DE602004005373T2

DE602004005373T2 - Brennkraftmaschine mit variabler Ventilbetätigungsvorrichtung und Kontrollverfahren derselben

Info

Publication number: DE602004005373T2
Application number: DE602004005373T
Authority: DE
Inventors: Takashi Yoshida; Yoshihiro Sukegawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2024-04-22
Also published as: US7240664B2; EP1471231A1; EP1471231B1; US7357119B2; US20040206334A1; JP2004324428A; JP4054711B2; US20070245993A1; DE602004005373D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung, der in Fahrzeugen wie Personenkraftwagen verwendet wird, und insbesondere einen Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung, bei dem der Einlassluftstrom durch ununterbrochenes Steuern des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils gesteuert wird.
Seit kurzem findet ein Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs des Personenkraftwagenmotors Verbreitung, bei dem der Einlassluftstrom mit dem Einlassventil gesteuert wird, das den Hubbetrag und die Offenventilperiode veränderbar setzen kann. Ein solcher Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung weist zwei Einlassöffnungen in einem Zylinder und ein Einlassventil auf, das jede Einlassöffnung individuell öffnet und schließt. In einem niedrigen Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors ist ein Einlassventil in geschlossenem Zustand ungeachtet der Höhe der Motorlast befestigt und von dem Hubbetrag und der Offenventilperiode des anderen Einlassventils wird zumindest eine allmählich erhöht, um die Luftmenge zu steuern, wenn die Motorlast zunimmt. Gleichzeitig wird eine Wirbelsteuerung in der Brennkammer durchgeführt (zum Beispiel japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-332045).
Darüber herrscht die Ansicht, dass der Einlassluftstrom im niedrigen Drehzahl- und hohen Lastbereich unzureichend ist, da ein Teil der Einlassventile im herkömmlichen Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung, der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-332045 beschrieben ist, im niedrigen Motordrehzahlbetriebsbe reich gestoppt wird. Des Weiteren wird nicht berücksichtigt, die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung (Fehler) des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils im unteren Einlassluftstrombereich beim konventionellen Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung zu senken. Die Schwankung des Einlassluftstroms, insbesondere die Schwankung des Luftstroms im unteren Einlassluftstrombereich, verringert extrem die Steuerpräzision des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemisches (Kraftstoff/Luft) und verschlechtert die Motorleistung.
EP-A-1 234 958 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer in einen Verbrennungsmotor eingesaugten Luftmenge, wobei ein System zur variablen Ventilbetätigung das eine Einlassventil schließen kann, während das andere Einlassventil während eines sehr niedrigen Lastbetriebsumfangs geöffnet ist. Ein Ventilhub von einem der beiden in demselben Motorzylinder enthaltenen Einlassventile ist fest an einen vorgegebenen Wert gebunden, der im Wesentlichen einem Null-Hub entspricht. Eine erforderliche LuftEinlassmenge wird mittels einer Hubsteuerung einer veränderlichen Ventilsteuerung lediglich für das andere Einlassventil erzielt.
GB-A1 196 557 betrifft einen Funkenzündungs-Verbrennungsmotor mit zwei separaten Einlassventilen, wobei diese Einlassventile durch eine Nockenwelle geöffnet und geschlossen werden. Ein Ventil mit einem großen Durchmesser kann länger offen sein als ein Ventil kleinen Durchmessers, um eine größere Leistungsausgabe von dem Motor zu erhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung und eines Verfahrens zur Steuerung, bei dem keine Bedenken bestehen, dass die Einlassluftmenge unzureichend wird, und die Einlassluftmenge mit einem hohen Grad an Präzision gesteuert wird, indem die Schwankung der Einlassluftmenge aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode in einem Verbrennungsmotor mit variabler Ventilsteuerung, in dem die Einlassluftmenge durch ununterbrochenes Steuern des Hubbetrags und der Offenventilperiode gesteuert werden kann, verringert wird.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe ist ein Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung der vorliegenden Erfindung mit mehreren in jedem Zylinder vorgesehenen Einlassöffnungen, einem Einlassventil, das jede Einlassöffnung individuell öffnet und schließt, und/oder mit einer variablen Ventilsteuerung versehen, die von dem Hubbetrag und der Offenventilperiode des Einlassventils zumindest eine kontinuierlich und veränderlich einstellt. Die Einlassluftmenge wird mit dem Einlassventil gesteuert. Der Verbrennungsmotor kann weiterhin mit einer Steuereinrichtung versehen sein, in der zumindest der Hubbetrag und die Offenventilperiode der mehreren Einlassventile unabhängig in jedem Einlassventil gesetzt werden kann, und/oder die Betriebsmodi der mehreren Einlassventile in einem Zylinder können entsprechend den Betriebszuständen, wie etwa dem Einlassluftstrom des Verbrennungsmotors, jeweils und unabhängig gesetzt werden.
Gemäß dem Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung der vorliegenden Erfindung können die Betriebsmodi der mehreren Einlassventile (Hubbetrag und/oder Offenventilperiode) in einem Zylin der unabhängig durch eine Steuereinrichtung entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors gesetzt werden. Die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und/oder der Offenventilperiode kann verringert werden, ohne zu bewirken, dass der Einlassluftstrom unzureichend wird, indem der Betriebsmodus jedes Einlassventils korrekt eingestellt wird.
In dem Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung gemäß der vorliegenden Erfindung stoppt die Steuereinrichtung zumindest eines von den in einem Zylinder in dem unteren Luftmengenbereich vorgesehenen mehreren Einlassventilen und betätigt das Einlassventil, das in dem unteren Luftmengenbereich betätigt wird, und andere Einlassventile in dem mittleren und hohen Luftmengenbereich. Dadurch kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode verringert werden, ohne zu bewirken, dass der Einlassluftstrom unzureichend wird.
Im Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheiden sich die Durchmesser der Einlassöffnungen und der in einem Zylinder vorgesehenen entsprechenden Einlassventile voneinander. Die Steuereinrichtung stoppt das Einlassventil mit einem großen Durchmesser von den mehreren in einem Zylinder vorgesehenen Einlassventilen im unteren Luftmengenbereich und betätigt alle die mehreren in einem Zylinder im mittleren und hohen Luftmengenbereich vorgesehenen Einlassventile. Dadurch kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode verringert werden, ohne zu bewirken, dass der Einlassluftstrom unzureichend wird.
Weiterhin betätigt die Steuereinrichtung das Einlassventil mit großem Durchmesser unter den in einem Zylinder vorgesehenen mehre ren Einlassventilen und stoppt das Einlassventil mit kleinem Durchmesser im mittleren Luftmengenbereich und betätigt alle in einem Zylinder vorgesehenen mehreren Einlassventile im hohen Luftmengenbereich. Dadurch kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode verringert werden, ohne zu bewirken, dass der Einlassluftstrom unzureichend wird.
Des Weiteren senkt die Steuereinrichtung den Einlassluftstrom mit dem Einlassventil, das in dem unteren Luftmengenbereich arbeitet, während des Übergangs, der von dem unteren Luftmengenbereich zum hohen Luftmengenbereich wechselt, und erhöht den Einlassluftstrom mit dem Einlassventil, das während des Übergangs in dem mittleren und hohen Luftmengenbereich arbeitet.
Umgekehrt dazu verringert die Steuereinrichtung den Einlassluftstrom mit dem Einlassventil, das im mittleren und hohen Luftmengenbereich arbeitet, und erhöht den Einlassluftstrom mit dem Einlassventil, das in dem unteren Luftmengenbereich arbeitet, während des Übergangs, der von dem hohen Luftmengenbereich zum unteren Luftmengenbereich wechselt.
Dadurch kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode verringert werden, ohne zu bewirken, dass der Einlassluftstrom unzureichend wird.
Weiterhin ist, wenn das Betätigungsventil von dem Einlassventil, das in dem unteren Luftmengenbereich arbeitet, zu dem Einlassventil, das in dem hohen Luftmengenbereich arbeitet, umgeschaltet wird, der letztere minimale Einlassluftstrom mehr als der erstere maximale Einlassluftstrom.
Des Weiteren ändert während des Übergangs, der von dem unteren Luftmengenbereich zum mittleren und zum hohen Luftmengenbereich wechselt, die Steuereinrichtung die Größe des Absenkens der Luftmenge, die durch das Einlassventil hindurchgeht, das in dem unteren Luftmengenbereich gemäß dem Betriebsstatus vor dem Übergang und dem Betriebsstatus nach dem Übergang auf der Grundlage der Absicht des Fahrers arbeitet. Es wird die Übergangscharakteristik erhalten, die für den Betriebsstatus vor dem Übergang und dem Übergangsbetrieb, den der Fahrer beabsichtigt, geeignet ist.
Weiterhin wird in einem Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend dem Betriebsstatus vor dem Übergang und dem Betriebsstatus nach dem Übergang auf der Grundlage der Absicht des Fahrers die Luftmenge, die durch das Einlassventil hindurchgeht, das in dem unteren Lastbetriebsbereich arbeitet, im Vergleich zu der Luftmenge vor dem Übergang verringert, und die Erhöhung der Luftmenge, die durch das Einlassventil hindurchgeht, das in dem hohen Lastbetriebsbereich arbeitet, wird im Vergleich zu der Luftmenge vor dem Übergang verhindert.
Der Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet weiter eine Einrichtung, die den negativen Druck im unteren Luftmengenbereich stromaufwärts des Einlassventils erzeugt, wobei die Steuerung des Einlassluftstroms in dem unteren Luftmengenbereich durch Verwendung eines Einlassventils von den mehreren in einem Zylinder vorgesehenen Einlassventilen durchgeführt wird.
Dadurch kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode weiter ver ringert werden, weil der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils im unteren Luftmengenbereich erhöht werden können.
In einem Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Kraftstoffeinspritzventil einzeln in jeder der in einem Zylinder vorgesehenen mehreren Einlassöffnungen vorgesehen, und die Kraftstoffeinspritzmenge für jede der mehreren Einlassöffnungen wird in Abhängigkeit von der Luftmenge bestimmt, die durch jedes der in einem Zylinder vorgesehenen Einlassventile hindurchgeht. Als Ergebnis wird die Erzeugung des Gemisches in mehreren Einlassöffnungen im Wesentlichen gleichmäßig.
Gemäß dem Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung der vorliegenden Erfindung werden die Betriebsmodi mehrerer Einlassventile (Hubbetrag und/oder Offenventilperiode) in einem Zylinder unabhängig durch eine Steuereinrichtung entsprechend dem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors gesetzt. Die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode kann verringert werden, ohne zu bewirken, dass der Einlassluftstrom unzureichend wird, indem der Betriebsmodus jedes Einlassventils korrekt eingestellt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besser verständlich, die jedoch nicht als die Erfindung einschränkend betrachtet werden sollten, sondern nur zur Erläuterung und zum Verständnis dienen.
In den Zeichnungen ist:
1 eine Systemansicht eines Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 eine Ansicht, die die Konfiguration des Einlassventilsitzdurchmessers des Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung der 1 zeigt.
3 eine Ansicht, die den Betriebsmodus des Einlassventils für den Betriebsstatus des Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung der 1 zeigt.
4 eine Ansicht, die die Wirkung der Verringerung der Schwankung der Luftmenge auf die Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils in der ersten und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 eine Ansicht, die ein Verfahren zur Steuerung der Einlassventilbetätigung während des Übergangs in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 eine Ansicht, die die Anordnung des Kraftstoffeinspritzventils des Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 eine Ansicht, die die Konfiguration des Einlassventilsitzdurchmessers in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 eine Ansicht, die den Betriebsmodus des Einlassventils durch den Betriebsstatus des Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung gemäß der zweiten Ausführungsform der 7 zeigt.
9 eine Ansicht, die ein Verfahren zum Steuern der Einlassventilbetätigung während des Übergangs in der zweiten Ausführungsform der 7 zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren detailliert erläutert.
(Ausführungsform 1)
1 zeigt eine Ausführungsform 1 des Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Verbrennungsmotor 100 mit variabler Ventilbetätigung ist ein Kraftfahrzeugbenzinmotor, der einen Kolben 4 aufweist, der sich in einer im Zylinderblock 1 ausgebildeten Zylinderbohrung 3 hin und her bewegen kann. Der Kolben 4 ist über die Verbindungsstange 2 mit der (nicht gezeigten) Kurbelkette verbunden. Der Zylinderkopf 5 ist im oberen Teil des Zylinderblocks 1 eingebaut. Der Zylinderkopf 5 bildet eine Brennkammer 6 zwischen dem Zylinderkopf selbst und dem Kolben 4. Kraftfahrzeugbenzinmotoren sind normalerweise Mehrzylindermotoren vom Vier-Zylinder-Typ, Sechs-Zylinder-Typ usw., obwohl in 1 nur ein Zylinder (Brennkammer 6) gezeigt ist.
Im Zylinderkopf 5 sind die Einlassöffnung 11 und Ausstoßöffnung 21 ausgebildet. Des Weiteren ist eine Zündkerze 9 für die Funkenzündung im Zylinderkopf 5 eingebaut. Ferner ist ein Einlassventil 7, das die Einlassöffnung 11 und das Ausstoßventil 8 öffnet und schließt, das die Ausstoßöffnung 21 öffnet und schließt, jeweils im Zylinderkopf 5 eingebaut. Was die Einlassöffnung 11, die Ausstoßöffnung 21, das Einlassventil 7, das die Einlassöffnung 11 öffnet und schließt, und das Ausstoßventil 8, das die Ausstoßöffnung 21 öffnet und schließt, betrifft, so sind jeweils zwei in jedem Zylinder vorgesehen (siehe 2).
Die variable Ventilsteuerung 10, welche bewirkt, dass sich der Hubbetrag, die Offenventilperiode und die Phase fortgesetzt ändern, ist im Einlassventil 7 vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 12, das den Kraftstoff zur Einlassöffnung 11 ausstößt, ist auf der stromaufwärtigen Seite des Einlassventils 7 eingebaut.
Der Verbrennungsmotor 100 saugt Luft aus der Einlassöffnung 11 in die Brennkammer 6, die durch die Hin- und Herbewegungsarbeit des Kolbens 4 (Einlasshub) zu einem negativen Druck wird. Der aus dem Kraftstoffeinspritzventil 12 zur Einlassöffnung 11 ausgestoßene Kraftstoff wird mit der in die Brennkammer 6 eingesaugten Einlassluft in die Brennkammer 6 eingesaugt.
Der in die Brennkammer 6 eingesaugte Kraftstoff wird mit der in die Brennkammer 6 eingesaugten Luft vermischt, mit der Zündkerze 9 gezündet und verbrannt. Ein Verbrennungsgas der Brennkammer 6, d. h. das Abgas, wird aus der Ausstoßöffnung 21 nach außerhalb der Brennkammer 6 durch die Hin- und Herbewegungsarbeit des Kolbens 4 (Ausstoßhub) ausgestoßen.
Die Steuereinheit 13 ist eine vom Computertyp, die ein Motorsteuerteil 16, ein Teil 17 für die variable Ventilsteuerung, eine Einspritzdüsenansteuereinheit 18 und ein Getriebesteuerteil 19, usw. beinhaltet. Die Steuereinheit 13 erfasst den Betriebsstatus des Verbrennungs motors 100 auf der Grundlage von Ausgangssignalen verschiedener Sensoren und steuert die variable Ventilsteuerung 10, das Kraftstoffeinspritzventil 12 und die Zündkerze 9, die in dem Verbrennungsmotor 100 eingebaut sind, entsprechend dem Erfassungsergebnis.
Nachstehend werden Signale beschrieben, die von verschiedenen Sensoren in die Steuereinheit 13 eingegeben werden. In dieser Ausführungsform werden der Kurbelwinkel, das Zylinderbeurteilungssignal, die Drosselöffnung, der Gaspedalsteueraufwand, der Bremspedalsteueraufwand, die Einlasslufttemperatur, der Einlassluftstrom, die Wassertemperatur, die Abgastemperatur und die Konzentration des ausgestoßenen Sauerstoffs in die Steuereinheit 13 eingeben. Nur der Einlassluftstromsensor 14 und der Drosselöffnungssensor 15 sind in der Figur gezeigt.
Die Kraftstoffeinspritz- und die Zündzeit für jeden Zylinder werden durch die Steuereinheit 13 gesteuert. Sie werden gesteuert, indem die Vorgangsverarbeitung des Ausstoßimpulssignals und des Zündsignals in der Steuereinheit 13 ausgeführt werden.
Im Verbrennungsmotor 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Einlassluftstrom durch Verwendung des Einlassventils 7 gesteuert werden, in dem die variable Ventilsteuerung 10 so vorgesehen ist, dass die Kraftstoffkosten durch den sinkenden Pumpverlust günstiger werden. Wenn der Einlassluftstrom mit dem Einlassventil 7 gesteuert wird, in dem die variable Ventilsteuerung 10 vorgesehen ist, wird der Einlassluftstrom gesteuert, indem der Hubbetrag des Einlassventils 7 und die Offenventilperiode in einem Teil des Lastbetriebsbereichs veränderbar gemacht werden. Im Stand der Technik werden die Pumpverluste in einem Leerlaufbetriebsbereich, in dem die Drossel in den vollständig geschlossenen Zustand kommt, in sehr hohem Maß erzeugt. Daher ist es ein Leerlaufantriebsbereich, der mit der gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschriebenen variablen Ventilsteuerung am meisten von der Einsparung von Kraftstoff profitiert.
Jedoch werden die Schwankung des Einlassluftstroms bei jedem Zyklus und die Schwankung des Einlassluftstroms zwischen Zylindern aufgrund der Schwankungen des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils erzeugt, weil es erforderlich ist, den Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils extrem zu verringern, um den Leerlaufbetrieb mit einer variablen Ventilsteuerung auszuführen.
Dann sind in der vorliegenden Ausführungsform die Durchmesser von Ventilsitzen von zwei in einem Zylinder vorgesehenen Einlassluftventilen so ausgebildet, dass sie sich voneinander unterscheiden. Der Zylinderkopf 5 ist von der Seite des Kolbens 4 gesehen in 2 gezeigt. In der Konfiguration dieser Ausführungsform ist das Einlassventil 7a mit einem kleinen Ventilsitzdurchmesser für die Einlassöffnung 11a und das Einlassventil 7b mit einem kleinen Ventilsitzdurchmesser für die Einlassöffnung 11b vorgesehen.
Weiterhin kann die variable Ventilsteuerung 10 die Hubbeträge und die Offenventilperioden der Einlassventile 7a und 7b jeweils einzeln und veränderbar setzen. Das Teil 17 für die variable Ventilsteuerung der Steuereinheit 13, die eine Steuereinrichtung dieser variablen Ventilsteuerung 10 ist, setzt und steuert unabhängig die Betriebsmodi der Einlassventile 7a und 7b in einem Zylinder entsprechend dem Betriebsstatus des Verbrennungsmotors 100. Die Betriebsmodi der hier genannten Einlassventile 7a und 7b bedeuten die Kombination aus dem Hubbetrag, der Offenventilperiode und der Phase.
3 zeigt die Betriebsmodi der Einlassventile 7a und 7b des Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 3(a) zeigt das Beispiel der Verteilung der unteren – hohen Luftmengenbereiche (A)–(D), die durch das Drehmoment und die Motordrehzahl festgelegt wird. Die Luftmenge (Einlassluftstrom) in der vorliegenden Ausführungsform bedeutet die Luftmenge, die während eines Zyklus in den Motor eingesaugt wird.
Konkret wird die Luftmenge gesteuert, indem das Einlassventil 7b auf Null-Hub gestellt und der Hubbetrag, die Offenventilperiode und die Phase des Einlassventils 7a im unteren Luftmengenbereich (A) veränderbar gemacht werden, wie in 3(b) gezeigt. Im mittleren Luftmengenbereich (B), wie in 3(c) gezeigt, wird die Luftmenge gesteuert, indem das Einlassventil 7a auf Null-Hub gestellt und der Hubbetrag des Einlassventils 7b, die Offenventilperiode und die Phase veränderbar gemacht werden. In den hohen Luftmengenbereichen (C) und (D), wie in den 3(d) und 3(e) gezeigt, wird der Einlassluftstrom gesteuert, indem die Hubbeträge, die Offenventilperioden und die Phasen beider Einlassventile 7a und 7b veränderbar gemacht werden.
Im Bereich (C) des hohen Luftmengenbereichs, in dem die Luftmenge vergleichsweise klein ist, wird der Einlassluftstrom durch Reduzieren des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7b, das dann im Zustand eines vollen Hubs ist, und durch Ändern der Phase reduziert, und durch Erhöhen des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7a und Ändern der Phase wird der Unterschied zwischen der benötigten Luftmenge und der Luftmenge, die durch das Einlassventil 7b hindurchgeht, durch das Einlassventil 7a der Brennkammer 6 zugeführt.
Drei Einlassventile können in ähnlicher Weise verwendet werden, obwohl zwei Einlassventile in der in 2 gezeigten Ausführungsform verwendet werden. Wenn die Anzahl der Einlassventile drei beträgt, wird das Einlassventil mit dem kleinsten Ventilsitzdurchmesser als Einlassventil 7a gesetzt und die anderen zwei Einlassventile werden als Einlassventil 7b mit großem Durchmesser gesetzt.
Im unteren Luftmengenbereich (A) in der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, wird der Einlassluftstrom gesteuert, indem nur das Einlassventil 7a mit kleinem Durchmesser verwendet wird. Daher ist es notwendig, den Hubbetrag und die Offenventilperiode zu erhöhen, um den Mündungsraum, der für den benötigten Einlassluftstrom geeignet ist, im Vergleich zu dem Fall sicherzustellen, bei dem der Einlassluftstrom gesteuert wird, indem gleichermaßen jedes der in einem Zylinder vorgesehenen mehreren Einlassventile gesteuert wird. Der hier erwähnte Mündungsraum ist der Öffnungsmündungsraum pro Zeiteinheit jedes einzelnen Hubs.
Als Ergebnis können die Schwankung der Luftmenge aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils im unteren Luftmengenbereich (A) gesenkt werden, wie in 4 gezeigt. Da der Öffnungsdurchmesser des Einlassventils 7a klein ist, bedeutet dies, dass das Verhältnis der Schwankung des Einlassluftstroms zur Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode klein ist. Die Hubschwankungsmenge in 4 stellt die Schwankung bzw. Abweichung vom Sollhub dar und die Schwankung des Einlassluftstroms stellt die Schwankung bzw. Abweichung von der Sollluftmenge dar.
Im unteren Luftmengenbereich (A), in dem der Einlassluftstrom nur mit dem Einlassventil 7a gesteuert wird, wird die Luftmenge in Abhängigkeit von der Luftmenge bestimmt, wenn das Einlassventil 7a veranlasst wird, den vollen Hub bei jeder Motordrehzahl auszuführen. Es ist möglich, den negativen Druck in das Einlassrohr zu bringen, indem die stromaufwärts des Einlassventils vorgesehene Drossel geschlossen und der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7a im unteren Luftmengenbereich (A) erhöht wird. Der Grund dafür ist, dass die Luftmenge sichergestellt werden muss, indem der Mündungsraum des Einlassventils 7a erhöht wird, da die in das Einlassrohr gefüllte Luftmenge abnehmen kann.
Da im mittleren Luftmengenbereich (B) die Luftmenge nur mit dem Einlassventil 7b gesteuert wird, ist es notwendig, den Hubbetrag und die Offenventilperiode zu erhöhen, um den Mündungsraum des Einlassventils 7b, der für den benötigten Einlassluftstrom geeignet ist, im Vergleich zu dem Fall sicherzustellen, bei dem beide Einlassventile 7a und 7b betätigt werden. Als Ergebnis können die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7b im mittleren Luftmengenbereich (B) gesenkt werden.
Der Grund, warum weder das Einlassventil 7a noch das Einlassventil 7b im mittleren Luftmengenbereich (B) betätigt wird, besteht darin, die Hinzufügung der Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7a auszuschließen, indem das Einlassventil 7a auf Null-Hub gesetzt wird. Der mittlere Luftmengenbereich (B), in dem der Einlassluftstrom nur mit dem Einlassventil 7b gesteuert wird, wird in Abhängigkeit von der Luftmenge festgelegt, wenn das Einlassventil 7b veranlasst wird, den vollen Hub bei jeder Motordrehzahl auszuführen.
Sowohl das Einlassventil 7a als auch das Einlassventil 7b werden betätigt, um den Einlassluftstrom in den hohen Luftmengenbereichen (C) und (D) sicherzustellen. Wenn der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7a vom Null-Hub erhöht werden, während der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7b auf dem maximalen Wert im Bereich (C) gehalten werden, in dem die Luftmenge im hohen Luftmengenbereich verhältnismäßig gering ist, wird die Schwankung der Luftmenge durch die Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7a bewirkt.
Dann werden der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7a vorherbestimmt, wenn der Hubbetrag und die Offenventilperiode, in der die Schwankung der Luftmenge, die durch das Einlassventil 7b hindurchgeht, in den zulässigen Umfang fällt, gegeben sind. Der Unterschied zwischen der benötigten Luftmenge und der Luftmenge, die durch das Einlassventil 7a hindurchgeht, kann durch Steuern der Luftmenge, der Offenventilperiode und der Phase des Einlassventils 7b gegeben werden, indem dem Einlassventil 7a des Hubbetrags und die Offenventilperiode zugeführt werden, die im Bereich (C), in dem die Luftmenge im hohen Luftmengenbereich verhältnismäßig klein ist, vorherbestimmt werden.
Als Nächstes wird die Steuerung während des Übergangs in der vorliegenden Ausführungsform unter Heranziehung der 5 erläutert. Verschiedene Änderungen in der Motordrehzahl und dem Drehmoment werden entsprechend der Absicht des Fahrers durch die Steuereinheit 13 bewirkt, wie in 5(a) gezeigt.
Zunächst wird der Mündungsraum durch Erhöhen des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7a vergrößert, wie in 5(b) gezeigt, wenn die Sollluftmenge vom Bereich (A) zum Bereich (B) in 5(a) wechselt. Wenn der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7 den strukturellen maximalen Wert erreicht und die Luftmenge die maximale Luftmenge erreicht, die erhalten wird, wenn nur das Einlassventil 7a betätigt wird, werden der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7a während der Übergangsperiode verringert. Synchron zu der Betätigung werden der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7b erhöht und der Mündungsraum wird vergrößert. Der Sollwert des Mündungsraums des Einlassventils 7b wird in Abhängigkeit von der Sollluftmenge festgelegt, die auf der Grundlage der Absicht des Fahrers festgelegt wird. Der Mündungsraum des Einlassventils 7a wird schließlich auf Null eingestellt.
Der Grund, warum eine solche Steuerung ausgeführt wird, ist wie folgt. Es wird angenommen, dass die Steuerung erfolgt, um den Mündungsraum des Einlassventils 7b zu vergrößern, wobei der Mündungsraum des Einlassventils 7a auf dem maximalen Wert gehalten wird. Wenn die Sollluftmenge etwas mehr als die maximale Luftmenge beträgt, die erhalten wird, wenn nur das Einlassventil 7a betätigt wird, wird es notwendig, den Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7b um eine Winzigkeit zu erhöhen und den Mündungsraum zu vergrößern. Als Ergebnis wird die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7b bewirkt.
Dann wird der Mündungsraum des Einlassventils 7b vergrößert, um die Luftmenge durch Verkleinern des Mündungsraums des Einlassventils 7a in der vorliegenden Ausführungsform zu verkleinern. Da die Erhöhung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7b durch diese Steuerung möglich wird, kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7b verringert werden.
Die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7a können vollständig ausgeschlossen werden, indem schließlich der Mündungsraum des Einlassventils 7a auf 0 eingestellt wird. Es ist möglich, den Mündungsraum des Einlassventils 7a nicht auf 0 einzustellen. In jenem Fall werden die gewünschten Werte der Ausnehmungsräume des Einlassventils 7a und des Einlassventils 7b in Abhängigkeit von der Sollluftmenge festgelegt, die auf der Grundlage der Absicht des Fahrers festgelegt wird.
Weiterhin kann während des Übergangs, der von dem unteren Luftmengenbereich zum mittleren Luftmengenbereich wechselt, die Größe der Verringerung der Luftmenge, die durch das Einlassventil 7a hindurchgeht, das im unteren Luftmengenbereich arbeitet, entsprechend dem Betriebsstatus, bevor sich der Übergang ändert, und entsprechend dem Betriebsstatus nach dem Übergang auf der Grundlage der Absicht des Fahrers geändert werden.
Zunächst wird der Mündungsraum durch Erhöhen des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7b vergrößert, wie in 5(c) gezeigt, wenn die Sollluftmenge vom Bereich (B) nach (C) in 5(a) wechselt. Wenn der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7b den strukturellen maximalen Wert erreicht und die Luftmenge die maximale Luftmenge erreicht, die erhalten wird, wenn nur das Einlassventil 7b betätigt wird, werden der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7b während der Übergangsperiode verringert. Der Mündungsraum wird durch Erhöhen des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7a synchron dazu vergrößert. Die Sollwerte der Ausnehmungsräume des Einlassventils 7a und des Einlassventils 7b werden in Abhängigkeit von der Sollluftmenge festgelegt, die auf der Grundlage der Absicht des Fahrers festgelegt wird.
Der Grund für die Ausführung dieser Steuerung ist wie folgt. Es wird angenommen, dass die Steuerung erfolgt, um den Mündungsraum des Einlassventils 7a zu vergrößern, wobei der Mündungsraum des Einlassventils 7b auf dem maximalen Wert gehalten wird. Wenn die Sollluftmenge etwas mehr als die maximale Luftmenge beträgt, die erhalten wird, wenn nur das Einlassventil 7b betätigt wird, wird die Schwankung des Einlassluftstroms durch die Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7a bewirkt, da der Mündungsraum vergrößert wird, indem der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7a um eine Winzigkeit vergrößert wird.
Dann wird der Mündungsraum des Einlassventils 7a vergrößert, um die Luftmenge durch Verkleinern des Mündungsraums des Einlassventils 7b in der vorliegenden Ausführungsform sicherzustellen. Da die Erhöhung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7a durch diese Steuerung möglich wird, kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7a verringert werden. Als Ergebnis wird die Verringerung der Steuerpräzision des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemisches, die in der Schwankung des Einlassluftstroms ihren Anfang nimmt, aufgehoben, und die Motorleistung wird verbessert.
Der Mündungsraum wird vergrößert, indem die Hubbeträge und die Offenventilperioden des Einlassventils 7a und des Einlassventils 7b erhöht werden, wie in 5(d) gezeigt, wenn die Sollluftmenge von dem Bereich (C) nach (D) in 5(a) wechselt. Da die Hubbeträge und die Offenventilperioden des Einlassventils 7a und des Einlassventils 7b als ausreichend großer Wert während des Übergangs vom Bereich (C) nach (D) gehalten werden können, besteht kein Bedarf, das Einlassventil wie den Übergang des Bereichs (A) nach (B) oder des Bereichs (B) nach (C) zu steuern. Die Sollwerte der Ausnehmungsräume des Einlassventils 7a und des Einlassventils 7b werden in Abhängigkeit von der Sollluftmenge festgelegt, die auf der Grundlage der Absicht des Fahrers festgelegt wird.
Im Gegensatz dazu wird, wenn die Sollluftmenge vom hohen Luftmengenbereich zum unteren Luftmengenbereich wechselt, der Einlassluftstrom mit dem Einlassventil 7b, das im mittleren und im hohen Luftmengenbereich arbeitet, verringert und der Einlassluftstrom mit dem Einlassventil 7a, das im unteren Luftmengenbereich arbeitet, wird während des Übergangs erhöht.
Da die Luftmenge, die durch mehrere in einem Zylinder vorgesehene Einlassventile 7a und 7b hindurchgeht, entsprechend dem Betriebsbereich des Motors in der vorliegenden Ausführungsform unterschiedlich ist, ist es notwendig, die Kraftstoffmenge, die für die Luftmenge, die durch jedes Einlassventil bei jedem Betriebsmodus des in dieser Ausführungsform gezeigten Einlassventils hindurchgeht, auszustoßen. Es ist bevorzugt, das Kraftstoffeinspritzventil 12 einzeln in mehreren Einlassöffnungen 11a und 11b, die, wie in 6 gezeigt, in einem Zylinder vorgesehen sind, bereitzustellen.
(Ausführungsform 2)
Als Nächstes wird die Ausführungsform 2 eines Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Die gesamte Konfiguration des Verbrennungsmotors mit variabler Ventilbetätigung in dieser Ausführungsform ist gleich derjenigen, die in 1 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform sind die Durchmesser von Ventilsitzen der in einem Zylinder vorgesehenen Einlassventile 7c und 7d einander gleich. 7 zeigt die Konfiguration des Zylinderkopfs 5 von der Seite des Kolbens 4 gesehen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind das in dem unteren Luftmengenbereich verwendete Einlassventil 7c und das in dem hohen Luftmengenbereich verwendete Einlassventil 7d vorgesehen. Der Betriebsmodus von jedem der in einem Zylinder vorgesehenen Einlassventile 7c und 7d wird entsprechend dem Betriebsbereich des Motors geändert. Auch in dieser Ausführungsform bedeutet der Betriebsmodus des Einlassventils die Kombination aus dem Hubbetrag, der Offenventilperiode und der Phase.
Konkret wird die Luftmenge gesteuert, indem das Einlassventil 7d auf Null-Hub gesetzt und der Hubbetrag, die Offenventilperiode und die Phase des Einlassventils 7 im unteren Luftmengenbereich (A), wie in 8(b) gezeigt, gesteuert wird. In den hohen Luftmengenbereichen (C) und (D), wie in 8(c) und 8(d) gezeigt, wird der Einlassluftstrom gesteuert, indem die Hubbeträge, die Offenventilperioden und die Phasen beider Einlassventile 7 und 7d gesteuert werden. Nun zeigt 8(a) ein Beispiel für die Verteilung von dem unteren Luftmengen-(A), dem mittleren Luftmengen-(C) und dem hohen Luftmengenbereich (D), die durch das Drehmoment und die Motordrehzahl festgelegt werden.
Im Bereich (C) des hohen Luftmengenbereichs, in dem die Luftmenge vergleichsweise gering ist, wird der Einlassluftstrom durch Senken des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7c und Ändern der Phase reduziert, und durch Erhöhen des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7d und Ändern der Phase wird der Unterschied zwischen der benötigten Luftmenge und der Luftmenge, die durch das Einlassventil 7 hindurchgeht, der Brennkammer 6 durch das Einlassventil 7d zugeführt.
Die Luftmenge in der vorliegenden Ausführungsform bedeutet die Luftmenge, die in einem Zyklus eingesaugt wird. Es können drei Einlassventile in ähnlicher Weise verwendet werden, obwohl zwei Einlassventile in der in 7 gezeigten Ausführungsform eingesetzt werden. Wenn drei Einlassventile verwendet werden, dient das in dem unteren Luftmengenbereich verwendete Einlassventil als Einlassventil 7c und die beiden anderen Einlassventile dienen als Einlassventil 7d.
Da die Luftmenge in dem unteren Luftmengenbereich (A) nur mit dem Einlassventil 7c gesteuert wird, ist es notwendig, den Hubbetrag und die Offenventilperiode zu erhöhen, um den Mündungsraum sicherzustellen, der für den benötigten Einlassluftstrom im Vergleich mit dem Fall geeignet ist, dass die Luftmenge gesteuert wird, indem jedes der in einem Zylinder vorgesehenen mehreren Einlassventile gleichermaßen gesteuert wird. Als Ergebnis kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils in dem unteren Luftmengenbereich, wie in 4 gezeigt, gesenkt werden. Als Ergebnis wird die Verringerung der Steuerpräzision des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemisches, die in der Schwankung des Einlassluftstroms ihren Anfang nimmt, aufgehoben und die Motorleistung wird verbessert.
Im unteren Luftmengenbereich (A), in dem der Einlassluftstrom nur mit dem Einlassventil 7c gesteuert wird, wird die Luftmenge in Abhängigkeit von der Luftmenge, wenn das Einlassventil 7c zum vollständigen Hub bei jeder Motordrehzahl gebracht wird, bestimmt. Es ist möglich, den negativen Druck in das Einlassrohr zu geben, indem die stromaufwärts des Einlassventils vorgesehene Drossel geschlossen wird, und den Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlass ventils 7c im unteren Luftmengenbereich (A) zu erhöhen. Der Grund dafür ist, dass die Luftmenge durch Vergrößern des Mündungsraums des Einlassventils 7a sichergestellt werden muss, da die in das Einlassrohr gefüllte Luftmenge abnehmen kann.
Sowohl das Einlassrohr 7c als auch das Einlassventil 7d werden betätigt, um den Einlassluftstrom in dem hohen Luftmengenbereich sicherzustellen. Wenn der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7d vom Null-Hub erhöht werden, während der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7c auf dem maximalen Wert im Bereich (C) gehalten werden, in dem die Luftmenge im hohen Luftmengenbereich verhältnismäßig klein ist, wird die Schwankung der Luftmenge durch die Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7d bewirkt.
Dann werden der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7c vorherbestimmt, wenn der Hubbetrag und die Offenventilperiode, in der die Schwankung der Luftmenge, die durch das Einlassventil 7d hindurchgeht, in den zulässigen Umfang fällt, gegeben sind. Der Unterschied zwischen der benötigten Luftmenge und der Luftmenge, die durch das Einlassventil 7c hindurchgeht, kann durch Steuern der Luftmenge, der Offenventilperiode und der Phase des Einlassventils 7d gegeben werden, indem dem Einlassventil 7c der Hubbetrag und die Offenventilperiode zugeführt werden, die im Bereich (C), in dem die Luftmenge im hohen Luftmengenbereich verhältnismäßig klein ist, vorherbestimmt werden.
Als Nächstes wird die Steuerung während des Übergangs in der vorliegenden Ausführungsform unter Heranziehung der 9 erläutert. Verschiedene Änderungen in der Motordrehzahl und dem Drehmoment werden entsprechend der Absicht des Fahrers durch die Steuereinheit 13 bewirkt, wie in 9(a) gezeigt.
Zunächst wird der Mündungsraum durch Erhöhen des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7c vergrößert, wie in 9(b) gezeigt, wenn die Sollluftmenge vom Bereich (A) zum Bereich (C) in 9(a) wechselt. Wenn der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7c den strukturellen maximalen Wert erreicht und die Luftmenge die maximale Luftmenge erreicht, die erhalten wird, wenn nur das Einlassventil 7c betätigt wird, werden der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7c während der Übergangsperiode verringert. Synchron zu der Betätigung werden der Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7d erhöht und der Mündungsraum wird vergrößert. Der Sollwert des Mündungsraums der Einlassventile 7 und 7d wird in Abhängigkeit von der Sollluftmenge festgelegt, die auf der Grundlage der Absicht des Fahrers festgelegt wird.
Der Grund, warum eine solche Steuerung ausgeführt wird, ist wie folgt. Es wird angenommen, dass die Steuerung erfolgt, um den Mündungsraum des Einlassventils 7d zu vergrößern, wobei der Mündungsraum des Einlassventils 7c auf dem maximalen Wert gehalten wird. Wenn die Sollluftmenge etwas mehr als die maximale Luftmenge beträgt, die erhalten wird, wenn nur das Einlassventil 7c betätigt wird, wird es notwendig, den Hubbetrag und die Offenventilperiode des Einlassventils 7d um eine Winzigkeit zu erhöhen und den Mündungsraum zu vergrößern. Als Ergebnis wird die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7d bewirkt.
Dann wird der Mündungsraum des Einlassventils 7d vergrößert, um die Luftmenge durch Verkleinern des Mündungsraums des Einlassventils 7c in der vorliegenden Ausführungsform zu verkleinern. Da die Erhöhung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Ein lassventils 7d durch diese Steuerung möglich wird, kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung des Hubbetrags und der Offenventilperiode des Einlassventils 7d verringert werden. Als Ergebnis wird die Verringerung der Steuerpräzision des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemisches, die ihren Anfang in der Schwankung des Einlassluftstroms nimmt, aufgehoben und die Motorleistung wird verbessert.
Weiterhin kann während des Übergangs, der von dem unteren Luftmengenbereich zum hohen Luftmengenbereich wechselt, die Größe der Verringerung der Luftmenge, die durch das Einlassventil 7c hindurchgeht, das im unteren Luftmengenbereich arbeitet, entsprechend dem Betriebsstatus, bevor sich der Übergang ändert, und entsprechend dem Betriebsstatus nach dem Übergang auf der Grundlage der Absicht des Fahrers geändert werden.
Der Mündungsraum wird durch Erhöhen der Hubbeträge und der Offenventilperioden des Einlassventils 7c und des Einlassventils 7d vergrößert, wie in 9(c) gezeigt, wenn die Sollluftmenge vom Bereich (C) nach (D) in 9(a) wechselt. Da die Hubbeträge und die Offenventilperioden des Einlassventils 7c und des Einlassventils 7d als ausreichend großer Wert während des Übergangs vom Bereich (C) nach (D) gehalten werden können, besteht kein Bedarf, das Einlassventil wie den Übergang des Bereichs (A) nach (C) zu steuern. Die Sollwerte der Ausnehmungsräume des Einlassventils 7c und des Einlassventils 7d werden in Abhängigkeit von der Sollluftmenge festgelegt, die auf der Grundlage der Absicht des Fahrers festgelegt wird.
Im Gegensatz dazu wird, wenn die Sollluftmenge vom hohen Luftmengenbereich zum unteren Luftmengenbereich wechselt, der Einlassluftstrom mit dem Einlassventil 7d, das im mittleren und im hohen Luftmengenbereich arbeitet, verringert und der Einlassluftstrom mit dem Einlassventil 7c, das im unteren Luftmengenbereich arbeitet, wird während des Übergangs erhöht.
Da die Luftmenge, die durch mehrere in einem Zylinder vorgesehene Einlassventile 7c und 7d hindurchgeht, entsprechend dem Betriebsbereich des Motors in der vorliegenden Ausführungsform unterschiedlich ist, ist es notwendig, die Kraftstoffmenge, die für die Luftmenge, die durch jedes Einlassventil bei jedem Betriebsmodus der in dieser Ausführungsform gezeigten Einlassventile 7c und 7d hindurchgeht, auszustoßen. Es ist bevorzugt, das Kraftstoffeinspritzventil 12 einzeln in mehreren Einlassöffnungen bereitzustellen, die, wie in 6 gezeigt, in einem Zylinder vorgesehen sind.
Gemäß dem Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung und dem Steuerverfahren für den Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung der vorliegenden Erfindung, die aus der vorstehend angegebenen Erläuterung verständlich werden, kann die Schwankung des Einlassluftstroms aufgrund der Schwankung der Luftmenge und der Offenventilperiode der Einlassventile verringert werden, indem die Betriebsmodi von mehreren in einem Zylinder vorgesehenen Einlassventilen entsprechend dem Betriebsbereich des Motors individuell geändert werden. Die Verringerung der Steuerpräzision des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gemisches, die ihren Anfang in der Schwankung des Einlassluftstroms nimmt, wird aufgehoben und die Motorleistung kann verbessert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung bezüglich einer beispielhaften Ausführung davon veranschaulicht und beschrieben worden ist, sollten es Fachleute auf dem Gebiet verstehen, dass die vorstehenden und verschiedene andere Änderungen, Auslassungen und Hinzufügungen darin und daran vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf die oben dargelegte spezifische Ausführungsform beschränkt verstanden werden, sondern so, dass sie alle möglichen Ausführungsformen beinhaltet, die innerhalb eines Umfangs ausgeführt werden können, der in Bezug auf das in den beigefügten Ansprüchen ausgeführte Merkmal eingeschlossen und diesem gleichwertig ist.

Claims

Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung, in dem der Einlassluftstrom mit zwei Einlassventilen (7) gesteuert wird, mit mehreren in jedem Zylinder vorgesehenen Einlassöffnungen (11a, b), wobei die Einlassventile (7), die jede Einlassöffnung (11a, b) individuell öffnen und schließen, und eine variable Ventilsteuerung (10), die von dem Hubbetrag und der Offenventilperiode der Einlassventile (7) zumindest eine kontinuierlich und veränderlich einstellt, des Weiteren mit einer Steuereinrichtung (13), in der zumindest der Hubbetrag und die Offenventilperiode der mehreren Einlassventile (7) unabhängig für jedes Einlassventil (7) gesetzt werden kann, und die Betriebsmodi der mehreren Einlassventile (7) in einem Zylinder entsprechend den Betriebszuständen, wie etwa dem Einlassluftstrom des Verbrennungsmotors (100), jeweils und unabhängig gesetzt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) den Einlassluftstrom mit dem Einlassventil (7) senkt, das in dem mittleren und hohen Luftmengenbereich arbeitet, und den Einlassstrom mit dem Einlassventil (7) erhöht, das in dem unteren Luftmengenbereich während des Übergangs, der von dem hohen Luftbetragsbereich zum niedrigen Luftbetragsbereich wechselt, arbeitet.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (13) zumindest eines von den in einem Zylinder in dem unteren Luftmengenbereich vorgesehenen mehreren Einlassventilen (7) stoppt und das Einlassventil (7), das in dem unteren Luftmengenbereich betätigt wird, und andere Einlassventile (7) in dem mittleren und hohen Luftmengenbereich, betätigt.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die Durchmesser der Einlassöffnungen (11a, b) und der in einem Zylinder vorgesehenen entsprechenden Einlassventile (7) voneinander unterscheiden.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (13) das Einlassventil (7b) mit einem großen Durchmesser von den in einem Zylinder in dem unteren Luftmengenbereich vorgesehenen mehreren Einlassventilen (7) stoppt.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung (13) alle der in einem Zylinder in dem mittleren und hohen Luftmengenbereich vorgesehenen mehreren Einlassventile (7) betätigt.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuereinrichtung (13) das Einlassventil (7b) mit einem großen Durchmesser von den in einem Zylinder vorgesehenen mehreren Einlassventilen (7) betätigt und das Einlassventil (7a) mit einem kleinen Durchmesser im mittleren Luftmengenbereich stoppt und alle die in einem Zylinder in dem hohen Luftmengenbereich vorgesehenen mehreren Einlassventile (7) betätigt.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinrichtung (13) den Einlassluftstrom mit dem Einlassventil (7) senkt, das in dem unteren Luftmengenbereich arbeitet, und den Einlassluftstrom mit dem Einlassventil (7) erhöht, das in dem mittleren und hohen Luftmengenbereich während des Übergangs, der von dem unteren Luftmengenbereich zum hohen Luftmengenbereich wechselt, arbeitet.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn das Betätigungsventil von dem Einlassventil (7), das in dem unteren Luftmengenbereich arbeitet, zu dem Einlassventil (7), das in dem hohen Luftmengenbereich arbeitet, umgeschaltet wird, der letztere minimale Einlassluftstrom mehr als der erstere maximale Einlassluftstrom ist.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei während des Übergangs, der von dem unteren Luftmengenbereich zum mittleren und zum hohen Luftmengenbereich wechselt, die Steuereinrichtung (13) die Größe des Absenkens der Luftmenge ändert, die durch das Einlassventil (7) hindurchgeht, das in dem unteren Luftmengenbereich gemäß dem Betriebsstatus vor dem Übergang und dem Betriebsstatus nach dem Übergang auf der Grundlage der Absicht des Fahrers arbeitet.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei gemäß dem Betriebsstatus vor dem Übergang und dem Betriebsstatus nach dem Übergang auf der Grundlage der Absicht des Fahrers die Luftmenge, die durch das Einlassventil (7) hindurchgeht, das in dem unteren Lastbetriebsbereich arbeitet, im Vergleich zu der Luftmenge vor dem Übergang verringert wird, und die Erhöhung der Luftmenge, die durch das Einlassventil (7) hindurch geht, das in dem hohen Lastbetriebsbereich arbeitet, im Vergleich zu der Luftmenge vor dem Übergang verhindert wird.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, weiterhin mit einer Einrichtung, die den negativen Druck in dem unteren Luftmengenbereich stromaufwärts des Einlassventils (7) erzeugt, wobei die Steuerung des Einlassluftstroms in dem unteren Luftmengenbereich durch Verwendung eines Einlassventils (7) von den mehreren in einem Zylinder vorgesehenen Einlassventilen (7) durchgeführt wird.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Kraftstoffeinspritzventil (12) einzeln in jeder der in einem Zylinder vorgesehenen mehreren Einlassöffnungen (11a, b) vorgesehen ist.
Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge in jede der mehreren Einlassöffnungen (11a, b) in Abhängigkeit von der Luftmenge bestimmt wird, die durch jedes der in einem Zylinder vorgesehenen Einlassventile (7) hindurchgeht.