DE10117688C2 - Verbrennungsmotor mit einem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus und Verfahren zum Steuern desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor, der mit einem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus zum Öffnen und zum Schließen eines Auslaßventils durch Nutzung einer elektromagnetischen Kraft versehen ist, und auf ein Verfahren zum Steuern desselben.

Kürzlich wurde ein elektromagnetischer Ventilantriebsmechanismus für einen in einem Fahrzeug eingebauten Verbrennungsmotor entwickelt, der die Öffnungs- und Schließzeitgebung von Einlaß- und Auslaßventilen eigenständig steuern kann, um die mechanischen Verluste infolge des Öffnens und des Schließens der Einlaß- und Auslaßventile zu verhindern, wobei die Einlaß-Pumpverluste reduziert werden, und um den gesamten thermischen Wirkungsgrad zu verbessern.

Zum Beispiel wurde ein elektromagnetischer Ventilantriebsmechanismus vorgeschlagen, der einen Anker, einen Ventilschließelektromagneten, einen Ventilöffnungselektromagneten, eine Ventilschließrückstellfeder und eine Ventilöffnungsrückstellfeder hat. Der Anker ist aus einem magnetischen Körper gebildet und bewirkt ein Vor- und Zurückschieben der Einlaß- und Auslaßventile. Der Ventilschließelektromagnet erzeugt eine elektromagnetische Kraft als Reaktion auf einen Magnetisierungsstrom, die den Anker in der Ventilschließrichtung versetzt. Außerdem erzeugt der Ventilöffnungselektromagnet eine elektromagnetische Kraft als Reaktion auf einen Magnetisierungsstrom, die den Anker in der Ventilöffnungsrichtung versetzt. Schließlich schiebt die Ventilschließrückstellfeder den Anker in der Ventilschließrichtung zurück, während die Ventilöffnungsrückstellfeder den Anker in die Ventilöffnungsrichtung vordrückt.

Solch ein elektromagnetischer Ventilantriebsmechanismus beseitigt die Notwendigkeit, das Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile durch Nutzung der Drehkraft einer Motorabgabewelle, d. h. der Kurbelwelle, wie bei einem herkömmlichen Ventilzug mechanisch zu steuern. Dadurch werden mechanische Verluste infolge des mechanischen Antreibens der Einlaß- und Auslaßventile verhindert.

Außerdem kann der vorstehend beschriebene elektromagnetische Ventilantriebsmechanismus das Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile ohne die Drehung der Motorabgabewelle unabhängig steuern. Dieser Aufbau ist in vielfältiger Sicht vorteilhaft wie zum Beispiel nicht nur im Hinblick auf eine verbesserte Steuerbarkeit der Öffnungs- und Schließzeitgebung sondern auch im Hinblick auf den Öffnungsbetrag der Einlaß- und Auslaßventile.

Andererseits kann ein Fahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor mit dem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus versehen ist, verschiedene andere elektrische Einrichtungen wie zum Beispiel Zündkerzen, Kraftstoffeinspritzventile, Klimaanlage und Vorderlichter aufweisen. Diese elektrischen Einrichtungen werden durch die Batterie und einen Generator gespeist, die an dem Fahrzeug angebracht sind.

Um ein Erhöhen der Kapazität der Batterie und des Generators zu vermeiden, wurde eine elektromagnetische Ventilantriebsschaltung vorgeschlagen, wie sie in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-131726 A beschrieben ist. Die in dieser Offenlegungsschrift beschriebene elektromagnetische Ventilantriebsschaltung hat einen Dauermagneten, eine Antriebsspule, einen Schaltabschnitt und einen Kondensator. Der Dauermagnet ist an den Einlaß- und Auslaßventilen einstückig befestigt, und die Antriebsspule erzeugt einen magnetischen Pol, der den Dauermagneten versetzt. Der Schaltabschnitt schaltet die Richtung eines in die Antriebsspule eingespeisten Magnetisierungsstroms und bewirkt außerdem einen Start und eine Fortführung einer Zufuhr des Magnetisierungsstromes in die Antriebsspule. Der Kondensator speichert eine durch eine Trägheitsbewegung des Dauermagneten in der Antriebsspule induzierte elektromotorische Kraft.

Diese elektromagnetische Ventilantriebsschaltung nutzt sowohl die in der Antriebsspule induzierte elektromotorische Kraft als auch die Induktion der Antriebsspule, damit der Schaltabschnitt als eine Verstärkungs-Schaltreguliereinrichtung wirkt. Diese Funktion erhöht die in dem Kondensator wiedergewinnbar geladene Energiemenge. Infolgedessen ist die Energiemenge ebenfalls erhöht, die der Antriebsspule von dem Kondensator zugeführt werden kann. Folglich ist die von außen zu der elektromagnetischen Ventilantriebsschaltung zugeführte Energiemenge, d. h. die Leistungsaufnahme der elektromagnetischen Antriebsschaltung, reduziert.

Bei der vorstehend beschriebenen Technik ist die in dem Kondensator wiedergewinnbar geladene Energie verglichen mit der Antriebsleistung des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus extrem gering. Wenn die zum Antreiben des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus erforderliche Leistung erhöht ist, zum Beispiel wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in einem hohen Drehzahlbereich ist oder wenn er von dem Betriebszustand der elektrischen Einrichtungen außer dem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus abhängt, kann es daher unmöglich sein, dem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus die gewünschte Antriebsleistung zuzuführen, selbst wenn die Energie, des Kondensators zusätzlich zu der Energie bzw. der Leistung sowohl der Batterie als auch des Generators genutzt wird. In solch einem Fall kann es schwierig sein, das Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile auf normale Weise zu steuern.

Wenn zum Beispiel der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in dem hohen Drehzahlbereich ist, ist die Anzahl der Öffnungs- und Schließtakte der Einlaß- und Auslaßventile pro Zeiteinheit erhöht. Daher ist die zum Antreiben des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus erforderliche Leistung je nach Bedarf erhöht. Zusätzlich ist die Anzahl der Takte, in denen die Zündkerze und das Kraftstoffeinspritzventil betätigt werden, pro Zeiteinheit ebenfalls erhöht, was eine erhöhte Leistungsaufnahme der Zündkerze und des Kraftstoffeinspritzventils mit sich bringt. Infolgedessen ist die Energiemenge reduziert, die dem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus zugeführt werden kann.

Insbesondere ist die Energiemenge weiter reduziert, die dem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus zugeführt werden kann, falls die elektrischen Einrichtungen wie zum Beispiel die Klimaanlage und das Vorderlicht in Betrieb sind, während der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in dem hohen Drehzahlbereich ist. Es kann daher noch schwieriger sein, die erforderliche Leistung für den elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus zu gewährleisten.

Außerdem ist der elektromagnetische Ventilantriebsmechanismus über ein Kabelbündel mit der Batterie, dem Generator und dergleichen verbunden. Wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in dem hohen Drehzahlbereich ist, kann daher der durch das Kabelbündel pro Zeiteinheit fließende Strombetrag ansteigen und eine Belastbarkeit des Kabelbündels überschreiten. Bei diesem Beispiel ist es schwierig, dem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus einen gewünschten Strombetrag zuzuführen, wodurch ein anormales Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile hervorgerufen werden kann.

Um dieses Problem zu lösen, ist es möglich, die Querschnittfläche des Kabelbündels zu erhöhen, um dadurch die Strombelastbarkeit pro Zeiteinheit des Kabelbündels zu erhöhen.

Falls jedoch die Querschnittfläche des Kabelbündels übermäßig erhöht wird, wird folglich der durch den elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus einschließlich des Kabelbündels eingenommene Raum vergrößert, wodurch es schwierig sein kann, den elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus an das Fahrzeug anzubringen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Zuverlässigkeit des Öffnungs/Schließvorgangs eines Auslaßventils durch einen elektromagnetischen Ventilsantriebsmechanismus zu verbessern, indem eine Technik angestrebt wird, die die zum Antreiben des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus erforderliche Leistung bei einem Verbrennungsmotor mit einem elektromagnetischen Ventil reduzieren kann.

Ein Verbrennungsmotor mit einem elektromagnetischen Ventil gemäß der Erfindung ist mit einer Steuervorrichtung zum Andern einer Öffnungszeitgebung eines Auslaßventils versehen, um so eine Leistungsaufnahme eines elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus in einem vorbestimmten Zeitraum zu reduzieren. Der elektromagnetische Ventilantriebsmechanismus steuert das Öffnen und Schließen des Auslaßventils des Verbrennungsmotors durch Nutzung einer elektromagnetischen Kraft, die als Reaktion auf eine Einspeisung eines Magnetisierungsstroms erzeugt wird.

Demgemäß ändert bei einem Verbrennungsmotor mit dem elektromagnetischen Ventil die Steuervorrichtung bei vorbestimmten Bedingungen die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils, um so die Leistungsaufnahme des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus zu reduzieren.

In diesem Fall ist die Leistungsaufnahme des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus bei den vorbestimmten Bedingungen reduziert. Anders gesagt steuert der elektromagnetische Ventilantriebsmechanismus das Öffnen und Schließen des Auslaßventils mit einer relativ geringen Leistungsaufnahme.

Infolgedessen ist die Zuverlässigkeit des Öffnungs- und Schließvorgangs des Auslaßventils selbst dann verbessert, wenn die Energiemenge reduziert wird, die dem elektromagnetischen Ventilzug zugeführt werden kann.

Zum Beispiel kann die vorbestimmte Bedingung gemäß der Erfindung einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors in einem hohen Drehzahlbereich entsprechen.

Die Gründe hierzu sind folgende: Wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors in dem hohen Drehzahlbereich ist, ist die Anzahl Takte für das Antreiben zum Öffnen und Schließen des Auslaßventils pro Zeiteinheit erhöht, und somit ist die Leistungsaufnahme des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus erhöht.

Alternativ kann die vorbestimmte Bedingung gemäß der Erfindung einem zum Öffnen des Auslaßventils erforderlichen Magnetisierungsstrom entsprechen, wenn dieser einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet, oder genauer gesagt, wenn der in den elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus einzuspeisende Betrag des Magnetisierungsstroms größer ist als die Strombelastbarkeit des Kabelbündels zum Zuführen des Magnetisierungsstroms zu dem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus.

Was das Verfahren zum Reduzieren der Leistungsaufnahme des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus bei der vorbestimmten Bedingung betrifft, kann die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils zur Nähe eines unteren Totpunktes eines Auslaßhubs verzögert werden.

Während dieses Auslaßhubs hat der Zylinder einen hohen inneren Druck infolge einer Verbrennung eines Gemisches. Dieser Druck wirkt auf das Auslaßventil in einer Ventilschließrichtung. Somit muss der elektromagnetische Ventilantriebsmechanismus das Auslaßventil gegen diesen Druck öffnen, was eine größere zu erzeugende elektromagnetische Kraft erfordert. Infolgedessen ist die Leistungsaufnahme des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus erhöht.

Um die zum Öffnen des Auslaßventils erforderliche Leistungsaufnahme zu reduzieren, muss die Öffnungszeitgebung demnach nur so geändert werden, dass ein innerer Druck des Zylinders niedriger ist als bei einer gegenwärtigen Öffnungszeitgebung.

Zum Beispiel kann die Öffnungszeitgebung so verzögert werden, dass sie in der Nähe des unteren Totpunktes des Auslaßhubs ist. Der Grund hierfür ist folgendermaßen: Während des Auslaßhubs ist der innere Druck des Zylinders infolge einer Abwärtsbewegung eines Kolbens reduziert und erreicht den kleinsten Wert nahe des unteren Totpunktes des Auslaßhubs. Daher wird angenommen, dass der an dem Auslaßventil in der Ventilschließrichtung wirkende Druck nahe dem unteren Totpunkt des Auslaßhubs am niedrigsten ist.

Daher kann durch ein Verzögern der Öffnungszeitgebung des Auslaßventils zur Nähe des unteren Totpunktes des Auslaßhubs die zum Öffnen des Auslaßventils erforderliche elektromagnetische Kraft reduziert werden. Infolgedessen kann die Leistungsaufnahme des elektromagnetischen Ventilzugs reduziert werden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Verbrennungsmotors mit einem elektromagnetischen Ventil gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine schematische Abbildung eines inneren Aufbaus eines Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine Abbildung eines inneren Aufbaus eines einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus;

Fig. 4 zeigt eine Blockabbildung eines inneren Aufbaus einer elektronischen Steuereinheit (ECU), die bei einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung verwendet wird;

Fig. 5 zeigt eine Abbildung einer Beziehung zwischen einer Öffnungszeitgebung eines Auslaßventils und eines inneren Drucks eines Zylinders; und

Fig. 6 zeigt eine Flusskarte einer Leistungsaufnahmereduzierungssteuerroutine, die bei einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung verwendet wird.

Nachfolgend werden bestimmte Ausführungsbeispiele eines Verbrennungsmotors mit einem elektromagnetischen Ventil gemäß dieser Erfindung beschrieben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen Abbildungen des schematischen Aufbaus eines Verbrennungsmotors und sein Einlaß- und Auslaßsystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Verbrennungsmotor 1 ist ein wassergekühlter Viertaktbenzinmotor, der mit vier Zylindern 21 versehen ist.

Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Zylinderblock 1b und einem Zylinderkopf 1a versehen. Die vier Zylinder 21 und ein Kühlwasserkanal 1c sind in dem Zylinderblock 1b ausgebildet. Der Zylinderkopf 1a ist an dem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 1b befestigt.

Eine Kurbelwelle 23 dient als eine Leistungsabgabewelle und ist durch den Zylinderblock 1b drehbar gestützt. Diese Kurbelwelle 23 ist über verschiedene Verbindungsstangen 19 mit Kolben 22 gekoppelt. Die Kolben 22 befinden sich gleitbar innerhalb der verschiedenen Zylinder 21.

Eine Verbrennungskammer 24 ist über dem Kolben 22 des jeweiligen Zylinders 21 durch die obere Fläche des entsprechenden Kolbens 22 und durch die Wandfläche des Zylinderkopfs 1a definiert. Zündkerzen 25 sind so an dem Zylinderkopf 1a angebracht, dass sie den Verbrennungskammern 24 der jeweiligen Zylinder 21 zugewandt sind. Eine Zündvorrichtung 25a zum Einspeisen eines Antriebsstroms in die Zündkerzen 25 ist mit den Zündkerzen 25 verbunden.

Zwei offene Enden von Einlaßöffnungen 26 und zwei offene Enden von Auslaßöffnungen, 27 sind in dem Zylinderkopf 1a an Positionen ausgebildet, die der Verbrennungskammer 24 des jeweiligen Zylinders 21 zugewandt sind. Einlaßventile 28 zum Öffnen und zum Schließen der jeweiligen offenen Enden der Einlaßöffnungen 26 und Auslaßventile 29 zum Öffnen und zum Schließen der jeweiligen offenen Enden der Auslaßöffnungen 27 sind so an dem Zylinderkopf 1a vorgesehen, dass sie vor- und zurückgeschoben werden können.

Der Zylinderkopf 1a ist mit derselben Anzahl elektromagnetischer Antriebsmechanismen wie jene der Einlaßventile 28 versehen (nachfolgend als einlaßseitiger elektromagnetischer Antriebsmechanismus 30 bezeichnet). Der einlaßseitige elektromagnetische Antriebsmechanismus 30 schiebt die jeweiligen Einlaßventile 28 mit einer elektromagnetischen Kraft vor und zurück, die als Reaktion auf eine Einspeisung eines Magnetisierungsstroms erzeugt wird. Eine Antriebsschaltung (nachfolgend als eine einlaßseitige Antriebsschaltung 30a bezeichnet) ist mit jedem einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 elektrisch verbunden. Die einlaßseitige Antriebsschaltung 30a dient zum Einspeisen des Magnetisierungsstroms in die einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismen 30.

Der Zylinderkopf 1a ist mit einer entsprechenden Anzahl elektromagnetische Antriebsmechanismen wie jene der Auslaßventile 29 versehen (nachfolgend als auslaßseitige elektromagnetische Antriebsmechanismen 31 bezeichnet). Die auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismen 31 schieben die jeweiligen Auslaßventile 29 mit einer elektromagnetischen Kraft vor und zurück, die als Reaktion auf eine Einspeisung eines Magnetisierungsstroms erzeugt wird. Eine Antriebsschaltung (nachfolgend als eine auslaßseitige Antriebsschaltung 31a bezeichnet) ist mit jedem auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 elektrisch verbunden. Die auslaßseitige Antriebsschaltung 31 dient zum Einspeisen des Magnetisierungsstroms in die auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismen 31.

Nachfolgend wird der spezifische Aufbau des einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 und des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 beschrieben. Es ist zu beachten, dass nur der einlaßseitige elektromagnetische Antriebsmechanismus 30 beschrieben zu werden braucht, da der einlaßseitige elektromagnetische Antriebsmechanismus 30 und der auslaßseitige elektromagnetische Antriebsmechanismus 31 denselben Aufbau haben.

Die Fig. 3 zeigt eine Querschnittansicht des Aufbaus des einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30. In der Fig. 3 ist der Zylinderkopf 1a des Verbrennungsmotors 1 mit einem unteren Kopf 10 und einem oberen Kopf 11 versehen. Der untere Kopf 10 ist an der oberen Flache des Zylinderblocks 1b befestigt. Der obere Kopf 11 ist an dem oberen Abschnitt des unteren Kopfes 10 vorgesehen.

Pro Zylinder 21 sind zwei Einlaßöffnungen 26 in dem unteren Kopf 10 ausgebildet, und ein Ventilsitz 12 zum Aufnehmen eines Ventilkörpers 28a des Einlaßventils 28 ist darin an jenem offenen Ende von jeder Einlaßöffnung 26 vorgesehen, das der Verbrennungskammer 24 zugewandt ist.

Ein Durchgangsloch mit einem kreisförmigen Querschnitt ist in dem unteren Kopf 10 so ausgebildet, dass es sich von der inneren Wandfläche von jeder Einlaßöffnung 26 zu der oberen Fläche des unteren Kopfes 10 erstreckt. Je eine zylindrische Ventilführung 13 ist in jedem Durchgangsloch eingefügt. Ein Ventilschaft 28b des Einlaßventils 28 erstreckt sich durch ein Innenloch der Ventilführung 13, wobei er in der axialen Richtung vor- und zurückschiebbar ist.

Ein Kernbefestigungsloch 14 mit einem kreisförmigen Querschnitt ist in dem oberen Kopf 11 so ausgebildet, dass es die gleiche Mittelachse wie die Ventilführung 13 hat. Ein erster und ein zweiter Magnetkern 301 und 302 sind in dem Kernbefestigungsloch 14 eingepasst. Der untere Abschnitt des Kernbefestigungslochs 14 hat einen größeren Durchmesser als dessen oberer Abschnitt. Nachfolgend wird der untere Abschnitt des Kernbefestigungslochs 14 als ein Abschnitt 14b mit großem Durchmesser bezeichnet, und der obere Abschnitt des Kernbefestigungslochs 14 wird als ein Abschnitt 14a mit kleinem Durchmesser bezeichnet.

Der erste und der zweite Kern 301 und 302 sind in dem Abschnitt 14a mit kleinem Durchmesser mit einem dazwischenliegenden vorbestimmten Spalt 303 axial in Reihe eingepasst. Der erste und der zweite Kern 301 und 302 sind jeweils aus einem ringartigen weichmagnetischen Körper ausgebildet. Ein Flansch 301a ist an dem oberen Ende des ersten Kerns 301 ausgebildet. Der erste Kern 301 ist von oben in das Kernbefestigungsloch 14 eingepasst. Der erste Kern 301 ist durch den Flansch 301a positioniert, der an einem entsprechenden Kantenabschnitt des Kernbefestigungslochs 14 anliegt. Ein Flansch 302a ist an dem unteren Ende des zweiten Kerns 302 ausgebildet. Der zweite Kern 302 ist von unten in das Kernbefestigungsloch 14 eingepasst. Der zweite Kern 302 ist durch den Flansch 302a positioniert, der an einem entsprechenden Kantenabschnitt des Kernbefestigungslochs 14 anliegt. Dadurch wird der vorbestimmte Spalt 303 zwischen dem ersten und dem zweiten Kern 301 und 302 beibehalten.

Eine zylindrische obere Abdeckung 305 ist an dem ersten Kern 301 vorgesehen. Diese obere Abdeckung 305 ist an der oberen Fläche des oberen Kopfes 11 mittels Schrauben 304 befestigt, die sich durch einen an dem unteren Ende der oberen Abdeckung 305 ausgebildeten Flanschabschnitt 305a hindurch erstrecken. In diesem Fall ist das untere Ende der oberen Abdeckung 305 einschließlich des Flanschabschnittes 305a an dem Umfangskantenabschnitt der oberen Fläche des ersten Kerns 301 anliegend befestigt. Infolgedessen ist der erste Kern 301 an dem oberen Kopf 11 befestigt.

Andererseits ist eine aus einem ringartigen Körper mit einem im Wesentlichen gleichen Durchmesser wie der Durchmesser des Abschnitts 14b mit großem Durchmesser des Kernbefestigungslochs 14 ausgebildete untere Abdeckung 307 unter dem zweiten Kern 302 vorgesehen. Schrauben 306 erstrecken sich durch die untere Abdeckung 307 hindurch. Durch diese Schrauben 306 ist die untere Abdeckung 307 bei der nach unten gerichteten Fläche des gestuften Abschnitts zwischen dem Abschnitt 14a mit kleinem Durchmesser und dem Abschnitt 14b mit großem Durchmesser befestigt. In diesem Fall ist die untere Abdeckung 307 an dem Umfangskantenabschnitt der unteren Fläche des zweiten Kerns 302 anliegend befestigt. Infolgedessen ist der zweite Kern 302 an dem oberen Kopf 11 befestigt.

Eine erste elektromagnetische Spule 308 ist in einer Nut gehalten, die an einer dem Spalt 303 zugewandten Fläche des ersten Kerns 301 ausgebildet ist. Eine zweite elektromagnetische Spule 309 ist in einer Nut gehalten, die an einer dem Spalt 303 zugewandten Fläche des zweiten Kerns 302 ausgebildet ist. Die erste und die zweite elektromagnetische Spule 308 und 309 sind so angeordnet, dass sie mit dem dazwischenliegenden Spalt 303 einander zugewandt sind. Die erste und die zweite elektromagnetische Spule 308 und 309 sind mit der vorstehend beschriebenen einlaßseitigen Antriebsschaltung 30a elektrisch verbunden.

Ein Anker 311 ist in dem Spalt 303 vorgesehen. Der Anker 311 ist ein ringartiger weichmagnetischer Körper mit einem äußeren Durchmesser, der kleiner ist als der innere Durchmesser des Spalts 303. Ein Ankerschaft 310 erstreckt sich vertikal entlang der Mittelachse des Ankers 311 und ist in einem hohlen Abschnitt des Ankers 311 befestigt. Dieser Ankerschaft 310 erstreckt sich durch einen hohlen Abschnitt des ersten Kerns 301 hindurch, so dass das obere Ende des Ankerschafts 310 innerhalb der oberen Abdeckung 305 angeordnet ist. Der Ankerschaft 310 erstreckt sich außerdem durch einen hohlen Abschnitt des zweiten Kerns 302 hindurch, so dass das untere Ende des Ankerschafts 310 innerhalb des Abschnitts 14b mit großem Durchmesser angeordnet ist. Der Ankerschaft 310 ist somit durch den ersten und den zweiten Kern 301 und 302 derart gehalten, dass er in der axialen Richtung vor- und zurückschiebbar ist.

Ein scheibenförmiger oberer Halter 312 ist mit dem oberen Endabschnitt des Ankerschaft 310 verbunden und befindet sich innerhalb der oberen Abdeckung 305. Eine Einstellschraube 313 ist in eine obere Öffnung der oberen Abdeckung 305 geschraubt. Eine obere Feder 314 ist zwischen dem oberen Halter 312 und der Einstellschraube 313 angeordnet. Ein Federblech 315 mit einem im Wesentlichen gleichen äußeren Durchmesser wie der innere Durchmesser der oberen Abdeckung 305 ist zwischen Anschlagflächen der Einstellschraube 313 und der oberen Feder 314 angeordnet.

Andererseits liegt das obere Ende des Ventilschafts 28b des Einlaßventils 28 an dem unteren Ende des Ankerschafts 310 an, der sich in den Abschnitt 14b mit großem Durchmesser erstreckt. Ein scheibenförmiger unterer Halter 28c ist mit dem äußeren Umfang des oberen Endabschnitts des Ventilschafts 28b verbunden. Eine untere Feder 316 ist zwischen der unteren Fläche des unteren Halters 28c und der oberen Fläche des unteren Kopfes 10 angeordnet.

Bei dem so aufgebauten einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 werden sowohl eine nach unten gerichtete Vorspannkraft, das heißt in der Öffnungsrichtung des Einlaßventils 28, von der oberen Feder 314 auf den Ankerschaft 310 als auch eine nach oben gerichtete Vorspannkraft, das heißt in der Schließrichtung des Einlaßventils 28, von der unteren Feder 316 auf das Einlaßventil 28 aufgebracht, wenn von der einlaßseitigen Antriebsschaltung 30a kein Magnetisierungsstrom in die erste und die zweite elektromagnetische Spule 308 und 309 eingespeist wird. Infolgedessen liegen der Ankerschaft 310 und das Einlaßventil 28 aneinander an und werden somit an vorbestimmten Positionen in einem elastisch gestützten Zustand, das heißt in einem neutralen Zustand, gehalten.

Es ist zu beachten, dass die jeweiligen Vorspannkräfte der oberen Feder 314 und der unteren Feder 316 so festgelegt sind, dass die neutrale Position des Ankers 311 einer mittleren Position in dem Spalt 303 zwischen dem ersten und dem zweiten Kern 301 und 302 entspricht. Falls die neutrale Position des Ankers 311 von der vorstehend beschriebenen mittleren Position aufgrund einer Anfangstoleranz, Alterung, etc. dieser Bauteile versetzt ist, dann kann die neutrale Position des Ankers 311 unter Verwendung der Einstellschraube 313 zu der mittleren Position eingestellt werden.

Die jeweiligen axialen Längen des Ankerschafts 310 und des Ventilschafts 28b sind so festgelegt, dass der Ventilkörper 28a an einer mittleren Position zwischen einem Ende des vollständigen Öffnungsversatzes und einem Ende des vollständigen Schließversatzes (nachfolgend als eine halboffene Position bezeichnet) gehalten ist, wenn sich der Anker 311 an der mittleren Position hinsichtlich des Spalts 303 befindet.

Bei dem einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 wird zwischen dem ersten Kern 301, das heißt der ersten elektromagnetischen Spule 308 und dem Anker 311 eine elektromagnetische Kraft erzeugt, wenn von der einlaßseitigen Antriebsschaltung 30a ein Magnetisierungsstrom in die erste elektromagnetische Spule 308 eingespeist wird, so dass sich der Anker 311 zu dem ersten Kern 301 hin bewegt. Der Anker 311 wird durch diese elektromagnetische Kraft zurückgeschoben.

Wenn der Anker 311 auf diese Art und Weise zurückgeschoben wird, wird das Einlaßventil 28 durch die Vorspannkraft der unteren Feder 316 geschlossen.

Bei dem einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 wird zwischen dem zweiten Kern 302, das heißt der zweiten elektromagnetischen Spule 309 und dem Anker 311 eine elektromagnetische Kraft erzeugt, wenn von der einlaßseitigen Antriebsschaltung 30a ein Magnetisierungsstrom in die zweite elektromagnetische Spule 309 eingespeist wird, so dass der Anker 311 zu dem zweiten Kern 302 hin bewegt wird. Der Anker 311 wird durch diese elektromagnetische Kraft vorgeschoben.

Somit wird der Anker 311 vorgeschoben, wobei der Ankerschaft 310 an dem Ventilschaft 28b des Einlaßventils 28 anliegt. Infolgedessen wird das Einlaßventil 28 gegen die Vorspannkraft der unteren Feder 316 geöffnet.

Bei dem einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 wird der Anker 311 durch den durch die einlaßseitige Antriebsschaltung 30a abwechselnd in die erste und die zweite elektromagnetische Spule 308 und 309 eingespeisten Magnetisierungsstrom vorgeschoben und zurückgeschoben. Dadurch wird sowohl das Vor- und Zurückschieben des Ventilschafts 28b als auch das Öffnen und Schließen des Ventilkörpers 28a gesteuert.

Die Öffnungs- und Schließzeitgebung des Einlaßventils 28 kann durch ein Ändern der Größe und der Einspeisungszeit des Magnetisierungsstroms in der ersten elektromagnetischen Spule 308 und der zweiten elektromagnetischen Spule 309 eigenständig gesteuert werden.

Außerdem ist ein Ventilhubsensor 317 zum Erfassen einer Versetzung des Einlaßventils 28 an dem einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 angebracht. Dieser Ventilhubsensor 317 hat eine scheibenförmige Zielvorrichtung 317a und einen Spaltsensor 317b. Die scheibenförmige Zielvorrichtung 317a ist an der oberen Fläche des oberen Halters 312 angebracht. Der Spaltsensor 317b ist so an der Einstellschraube 313 angebracht, dass er dem oberen Halter 312 zugewandt ist.

Die Zielvorrichtung 317a wird einstückig mit dem Anker 311 des einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 verschoben. Der Spaltsensor 317b gibt ein elektrisches Signal entsprechend dem Abstand zwischen dem Spaltsensor 317b und der Zielvorrichtung 317a zu einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 20 ab, die später beschrieben wird.

Ein dem neutralen Zustand des Ankers 311 entsprechender Abgabesignalwert des Spaltsensors 317b wird in der ECU 20 vorgespeichert. Auf diese Weise kann eine Verschiebung des Ankers 311 und des Einlaßventils 28 bestimmt werden, indem eine Abweichung eines momentanen Abgabesignalwerts des Spaltsensors 317b von dem vorgespeicherten Abgabesignalwert berechnet wird.

Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist ein aus vier Zweigrohren ausgebildetes Einlaßzweigrohr 33 mit dem Zylinderkopf 1a des Verbrennungsmotors 1 verbunden. Jedes Zweigrohr des Einlaßzweigrohrs 33 ist mit den Einlaßöffnungen 26 des jeweiligen Zylinders 21 in Verbindung.

Kraftstoffeinspritzventile 32 sind an dem Zylinderkopf 1a nahe an dem Verbindungsabschnitt mit dem Einlaßzweigrohr 33 so angebracht, dass ihre Düsenseite dem Inneren der entsprechenden Einlaßöffnungen 26 zugewandt ist.

Das Einlaßzweigrohr 33 ist mit einem Auffangbehälter 34 zum Unterdrücken von Einlaßdrucksprüngen verbunden. Der Auffangbehälter 34 ist mit einem Einlaßrohr 35 verbunden. Das Einlaßrohr 35 ist mit einem Luftreinigerkasten 36 zum Entfernen von Staub und Unreinheiten aus der Einlaßluft verbunden.

Eine Luftdurchsatzmessvorrichtung 44 zum Abgeben eines elektrischen Signals entsprechend der durch das Einlaßrohr 35 hindurchströmenden Luftmasse, das heißt der Masse der Einlaßluft, ist an dem Einlaßrohr 35 angebracht. Ein Drosselventil 39 zum Einstellen der Durchsatzrate der durch das Einlaßrohr 35 hindurchströmenden Einlaßluft ist stromabwärts von der Luftdurchsatzmessvorrichtung 44 innerhalb des Einlaßrohrs 35 vorgesehen.

Ein Drosselaktuator 40 und ein Drosselstellungssensor 41 sind an dem Drosselventil 39 angebracht.

Der Drosselaktuator 40 ist aus einem Schrittmotor oder dergleichen ausgebildet und treibt das Drosselventil 39 so an, dass es sich entsprechend dem Betrag der eingespeisten Leistung öffnet und schließt. Der Drosselstellungssensor 41 gibt ein elektrisches Signal entsprechend der Öffnungsgröße des Drosselventils 39 ab.

Ein nicht gezeigter Beschleunigungshebel ist an dem Drosselventil 39 angebracht. Dieser Beschleunigungshebel ist unabhängig von dem Drosselventil 39 schwenkbar und schwenkt gemäß der Betätigung eines Beschleunigungspedals 42. Ein Beschleunigungsvorrichtungsstellungssensor 43 zum Abgeben eines elektrischen Signals entsprechend dem Schwenkbetrag des Beschleunigungshebels ist an dem Beschleunigungshebel angebracht.

Ein Auslaßzweigrohr 45, das aus vier Zweigrohren ausgebildet ist und in ein einziges Sammelrohr an einer Position unmittelbar stromabwärts von dem Verbrennungsmotor 1 mündet, ist mit dem Zylinderkopf 1a des Verbrennungsmotor 1 verbunden. Jedes Zweigrohr des Auslaßzweigrohrs 45 ist mit den Auslaßöffnungen 27 der verschiedenen Zylinder 21 in Verbindung.

Das Auslaßzweigrohr 45 ist über einen Abgasreinigungskatalysator 46 mit einem Auslaßrohr 47 verbunden. Das stromabwärtige Ende des Auslaßrohrs 47 ist mit einem nicht gezeigten Schalldämpfer verbunden. Ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 48 ist an dem Auslaßzweigrohr 45 angebracht. Der Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 48 gibt ein elektrisches Signal entsprechend dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des durch das Auslaßzweigrohr 45 hindurchströmenden Abgases ab, das heißt des in den Abgasreinigungskatalysator 46 einströmenden Abgases.

Zum Beispiel kann der Abgasreinigungskatalysator 46 ein beliebiger Drei-Wege-Katalysator, ein NOx-Katalysator einer Okklusions-Reduktionsbauart, ein NOx-Katalysator einer Selektions-Reduktionsbauart oder eine geeignete Kombination von irgendwelchen dieser Katalysatoren sein.

Der Drei-Wege-Katalysator ist ein Katalysator zum Reinigen des Abgases von Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxiden (CO) und Stickoxiden (NOx), wenn das in den Abgasreinigungskatalysator 46 einströmende Abgas ein vorbestimmtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis nahe an einem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis hat. Der NOx-Katalysator der Okklusions-Reduktionsbauart ist ein Katalysator zum Einschließen von Stickoxiden (NOx) des Abgases, wenn das in den Abgasreinigungskatalysator 46 einströmende Abgas ein mageres Luft/Kraftstoff-Verhältnis hat, und zum Reduzieren und Reinigen der eingeschlossenen Stickoxide (NOx), während sie ausgestoßen werden, wenn das in den Abgasreinigungskatalysator 46 einströmende Abgas ein theoretisches oder fettes Luft/Kraftstoff-Verhältnis hat. Der NOx-Katalysator der Selektions-Reduktionsbauart ist ein Katalysator zum Reduzieren und Reinigen von Stickoxiden (NOx) des Abgases, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator 46 einströmenden Abgases reich an Sauerstoff ist und wenn ein vorbestimmtes Reduktionsmittel vorhanden ist.

Ein Wechselstromgenerator 61 zum Wandeln der Drehenergie der Kurbelwelle 23 in elektrische Energie ist an dem Verbrennungsmotor 1 angebracht. Der Wechselstromgenerator 61 ist außerdem über einen nicht gezeigten Riemen mit der Kurbelwelle 23 gekoppelt.

Zusätzliche stromverbrauchende Einrichtungen 62 wie zum Beispiel eine Fahrzeugklimaanlage, eine Heizung, Vorderlicht und Scheibenwischer sind mit dem Wechselstromgenerator 61 verbunden. Die durch den Wechselstromgenerator 61 erzeugte Leistung wird diesen stromverbrauchenden Einrichtungen 62 zugeführt.

Die Zündvorrichtung 25a, die Kraftstoffeinspritzventile 32, die einlaßseitige Antriebsschaltung 30a und die auslaßseitige Antriebsschaltung 31a sind ebenfalls über ein Kabelbündel mit dem Wechselstromgenerator 61 verbunden. Der Wechselstromgenerator 61 versorgt die Zündvorrichtung 25a, die Kraftstoffeinspritzventile 32, die einlaßseitigen Antriebsschaltung 30a und die auslaßseitige Antriebsschaltung 31a mit individueller Antriebsleistung.

Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem Kurbelwinkelsensor 51 und einem Wassertemperatursensor 52 versehen. Der Kurbelwinkelsensor 51 besteht aus einem Zeitgebungsrotor 51a und einem elektromagnetischen Aufnehmer 51b. Der Zeitgebungsrotor 51a ist an dem Endabschnitt der Kurbelwelle 23 angebracht. Der elektromagnetische Aufnehmer 51b ist an dem Zylinderblock 1b in der Nähe des Zeitgebungsrotors 51a angebracht. Der Wassertemperatursensor 52 ist an dem Zylinderblock 1b befestigt, um die Temperatur des Kühlwassers zu erfassen, das durch den in dem Verbrennungsmotor 1 ausgebildeten Kühlwasserkanal 1c hindurchströmt.

Die ECU 20 zum Steuern des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 ist ebenfalls vorgesehen.

Verschiedene Sensoren wie zum Beispiel der Drosselstellungssensor 41, der Beschleunigungsvorrichtungsstellungssensor 43, die Luftdurchsatzmessvorrichtung 44, der Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 48, der Kurbelwinkelsensor 51, der Wassertemperatursensor 52 und die Ventilhubsensoren 317 sind über eine elektrische Verdrahtung mit der ECU 20 verbunden. Abgabesignale von diesen Sensoren werden in die ECU 20 eingegeben.

Die Zündvorrichtung 25a, die einlaßseitige Antriebsschaltung 30a, die auslaßseitige Antriebsschaltung 31a, die Kraftstoffeinspritzventile 32 und der Drosselaktuator 40 sind über eine elektrische Verdrahtung mit der ECU 20 verbunden. Die ECU 20 kann die Zündvorrichtung 25a, die einlaßseitige Antriebsschaltung 30a, die auslaßseitige Antriebsschaltung 31a, die Kraftstoffeinspritzventile 32 und den Drosselaktuator 40 unter Verwendung der Abgabesignalwerte der verschiedenen Sensoren als Parameter steuern.

Wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist, ist die ECU 20 mit einer CPU 401, einem ROM 402, einem RAM 403, einem Sicherungs-RAM 404, einem Eingabeanschluss 405, einem Abgabeanschluss 406 und einem A/D-Wandler (A/D) 407 versehen. Die CPU 401, der ROM 402, der RAM 403, der Sicherungs-RAM 404, der Eingabeanschluss 405 und der Abgabeanschluss 406 sind über einen bidirektionalen Bus 400 miteinander verbunden. Der A/D-Wandler (A/D) 407 ist mit dem Eingabeanschluss 405 verbunden.

Jene Sensoren, die Signale in einem analogen Signalformat abgeben, das heißt der Drosselstellungssensor 41, der Beschleunigungsvorrichtungsstellungssensor 43, die Luftdurchsatzmessvorrichtung 44, der Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 48, der Wassertemperatursensor 52 und die Ventilhubsensoren 317 sind über eine elektrische Verdrahtung mit dem A/D-Wandler 407 verbunden. Der A/D-Wandler 407 wandelt die Abgabesignale von den vorstehend genannten Sensoren von dem analogen Signalformat zu einem digitalen Signalformat für eine Übertragung zu dem Eingabeanschluss 405.

Der Eingabeanschluss 405 ist außerdem mit Sensoren verbunden, die Signale in einem digitalen Signalformat abgeben, wie zum Beispiel der Kurbelwinkelsensor 51.

Der Eingabeanschluss 405 empfängt die Abgabesignale der verschiedenen Sensoren direkt oder über den A/D-Wandler 407. Der Eingabeanschluss 405 überträgt dann die empfangenen Abgabesignale der verschiedenen Sensoren zu der CPU 401 und dem RAM 403 über den bidirektionalen Bus 400.

Der Abgabeanschluss 406 ist über eine elektrische Verdrahtung mit der Zündvorrichtung 25a, der einlaßseitigen Antriebsschaltung 30a, der auslaßseitigen Antriebsschaltung 31a, den Kraftstoffeinspritzventilen 32 und dem Drosselaktuator 40 verbunden. Der Abgabeanschluss 406 empfängt ein Steuersignal von der CPU 401 über den bidirektionalen Bus 400. Der Abgabeanschluss 406 überträgt dann das Steuersignal zu der Zündvorrichtung 25a, der einlaßseitigen Antriebsschaltung 30a, der auslaßseitigen Antriebsschaltung 31a, den Kraftstoffeinspritzventilen 32 oder dem Drosselaktuator 40.

Der ROM 402 speichert eine Leistungsaufnahmereduzierungssteuerroutine zusätzlich zu Anwendungsprogrammen wie zum Beispiel eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerroutine, eine Kraftstoffeinspritzzeitgebungssteuerroutine, eine Einlaßventil- Öffnungs/Schließzeitgebungssteuerroutine, eine Auslaßventil- Öffnungs/Schließzeitgebungssteuerroutine, eine einlaßseitige Magnetisierungsstrombetragssteuerroutine, eine auslaßseitige Magnetisierungsstrombetragssteuerroutine, eine Zündzeitgebungssteuerroutine und eine Drosselöffnungsgrößensteuerroutine.

Die Kraftstoffeinspritzmengensteuerroutine bestimmt die Kraftstoffeinspritzmenge. Die Kraftstoffeinspritzzeitgebungssteuerroutine bestimmt die Kraftstoffeinspritzzeitgebung. Die Einlaßventil- Öffnungs/Schließzeitgebungssteuerroutine bestimmt die Öffnungs- und Schließzeitgebung des Einlaßventils 28. Die Auslaßventil- Öffnungs/Schließzeitgebungssteuerroutine bestimmt die Öffnungs- und Schließzeitgebung des Auslaßventils 29. Die einlaßseitige Magnetisierungsstrombetragssteuerroutine bestimmt den in den einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 einzuspeisenden Betrag des Magnetisierungsstroms. Die auslaßseitige Magnetisierungsstrombetragssteuerroutine bestimmt den in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 einzuspeisenden Betrag des Magnetisierungsstroms. Die Zündzeitgebungssteuerroutine bestimmt die Zündzeitgebung der Zündkerze 25 von jedem Zylinder 21. Die Drosselöffnungsgrößensteuerroutine bestimmt die Öffnungsgröße des Drosselventils 39. Die Leistungsaufnahmereduzierungssteuerroutine reduziert die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismusses in einem vorbestimmten Zeitraum.

Der ROM 402 speichert verschiedene Steuerungsabbildungen zusätzlich zu den vorstehend genannten Anwendungsprogrammen. Beispiele von diesen Steuerungsabbildungen beinhalten eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsabbildung, eine Kraftstoffeinspritzzeitgebungssteuerungsabbildung, eine Einlaßventil-Öffnungs/Schließzeitgebungssteuerungsabbildung, eine Auslaßventil- Öffnungs/Schließzeitgebungssteuerungsabbildung, eine einlaßseitige Magnetisierungsstrombetragssteuerungsabbildung, eine auslaßseitige Magnetisierungsstrombetragssteuerungsabbildung, eine Zündzeitgebungssteuerungsabbildung und eine Drosselöffnungsgrößensteuerungsabbildung.

Die Kraftstoffeinspritzmengensteuerungsabbildung zeigt die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und der Kraftstoffeinspritzmenge. Die Kraftstoffeinspritzzeitgebungssteuerungsabbildung zeigt die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und der Kraftstoffeinspritzzeitgebung. Die Einlaßventil- Öffnungs/Schließzeitgebungssteuerungsabbildung zeigt die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und der Öffnungs- und Schließzeitgebung des Einlaßventils 28. Die Auslaßventil-Öffnungs/Schließzeitgebungssteuerungsabbildung zeigt die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und der Öffnungs- und Schließzeitgebung des Auslaßventils 29. Die einlaßseitige Magnetisierungsstrombetragssteuerungsabbildung zeigt die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und dem in den einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 einzuspeisenden Betrag des Magnetisierungsstroms. Die auslaßseitige Magnetisierungsstrombetragssteuerungsabbildung zeigt die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und dem in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 einzuspeisenden Betrag des Magnetisierungsstroms. Die Zündzeitgebungssteuerungsabbildung zeigt die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und der Zündzeitgebung von jeder Zündkerze 25. Die Drosselöffnungsgrößensteuerungsabbildung zeigt die Beziehung zwischen dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 und der Öffnungsgröße des Drosselventils 39.

Der RAM 403 speichert Abgabesignale von jedem Sensor, Berechnungsergebnisse der CPU 401 und dergleichen. Zum Beispiel können die Berechnungsergebnisse eine auf der Grundlage eines Abgabesignals von dem Kurbelwinkelsensor 51 berechnete Motordrehzahl sein. Verschiedene in dem RAM 403 gespeicherte Daten werden jedes Mal mit den neuesten Daten aufgefrischt, wenn der Kurbelwinkelsensor 51 ein Signal abgibt.

Der Sicherungs-RAM 404 ist ein nicht-flüchtiger Speicher, der Daten sogar dann speichert, wenn der Verbrennungsmotor 1 seinen Betrieb beendet hat. Der Sicherungs-RAM 404 speichert Lernwerte bezüglich verschiedener Steuerungen, Informationen, die einen defekten Abschnitt bestimmen, und dergleichen.

Die CPU 401 arbeitet gemäß den in dem ROM 402 gespeicherten Anwendungsprogrammen. Die CPU 401 führt eine Leistungsaufnahmereduzierungssteuerung zusätzlich zu Steuerungen wie zum Beispiel eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündsteuerung, eine Einlaßventil-Öffnungs/Schließsteuerung, eine Auslaßventil-Öffnungs/Schließsteuerung, eine Drosselsteuerung und dergleichen aus.

Bezüglich der Leistungsaufnahmereduzierungssteuerung ändert die CPU 401 die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29, wenn die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 einen vorbestimmten Wert überschreitet, während der Verbrennungsmotor 1 zumindest in einem Hochlastbereich oder in einem hohen Drehzahlbereich arbeitet, um den Betrag des in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 einzuspeisenden Magnetisierungsstroms zu reduzieren. Alternativ ändert die CPU 401 die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29, wenn der Betrag des in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 pro Zeiteinheit einzuspeisenden Magnetisierungsstroms die Strombelastbarkeit des Kabelbündels überschreitet, während der Verbrennungsmotor 1 zumindest in einem Hochlastbereich oder in einem hohen Drehzahlbereich arbeitet, um den Betrag des in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 einzuspeisenden Magnetisierungsstroms zu reduzieren.

Wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1 in dem hohen Drehzahlbereich ist, ist pro Zeiteinheit die Anzahl Takte erhöht, in denen das Einlaßventil 28 und das Auslaßventil 29 geöffnet und geschlossen werden. Dies erhöht den Betrag des in den einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 und in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 pro Zeiteinheit einzuspeisenden Magnetisierungsstroms. Wenn der Verbrennungsmotor 1 in dem Hochlastbereich arbeitet, dann ist ein innerer Druck des Zylinders im Allgemeinen höher als wenn er in dem Niedriglastbereich arbeitet. Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat der Zylinder einen hohen inneren Druck während des Ausdehnungshubs aufgrund der Verbrennung des Gemisches. Demgemäß kann davon ausgegangen werden, dass der Zylinder einen extrem hohen inneren Druck während des Ausdehnungshubs hat, wenn er in dem Hochlastbereich arbeitet. Diese Situation kann es erschweren, die erforderliche Leistung zum normalen Steuern des Einlaß- und Auslaßventils von den elektromagnetischen Antriebsmechanismen 30, 31 zuzuführen. Infolgedessen ist die Leistungsaufnahme des einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 und des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 erhöht, wenn der Verbrennungsmotor 1 zumindest in dem Hochlastbereich oder in dem hohen Drehzahlbereich arbeitet.

Wenn das Einlaßventil 28 bei dem Einlaßhub des jeweiligen Zylinders 21 geöffnet wird, hat der Zylinder 21 jedoch einen inneren Unterdruck infolge der Trägheitswirkung des Abgases und der Abwärtsbewegung des Kolbens 22. Dieser Unterdruck wirkt an dem Einlaßventil 28 in der Ventilöffnungsrichtung, was dem einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 ein Öffnen des Einlaßventils 28 mit einem relativ geringen Betrag des Magnetisierungsstroms ermöglicht.

Demgemäß überschreitet der Betrag des in den einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 pro Zeiteinheit einzuspeisenden Magnetisierungsstroms nicht die Strombelastbarkeit des Kabelbündels. Es ist jedoch schwierig, die Leistungsaufnahme sowohl des einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 als auch des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 wesentlich zu reduzieren, obwohl der Betrag des in den einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 einzuspeisenden Magnetisierungsstroms reduziert ist.

Andererseits hat der Zylinder 21 einen hohen inneren Druck aufgrund der Verbrennung des Gemisches, wenn das Auslaßventil 29 bei dem Auslaßhub des jeweiligen Zylinders 21 geöffnet wird. Da dieser Druck auf das Auslaßventil 29 in der Ventilschließrichtung wirkt, muss der auslaßseitige elektromagnetische Antriebsmechanismus 31 das Auslaßventil 29 gegen diesen Druck öffnen. Anders gesagt verbraucht der auslaßseitige elektromagnetische Antriebsmechanismus 31 einen relativ großen Betrag des Magnetisierungsstroms, um das Auslaßventil 29 zu öffnen.

Es ist daher wahrscheinlich, dass der auslaßseitige elektromagnetische Antriebsmechanismus 31 einen großen Leistungsbetrag verbraucht und dass der Betrag des in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 pro Zeiteinheit einzuspeisenden Magnetisierungsstroms die Strombelastbarkeit des Kabelbündels erreicht.

Demgemäß führt die Reduzierung des Betrags des in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 einzuspeisenden Magnetisierungsstroms zu einer wesentlichen Reduzierung der Leistungsaufnahme sowohl des einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 als auch des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31.

Wenn der Verbrennungsmotor 1 zumindest in dem Hochlastbereich oder in dem hohen Drehzahlbereich arbeitet, wird die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 normalerweise während des Ausdehnungshubs vor dem unteren Totpunkt des Auslaßhubs festgelegt, um die Auslaß- und Einlaßwirkung zu verbessern.

Zum Beispiel beim Betrieb im hohen Drehzahlbereich, bei dem der Verbrennungsmotor 1 die maximale Abgabe erzeugt, erreicht die Motorabgabe den höchsten Wert, wenn die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 auf die mittlere Stufe des Ausdehnungshubs vor dem unteren Totpunkt des Auslaßhubs festgelegt wird, wie dies in der Fig. 5 gezeigt ist, das heißt nahe 100°CA (Kurbelwinkel) vor dem unteren Totpunkt des Auslaßhubs oder 100°CA BBDC.

Der Grund für dieses Ergebnis ist, dass der durch die Verbrennung des Gemisches erzeugte Druck, das heißt der Verbrennungsdruck, nicht ausreichend zu den Kolben 22 übertragen wird, falls die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 zu der Anfangsperiode des Ausdehnungshubs vorgeschoben wird. Falls andererseits die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 zu der späteren Periode des Ausdehnungshubs verzögert wird, das heißt zur Nähe des unteren Totpunkts des Ausdehnungshubs, kann die Trägheitswirkung des Abgases nicht ausreichend erzielt werden und die in dem Zylinder 21 verbleibende Gasmenge ist erhöht. Das Ergebnis ist eine Reduzierung der Ladungswirkung von frischer Luft bei dem folgenden Einlaßhub.

Falls jedoch die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 auf die mittlere Stufe des Ausdehnungshubs festgelegt wird, um so die höchste Motorabgabe zu erhalten, ist die zum Antreiben für das Öffnen und Schließen des Auslaßventils 29 erforderliche Leistungsaufnahme infolge des erhöhten inneren Drucks des Zylinders 21, das heißt des Zylinderinnendrucks, erhöht. Es ist zu beachten, dass die in der Fig. 5 gezeigte Leistungsaufnahme eine integrierte Leistungsaufnahme vom Öffnen bis zum Schließen des Auslaßventils 29 ist.

Falls die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 direkt vor dem unteren Totpunkt des Auslaßhubs nahe 20°CA bis 40°CA BBDC festgelegt wird, ist andererseits die Leistungsaufnahme verglichen mit derjenigen bei der mittleren Stufe des Ausdehnungshubs, das heißt nahe 100°CA BBDC, reduziert. Der innere Druck des Zylinders nahe 20°CA bis 40°CA BBDC ist außerdem kleiner als derjenige bei der mittleren Stufe des Ausdehnungshubs. Daher erreicht die Leistungsaufnahme vom Öffnen bis zum Schließen des Auslaßventils 29 den minimalen Wert nahe 20°CA bis 40°CA BBDC.

Demgemäß ist durch das Verzögern der Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 zur Nähe des unteren Totpunkts des Auslaßhubs, wenn der Verbrennungsmotor 1 zumindest in dem Hochlastbereich oder in dem hohen Drehzahlbereich arbeitet, die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismusses 31 wesentlich reduziert.

Bei diesem Ausführungsbeispiel verzögert die CPU 401 die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 zur Nähe des unteren Totpunkts des Auslaßhubs, falls eine der nachfolgend beschriebenen zwei Bedingungen erfüllt ist, während der Verbrennungsmotor 1 zumindest in dem Hochlastbereich oder in dem hohen Drehzahlbereich arbeitet. Diese zwei Bedingungen sind, dass die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 einen vorbestimmten Wert überschreitet und dass der Betrag des in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 pro Zeiteinheit einzuspeisenden Magnetisierungsstroms die Strombelastbarkeit des Kabelbündels überschreitet.

Nachfolgend wird die Leistungsaufnahmereduzierungssteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel speziell beschrieben. Die CPU 401 führt die in der Fig. 6 gezeigte Leistungsaufnahmereduzierungssteuerroutine aus. Diese Leistungsaufnahmereduzierungssteuerroutine ist in dem ROM 402 vorgespeichert und wird durch die CPU 401 bei vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt ausgeführt, zum Beispiel jedes Mal wenn der Kurbelwinkelsensor 51 ein Pulssignal abgibt.

Bei der Leistungsaufnahmereduzierungssteuerroutine bestimmt die CPU 401 zunächst die Motordrehzahl und den Abgabesignalwert, das heißt den Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsbetrag des Beschleunigungsvorrichtungsstellungssensors 43 aus dem RAM 403 bei S601.

Bei S602 bestimmt die CPU 401 des weiteren auf der Grundlage der bei S601 bestimmten Motordrehzahl und des bei S601 bestimmten Beschleunigungsvorrichtungsöffnungsbetrags, ob der Verbrennungsmotor 1 zumindest in dem Hochlastbereich oder in dem hohen Drehzahlbereich arbeitet.

Falls bei S602 bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor 1 nicht in dem Hochlastbereich oder dem hohen Drehzahlbereich arbeitet, schreitet die CPU 401 zu S607 weiter. Bei S607 steuert die CPU 401 die auslaßseitige Antriebsschaltung 31a, um die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 auf eine normale Einstellung festzulegen, und dann endet die Routine.

Falls bei S602 andererseits bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor 1 zumindest in dem Hochlastbereich oder in dem hohen Drehzahlbereich arbeitet, schreitet die CPU 401 zu S603 weiter. Bei S603 berechnet die CPU 401 die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 auf der Grundlage des Betrags des in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 einzuspeisenden Magnetisierungsstroms. Dieser Betrag wird gemäß der auslaßseitigen Magnetisierungsstrombetragssteuerroutine getrennt berechnet.

Bei S604 bestimmt die CPU 401, ob die bei S603 berechnete Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 größer ist als eine vorbestimmte maximale Leistungsaufnahme. Diese maximale Leistungsaufnahme wird durch ein Subtrahieren der Leistungsaufnahme von beliebigen Stromverbrauchseinrichtungen außer dem auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 von der Generatorkapazität des Wechselstromgenerators 61 erhalten. Diese Berechnung gibt die maximal mögliche Leistung an, die für den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 verfügbar ist.

Bei S605 bestimmt die CPU 401, ob der bei S603 berechnete Betrag des Magnetisierungsstroms des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismusses 31 die Strombelastbarkeit des Kabelbündels überschreitet.

Falls bei S604 bestimmt wird, dass die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 gleich wie oder kleiner als die vorbestimmte maximale Leistungsaufnahme ist, und falls bei S605 bestimmt wird, dass der Betrag des Magnetisierungsstroms des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 gleich wie oder kleiner als die Strombelastbarkeit des Kabelbündels ist, schreitet die CPU 401 zu S607 weiter. Bei S607 steuert die CPU 401 die auslaßseitige Antriebsschaltung 31a, um die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 auf die normale Einstellung festzulegen, und dann endet die Routine.

Falls jedoch bei S604 bestimmt wird, dass die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismusses 31 größer ist als die vorbestimmte maximale Leistungsaufnahme, oder falls bei S605 bestimmt wird, dass der Betrag des Magnetisierungsstroms des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 die Strombelastbarkeit des Kabelbündels überschreitet, schreitet die CPU 401 zu S606 weiter.

Bei S606 steuert die CPU 401 die auslaßseitige Antriebsschaltung 31a, um die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 zur Nähe des unteren Totpunkts des Auslaßhubs zu verzögern, und dann endet die Routine.

In diesem Zeitraum kann die Auslaßventilöffnungszeitgebung entweder durch einen voreingestellten festen Betrag oder durch einen variablen Betrag verzögert werden, der unter Berücksichtigung der Motordrehzahl und der maximalen Leistungsaufnahme als Parameter bestimmt wird.

In dem Fall, bei dem die Auslaßventilöffnungszeitgebung durch den variablen Betrag verzögert wird, der unter Berücksichtigung der Motordrehzahl und der maximalen Leistungsaufnahme als Parameter bestimmt wird, kann eine Regelung ausgeführt werden. Genauer gesagt kann der Verzögerungsbetrag auf der Grundlage der Leistungsaufnahme oder des Betrags des Magnetisierungsstroms nach der Verzögerung der Auslaßventilöffnungszeitgebung korrigiert werden.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuervorrichtung gemäß der Erfindung durch die CPU 401 verwirklicht, die die Leistungsaufnahmereduzierungssteuerroutine als solches ausführt.

Somit ermöglicht der Verbrennungsmotor mit einem elektromagnetischen Ventil gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Verbesserung der Zuverlässigkeit der Steuerbarkeit zum Öffnen und zum Schließen des Auslaßventils 29, während er die Leistungsaufnahme und den Betrag des Magnetisierungsstroms des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 reduziert, wenn die Leistungsaufnahme oder der Betrag des Magnetisierungsstroms des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismusses 31 die Kapazität bzw. die Belastbarkeit überschreiten, während der Verbrennungsmotor 1 zumindest in dem Hochlastbereich oder in dem hohen Drehzahlbereich arbeitet.

Durch die Reduzierung der Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 ist die maximal mögliche Leistungsaufnahme des einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 erhöht. Daher tritt kein fehlerhafter Öffnungs- und Schließvorgang des Einlaßventils 28 infolge des Leistungsmangels des einlaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 30 auf.

Außerdem ermöglicht die reduzierte Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 auch eine Reduzierung der Querschnittfläche des Kabelbündels. Dies ermöglicht eine Reduzierung des Raums zum Anbringen des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus 31 und des Kabelbündels.

Außerdem ist die Abgastemperatur beim Öffnen des Auslaßventils reduziert, wenn die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils 29 verzögert ist, während der Verbrennungsmotor 1 zumindest in dem Hochlastbereich oder in dem hohen Drehzahlbereich arbeitet, was eine Unterdrückung von Hitzeschäden der Abgassystembauteile wie zum Beispiel des Abgasreinigungskatalysators 46 ermöglicht.

Es ist zu beachten, dass bei diesem Ausführungsbeispiel der auslaßseitige elektromagnetische Antriebsmechanismus 31 dem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus der Erfindung entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel dient die Steuervorrichtung als die Steuervorrichtung der Erfindung.

Bei der Erfindung schließt der Betrag, das heißt die Leistung oder der Strom, die dem elektromagnetischen Antriebsmechanismus zugeführt werden können, zum Beispiel den Wert ein, der durch das Subtrahieren der Leistungsaufnahme von irgendeiner Stromverbrauchseinrichtung des Fahrzeugs außer dem auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus von der Generatorkapazität des Generators erhalten wird, sowie die Strombelastbarkeit der elektrischen Verdrahtung, das heißt des Kabelbündels zum elektrischen Verbinden des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus mit dem Generator. Jedoch ist der Betrag, der dem elektromagnetischen Antriebsmechanismus zugeführt werden kann, nicht auf diese Werte beschränkt, sondern er schließt all die Werte ein, die im Zusammenhang mit dem Betrag der Leistung und/oder des Stroms stehen, die dem elektromagnetischen Antriebsmechanismus zugeführt werden können.

Bei der Erfindung ist ein Beispiel für den Fall, bei dem der Verbrennungsmotor so arbeitet, dass zumindest die zum Antreiben für das Öffnen und Schließen des Auslaßventils erforderliche Leistung und/oder der Strombetrag den Betrag überschreitet, der dem elektromagnetischen Ventilzug zugeführt werden kann, derjenige Fall, bei dem der Verbrennungsmotor in dem hohen Drehzahlbereich und/oder in dem Hochlastbereich arbeitet. Der Grund dafür ist, dass in dem hohen Drehzahlbereich die Anzahl der Ventilöffnungstakte pro Zeiteinheit erhöht ist und somit die Leistungsaufnahme dementsprechend erhöht ist. Außerdem ist in dem Hochlastbereich der innere Druck des Zylinders im Allgemeinen höher als in dem Niedriglastbereich, wodurch die für jedes Öffnen des Ventils erforderliche Leistungsaufnahme erhöht ist.

Die anderen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bestimmt, ob die auf der Grundlage des Betrags des in den auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus einzuspeisenden Magnetisierungsstroms berechnete Leistungsaufnahme größer ist als der Wert, der durch das Subtrahieren der durch irgendeiner Stromverbrauchseinrichtung außer dem auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus von der Generatorkapazität des Generators, das heißt dem Wechselstromgenerator, erhalten wird. Es kann jedoch alternativ bestimmt werden, ob die Leistungsaufnahme von irgendeiner Stromverbrauchseinrichtung einschließlich des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus größer ist als die Generatorkapazität des Generators. In diesem Fall wird die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils so geändert, dass sie die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus reduziert, falls die Leistungsaufnahme der Stromverbrauchseinrichtung einschließlich des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus größer ist als die Generatorkapazität.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils so zu ändern, dass die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus reduziert ist, falls irgendeine der nachfolgend beschriebenen Bedingungen erfüllt ist, und zwar bei einer vorbestimmten Zeitgebung. Diese Bedingungen schließen Folgendes ein: Wenn der Verbrennungsmotor 1 in dem Hochlastbereich arbeitet; wenn der Verbrennungsmotor in dem hohen Drehzahlbereich arbeitet; wenn der zum Öffnen des Auslaßventils erforderliche Betrag des Magnetisierungsstroms einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet; wenn die zum Öffnen des Auslaßventils erforderliche Leistungsaufnahme einen vorbestimmten Referenzwert überschreitet; und wenn die Leistungsaufnahme von irgendeiner der vorstehend beschriebenen Stromverbrauchseinrichtungen die Generatorkapazität überschreitet. Alternativ kann die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils so geändert werden, dass die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus reduziert ist, falls irgendeine Kombination der vorstehend genannten Bedingungen erfüllt ist.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils zur Nähe des unteren Totpunkts des Auslaßhubs verzögert. Jedoch kann alternativ die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils direkt zu dem unteren Totpunkt des Auslaßhubs verzögert werden, anstatt sie zur Nähe des unteren Totpunkts des Auslaßhubs zu verzögern. Es ist zu beachten, dass die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils vorzugsweise nicht hinter dem unteren Totpunkt des Auslaßhubs verzögert wird. Der Grund für diese bevorzugte Vorgehensweise ist, dass sich der Kolben hinter dem unteren Totpunkt des Auslaßhubs in dem Zylinder nach oben bewegt. Infolgedessen wird das in dem Zylinder verbrannte Gas komprimiert, wodurch der an dem Auslaßventil in der Ventilschließrichtung wirkende Druck erhöht ist.

Es ist nur erforderlich, dass die Leistungsaufnahme des auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismusses nach dem Ändern der Öffnungszeitgebung geringer ist als vorher. Daher kann zum Beispiel die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils zur minimalen Leistungsaufnahme geändert werden, das heißt zur reduzierten Leistungsaufnahme, oder sie kann so geändert werden, dass der innere Druck des Zylinders niedriger ist als bei der gegenwärtigen Öffnungszeitgebung.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Steuervorrichtungen mit universellen Prozessoren implementiert. Es ist für einen Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass die Steuervorrichtungen unter Verwendung einer einzigen integrierten Spezialschaltung (zum Beispiel ASIC) mit einem Haupt- oder Zentralprozessorabschnitt für die gesamte Systemsteuerung und separaten Abschnitten implementiert sein können, die zum Ausführen verschiedener bestimmter Berechnungen, Funktionen und anderen Prozessen unter Steuerung des Zentralprozessorabschnitts dediziert sind. Die Steuervorrichtungen können eine Vielzahl getrennt dedizierte oder programmierbare integrierte oder andere elektronische Schaltungen oder Vorrichtungen sein (zum Beispiel festverdrahtete elektronische- oder Logikschaltungen wie zum Beispiel eine Schaltung mit diskreten Elementen oder programmierbare Logikvorrichtungen wie zum Beispiel PLD's, PLA's, PAL's oder dergleichen). Die Steuervorrichtungen können für die Anwendung mit einem universellen Computer geeignet programmiert werden, zum Beispiel ein Mikroprozessor, Mikrokontroller oder eine andere Prozessoreinrichtung (CPU oder MPU), entweder allein oder in Verbindung mit einem oder mehreren peripheren (zum Beispiel aus integrierten Schaltungen bestehenden) Daten- und Signalverarbeitungseinrichtungen. Im Allgemeinen kann jede beliebige Vorrichtung oder Baugruppe von Vorrichtungen als die Steuerungsvorrichtung verwendet weiden, sofern ein endlicher Automat die hierin beschriebenen Prozeduren implementieren kann. Eine verteilte Verarbeitungsarchitektur kann für eine maximale Daten/Signal-Verarbeitungsfähigkeit und Geschwindigkeit verwendet werden.

Wahrend die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele oder Aufbauten beschränkt ist. Im Gegenteil, die Erfindung soll verschiedene Abwandlungen und äquivalente Aufbauten abdecken. Während die verschiedenen Bauteile der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand von Beispielen in verschiedenen Kombinationen und Aufbauten gezeigt sind, sind zusätzlich andere Kombinationen und Aufbauten einschließlich mehrerer, weniger oder eines einzigen Bauteils ebenfalls innerhalb des Umfangs der Erfindung.

Ein Verbrennungsmotor und ein Verfähren können eine zum Öffnen eines auslaßseitigen elektromagnetischen Ventils (28) erforderliche Leistungsaufnahme bei einer vorbestimmten Bedingung reduzieren. Dieser Verbrennungsmotor hat einen elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus (31), der ein Öffnen und Schließen eines Auslaßventils (28) des Verbrennungsmotors steuert, wobei eine als Reaktion auf eine Einspeisung eines Magnetisierungsstroms erzeugte elektromagnetische Kraft genutzt wird, und eine Steuervorrichtung (20) zum Steuern einer Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (28) bei einer vorbestimmten Bedingung, um so die Leistungsaufnahme des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismusses (31) zu reduzieren. Auf diese Weise kann durch das Steuern der Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (28) bei der vorbestimmten Bedingung die zum Antreiben für das Öffnen des Auslaßventils (28) erforderliche Leistungsaufnahme reduziert werden.

Claims (12)

1. Verbrennungsmotor, der mit einem elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus (31) für eine Steuerung zum Öffnen und Schließen eines Auslaßventils (29) des Verbrennungsmotors versehen ist, wobei eine durch Einspeisung eines Magnetisierungsstroms erzeugte elektromagnetische Kraft genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor eine Steuervorrichtung (20) zum Steuern einer Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (29) bei einer vorbestimmten Bedingung aufweist, um eine Leistungsaufnahme des elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus (31) zu reduzieren.

2. Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (20) die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (29) so steuert, dass die Leistungsaufnahme reduziert ist, wenn ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors zumindest in einem hohen Drehzahlbereich oder in einem Hochlastbereich ist.

3. Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (20) die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (29) so steuert, dass die Leistungsaufnahme reduziert ist, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
die zum Öffnen des Auslaßventils (29) erforderliche Leistungsaufnahme überschreitet einen ersten Referenzwert,
die Leistungsaufnahme einer Stromverbrauchseinrichtung eines von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs überschreitet einen zweiten Referenzwert; und
ein zum Öffnen des Auslaßventils (29) erforderlicher Betrag des Magnetisierungsstroms überschreitet einen dritten Referenzwert.

4. Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (20) die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (29) so steuert, dass die Leistungsaufnahme reduziert ist, wenn ein Betriebszustand des Verbrennungsmotors zumindest in einem hohen Drehzahlbereich oder in einem Hochlastbereich ist, und wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist:
eine zum Öffnen des Auslaßventils (29) erforderliche Leistungsaufnahme überschreitet einen ersten Referenzwert;
eine Leistungsaufnahme einer elektrischen Last eines von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs überschreitet einen zweiten Referenzwert; und
ein zum Öffnen des Auslaßventils (29) erforderlicher Betrag des Magnetisierungsstroms überschreitet einen dritten Referenzwert.

5. Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuervorrichtung (20) bestimmt, ob die zum Öffnen des Auslaßventils (29) erforderliche Leistungsaufnahme einen ersten Referenzwert überschreitet, ob die Leistungsaufnahme einer Stromverbrauchseinrichtung eines von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs einen zweiten Referenzwert überschreitet, und ob ein zum Öffnen des Auslaßventils (29) erforderlicher Betrag des Magnetisierungsstroms einen dritten Referenzwert überschreitet oder nicht, und dass
die Steuervorrichtung (20) die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (29) so steuert, dass die Leistungsaufnahme reduziert ist, wenn zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: Die zum Öffnen des Auslaßventils (29) erforderliche Leistungsaufnahme überschreitet den ersten Referenzwert; die Leistungsaufnahme der Stromverbrauchseinrichtung des Fahrzeugs überschreitet den zweiten Referenzwert; und der zum Öffnen des Auslaßventils (29) erforderliche Betrag des Magnetisierungsstroms überschreitet den dritten Referenzwert.

6. Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der erste Referenzwert durch ein Subtrahieren einer Leistungsaufnahme der Stromverbrauchseinrichtung des Fahrzeugs außer dem auslaßseitigen elektromagnetischen Antriebsmechanismus (31) von der Kapazität eines Generators (61) erhalten wird.

7. Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der zweite Referenzwert die Kapazität eines Generators (61) ist.

8. Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der dritte Referenzwert eine Strombelastbarkeit einer elektrischen Verdrahtung ist, die den elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus (31) mit einem Generator (61) elektrisch verbindet.

9. Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuervorrichtung (20) bei einer vorbestimmten Bedingung die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (29) so steuert, dass ein Zylinderinnendruck niedriger ist als bei einer Öffnungszeitgebung in dem gegenwärtigen Zustand.

10. Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Steuervorrichtung (20) bei den vorbestimmten Bedingungen die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (29) zur Nähe eines unteren Totpunkts eines Auslaßhubs verzögert.

11. Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 10, wobei die Steuervorrichtung (20) die Öffnungszeitgebung des Auslaßventils (29) zu dem Punkt vor dem unteren Totpunkt des Auslaßhubs verzögert.

12. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Bestimmen, ob vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind, und
Steuern einer Öffnungszeitgebung eines Auslaßventils (29), wenn die vorbestimmten Bedingungen erfüllt sind, um eine Leistungsaufnahme eines elektromagnetischen Ventilantriebsmechanismus (31) zu reduzieren, der ein Auslaßventil öffnet.