem oberen Totpunkt während einesAuslasstakts ist.
    [4] Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis3, wobei die Steuerungseinrichtung eine Zeitabstimmung des Schließens desEinlassventils auf der Grundlage einer Zeit einrichtet, wenn eine Überdruckwelle,die einen örtlichenMaximaldruckanteil des Einlassdrucks bildet, der in dem Zylinderder Brennkraftmaschine pulsiert, eine Umgebung des Einlassventilserreicht.
    [5] Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis4, des weiteren mit einer variablen Einlass-/Auslasseinrichtung (420, 421) zum Ändern von zumindestentweder einer wirksamen Längeoder eines Innendurchmessers jeweils von einem Einlassdurchgangund von einem Auslassdurchgang der Brennkraftmaschine.
    [6] Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 5, wobei die Steuerungseinrichtungbestimmt, ob die variable Einlass-/Auslasseinrichtung eine Abnormalität aufweist,auf der Grundlage von zumindest entweder dem Einlassdruck oder demAuslassdruck, der durch den Druckdetektor erfasst wird.
    [7] Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis6, wobei der Zylinder vielzähligvorgesehen ist, und wobei die Druckerfassungseinrichtung Sensorenaufweist, die an den Einlass- und Auslassdurchgängen für jeden Zylinder vorgesehensind um die Einlass- und Auslassdrücke zu erfassen.
    [8] Brennkraftmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis7, wobei die variable Ventilzeitabstimmungseinrichtung aufgebautist, um das Ventil unter Verwendung einer elektromagnetischen Kraftzu öffnenund zu schließen.
    [9] Verfahren zum Steuern einer Verbrennung einer Brennkraftmaschinemit einer variablen Ventilzeitabstimmungseinrichtung zum Ändern einerBetätigungszeitabstimmungvon zumindest entweder einem Einlassventil oder einem Auslassventilder Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das VerfahrenFolgendes aufweist: Erfassen eines Einlassdrucks und einesAuslassdrucks innerhalb der Brennkraftmaschine, die aufgrund vonBewegungen eines Kolbens, des Einlassventils und des Auslassventilspulsieren; und Einrichten der Betätigungszeitabstimmung von jedemVentil auf der Grundlage einer Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruckund dem Auslassdruck.
    [10] Verfahren gemäß Anspruch9, wobei die Einrichtung der Betätigungszeitabstimmungderart ist, dass eine Zeitabstimmung einer Beendigung einer Öffnungs-oder Schließbewegungdes Ventils auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruckund dem Auslassdruck bestimmt wird, und wobei eine Zeitabstimmungzum Starten einer derartigen Bewegung des Ventils eingerichtet ist,um die Bewegung des Ventils bei der vorbestimmten Zeitabstimmungzu beenden.
    [11] Verfahren gemäß Anspruch9 oder 10, wobei eine Zeitabstimmung einer Öffnung des Auslassventils derarteingerichtet ist, dass eine Unterdruckwelle, die einen örtlichenMinimaldruckanteil des Auslassdrucks bildet, der in dem Zylinderder Brennkraftmaschine pulsiert, eine Umgebung des Auslassventils erreicht,wenn der Kolben sich im Wesentlichen an dem oberen Totpunkt während einesAuslasstakts befindet.
    [12] Verfahren gemäß einemder Ansprüche9 bis 11, wobei eine Zeitabstimmung des Schließens des Einlassventils aufder Grundlage einer Zeit eingerichtet ist, wenn eine Überdruckwelle,die einen örtlichen Maximaldruckanteildes Einlassdrucks bildet, der in dem Zylinder der Brennkraftmaschinepulsiert, eine Umgebung des Einlassventils erreicht.
    [13] Verfahren gemäß Anspruch9, wobei die Brennkraftmaschine des weiteren eine variable Einlass-/Auslasseinrichtungaufweist, die ermöglicht,zumindest entweder eine wirksame Länge oder einen Innendurchmesserjeweils von einem Einlassdurchgang und von einem Auslassdurchgangder Brennkraftmaschine zu ändern,und wobei bestimmt wird, ob die variable Einlass-/Auslasseinrichtung eine Abnormalität aufweist,auf der Grundlage von zumindest entweder dem Einlassdruck oder demAuslassdruck, der durch den Druckdetektor erfasst wird.
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    同族专利:
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    FR2849675A1|2004-07-09|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-08-12| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2010-07-22| 8364| No opposition during term of opposition|
    2010-11-18| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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