DE102004005751A1

DE102004005751A1 - Steuerung eines Verbrennungsmotors während der Änderung zweier Laufmodi mit unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen sowie Kraftstoff-Luftverhältnissen

Info

Publication number: DE102004005751A1
Application number: DE200410005751
Authority: DE
Inventors: Kazuhisa Toyota Mogi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: DE102004005751B4; JP3885740B2; JP2004239175A

Abstract

Schaffung einer Technik, welche es ermöglicht, eine anormale Verbrennung wie z. B. Klopfen sowie schnelle Erhöhungen des Ausgangsdrehmoments während Änderungen des Laufmodus zu verhindern. Ein Verbrennungsmotor weist einen ersten Laufmodus auf, in welchem der Motor mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und einem relativ hohen Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird, und einen zweiten Laufmodus, in welchem der Motor mit einem relativ niedrigen Verdichtungsverhältnis und einem relativ niedrigen Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird. Bei einem Wechsel von dem ersten Laufmodus auf den zweiten Laufmodus wird die Betriebsweise des Einlassventils in solch einer Weise eingestellt, dass die Einlassluftmenge zu Beginn der Änderung des Laufmodus geringer als die Einlassluftmenge vor der Änderung des Laufmodus ist, um das Kraftstoff-Luftverhältnis zu Beginn der Änderung des Laufmodus schrittweise zu reduzieren. Während der nachfolgenden Änderung des Laufmodus wird das Verdichtungsverhältnis fortlaufend reduziert und die Betriebsweise des Einlassventils in solch einer Weise eingestellt, dass die Lufteinlassmenge allmählich zunimmt und die Kraftstoffversorgungsmenge ebenfalls fortlaufend zunimmt.

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis.
Beschreibung des Stands der Technik
In letzter Zeit wurden verschiedene Mechanismen zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren vorgeschlagen. Obwohl bei einem hohen Verdichtungsverhältnis die Leistung wirksam erzielt werden kann, besteht die Neigung zum Auftreten von Klopfen. Das Verdichtungsverhältnis wird daher entsprechend dem Laufzustand verstellt. Insbesondere wenn die Belastung des Verbrennungsmotors gering ist (d.h. geringe Beschleunigung), ist ein Verdichtungsverhältnis hoch, da das Auftreten von Klopfen weniger wahrscheinlich ist. Wenn auf der anderen Seite die Belastung des Verbrennungsmotors hoch ist (d.h. hohe Beschleunigung), ist das Verdichtungsverhältnis niedrig, da die Neigung zum Auftreten von Klopfen besteht.

Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung S63-159642 offenbart eine Technik, in welcher der Verbrennungsmotor mit einem hohen Verdichtungsverhältnis und magerem Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird (wenn des Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemischs höher ist als das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis), wenn die Belastung des Verbrennungsmotors gering ist, und der Motor mit einem niedrigen Verdichtungsverhältnis und fettem Kraftstoff-Luftverhältnis betrie ben wird (wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemischs niedriger als das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis ist), wenn die Belastung des Verbrennungsmotors hoch ist. Klopfen neigt dann aufzutreten, wenn eine Änderung von einem Laufmodus, in welchem der Motor mit einem hohen Verdichtungsverhältnis und magerem Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird, auf einen anderen Laufmodus, in welchem der Motor mit einem geringen Verdichtungsverhältnis und fettem Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird, erfolgt. Mit dieser Technik kann ein Klopfen durch gleichzeitige schrittweise Änderungen des Verdichtungsverhältnisses und des Kraftstoff-Luftverhältnisses verhindert werden. Obwohl schlagartige Senkungen des Kraftstoff-Luftverhältnisses (d.h., eine schlagartige Veränderung auf ein fettes Verhältnis) zu schlagartigen Erhöhungen des Ausgangsdrehmoments führen können, werden die Unterschiede (Änderungen) des Niveaus des Ausgangsdrehmoments während Änderungen des Laufmodus mit dieser Technik durch die schrittweisen Senkungen des Verdichtungsverhältnisses mit gleichzeitigen Senkungen des Kraftstoff-Luftverhältnisses gemildert.

Es ist jedoch schwierig, das Verdichtungsverhältnis und das Kraftstoff-Luftverhältnis gleichzeitig zu ändern. Unregelmäßigkeiten im Zeitablauf der Änderungen können eine schlechte Verbrennung nach sich ziehen. Insbesondere können Verzögerungen bei den Änderungen des Verdichtungsverhältnisses in einer anormalen Verbrennung wie z.B. Klopfen resultieren, da während solcher Verzögerungen der Motor mit einem hohen Verdichtungsverhältnis und fettem Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird. Plötzliche Zunahmen des Ausgangsdrehmoments, welche durch plötzliche Abnahmen des Kraftstoff-Luftverhältnisses verursacht werden, können durch schrittweise Absenkung des Verdichtungsverhältnisses gemildert werden, jedoch sind die Unterschiede (Änderungen) des Niveaus des Ausgangsdrehmoments relativ groß.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die obigen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Technik zu schaffen, welche in der Lage ist, das Auf treten einer anormalen Verbrennung wie z.B. Klopfens sowie schnelle Erhöhungen des Ausgangsdrehmoments während Änderungen des Laufmodus zu verhindern.

Mindestens ein Teil dieser, sowie weitere damit verbundene Ziele werden durch eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 erreicht. Die Vorrichtung ist ein Verbrennungsmotor mit: einer Verstellvorrichtung für das Verdichtungsverhältnis, die einen Verbrennungsraum aufweist und das Verdichtungsverhältnis durch Änderung des Volumens des Verbrennungsraums verstellt; einem variablen Ventilbetätigungssystem, welches ein Ventil aufweist, und in der Lage ist, eine Lufteinlassmenge in den Verbrennungsraum durch Einstellung der Betriebsweise des Ventils einzustellen; einer Kraftstoffversorgung, welche den Verbrennungsraum mit Kraftstoff versorgt; und einer Steuereinheit, welche Laufzustände des Verbrennungsmotors erfasst und die Verstellvorrichtung für das Verdichtungsverhältnis, das variable Ventilbetätigungssystem, und die Kraftstoffversorgung entsprechend dem erfassten Ergebnis steuert. Der Verbrennungsmotor weist einen ersten Laufmodus, in welchem der Verbrennungsmotor mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und einem relativ hohen Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird, und einem zweiten Laufmodus auf, in welchem der Verbrennungsmotor mit einem relativ niedrigen Verdichtungsverhältnis und einem relativ niedrigen Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird. Wenn die Steuereinheit entsprechend dem erfassten Ergebnis von dem ersten Laufmodus auf den zweiten Laufmodus wechselt, (i) steuert dieser zumindest das variable Ventilbetätigungssystem, um die Betriebsweise des Ventils in solch einer Weise einzustellen, dass die Einlassluftmenge zu Beginn der Änderung des Laufmodus kleiner als die Einlassluftmenge vor der Änderung des Laufmodus ist, um das Kraftstoff-Luftverhältnis zu Beginn der Änderung des Laufmodus schrittweise zu reduzieren. Die Steuereinheit (ii) steuert, während der Änderung des Laufmodus, nachdem das Kraftstoff-Luftverhältnis reduziert worden ist, die Verstellvorrichtung für das Verdichtungsverhältnis, um das Verdichtungsverhältnis allmählich zu senken, steuert das variable Ventilbetätigungssystem, um die Betriebsweise des Ventils in solch einer Weise einzustellen, dass die Lufteinlassmenge allmählich zunimmt, und steuert die Kraftstoffversorgung, um eine Kraftstoffversorgungsmenge allmählich zu erhöhen.

In dieser Vorrichtung wird das Kraftstoff-Luftverhältnis zuerst schrittweise zu Beginn der Änderung des Laufmodus reduziert, wenn von dem ersten auf den zweiten Laufmodus gewechselt wird. Zu Beginn der Änderung des Laufmodus wird der Motor daher mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis betrieben und das Kraftstoff-Luftverhältnis gesenkt. Da das Kraftstoff-Luftverhältnis durch Senkung der Einlassluftmenge jedoch geändert wird, ist die Gemischmenge zu Beginn der Änderung des Laufmodus relativ gering. Eine abnormale Verbrennung wie z.B. Klopfen kann demzufolge zu Beginn der Änderung des Laufmodus verhindert werden, ebenso wie eine plötzliche Erhöhung des Ausgangsdrehmoments verhindert werden kann. Das Verdichtungsverhältnis wird während der nachfolgenden Änderung des Laufmodus allmählich geändert. Zu diesem Zeitpunkt werden die Einlassluftmenge und die Kraftstoffversorgungsmenge allmählich erhöht, wodurch sich die Gemischmenge allmählich erhöht. Demzufolge kann eine anormale Verbrennung wie z.B. Klopfen verhindert werden, sowie können plötzliche Erhöhungen des Ausgangsdrehmoments während der Änderung des Laufmodus verhindert werden.

Es ist wünschenswert, dass das relativ hohe Kraftstoff-Luftverhältnis höher als das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis ist, und das relativ niedrige Kraftstoff-Luftverhältnis im wesentlichen dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis entspricht.

Dies ermöglicht eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs während des ersten Laufmodus, und eine Verbesserung des Ausgangsdrehmoments während des zweiten Laufmodus.

In der obigen Vorrichtung ist es wünschenswert, dass das Ventil ein Einlassventil ist, und die Steuereinheit in der Lage ist, die Schließsteuerzeit des Einlassventils zu ändern, um das momentane Verdichtungsverhältnis zu verstellen, das momentane Verdichtungsverhältnis zu Beginn der Änderung des Laufmodus niedriger als das momentane Verdichtungsverhältnis vor der Änderung des Laufmodus ist, und das momentane Verdichtungsverhältnis während der Änderung des Laufmodus während der Senkung des Verdichtungsverhältnisses allmählich erhöht wird.

Das momentane Verdichtungsverhältnis ist hier das Verhältnis zwischen dem Volumen des Verbrennungsraumes, wenn die Einlassventile geschlossen werden und dem Minimalvolumen des Verbrennungsraumes.

Die Änderung des gegenwärtigen Verdichtungsverhältnisses auf diese Weise ermöglicht eine Senkung der Einlassluftmenge zu Beginn der Änderung des Laufmodus, und ermöglicht eine allmähliche Erhöhung der Einlassluftmenge während der nachfolgenden Änderung des Laufmodus. Ein Klopfen während der Änderung des Laufmodus kann effektiv verhindert werden, da das Gemisch in den Verbrennungsraum keiner kraftvollen Verdichtung unterzogen wird.

Die vorliegende Erfindung kann daher in verschiedenen Ausführungsformen wie z.B. Verbrennungsmotoren, beweglichen Körpern, Steuervorrichtungen und Steuerverfahren zur Steuerung von Verbrennungsmotoren, Computerprogrammen zur Durchführung von Funktionen von Steuervorrichtungen, Aufnahmemedien, auf welchen die Computerprogramme aufgenommen bzw. gespeichert werden, sowie Datensignale inklusive Computerprogrammen, welche in Trägerwellen realisiert sind, realisiert werden.

Diese und andere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlicher werden.
Es zeigt
1 eine schematische Darstellung der Anordnung eines Otto-Motors;
2 ein Flussdiagramm, welches die Steuerung des Motors schematisch darstellt;
3 ein Kennfeld, welches Ziel-Verdichtungsverhältnisse und Ziel-Kraftstoff-Luftverhältnisse entsprechend den Laufzuständen darstellt;
4a bis 4f schematisch die Details der Steuerung während einer Änderung des Laufmodus in einem vergleichbaren Beispiel;
5 ein Flussdiagramm des Verfahrens bei einer Änderung des Laufmodus in der vorliegenden Erfindung,
6a bis 6g detailliert die Details der Steuerung während einer Änderung des Laufmodus in der vorliegenden Erfindung; und
7 die spezifische Betriebsweise des Einlassventils in den Zeiträumen Ta, Tb und Tc in 6.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
A. Motoranordnung: Die Ausführung der vorliegenden Erfindung wird im Rahmen der bevorzugten Ausführungsformen erörtert. 1 ist eine schematische Darstellung der Anordnung eines Otto-Motors 100. Der Motor dieser Ausführungsform ist in einem Fahrzeug montiert.
Der Motor 100 enthält einen Motorkörper 10, und der Motorkörper 10 weist einen Zylinderkopf 20 und einen Zylinderblock 30 auf.
Der Zylinderblock 30 weist einen oberen Block 31 auf, welcher als ein Zylinder wirkt, und einen unteren Block 32, welcher als ein Kurbelgehäuse wirkt. Ein sich auf und ab bewegender Kolben 41 befindet sich in dem Zylinder. Eine drehende Kurbelwelle 43 befindet sich in dem Kurbelgehäuse. Der Kolben 41 und die Kurbelwelle 43 sind durch ein Pleuel 42 verbunden. Diese Anordnung wandelt die Hin- und Her-Bewegung des Kolbens 41 in die Drehung der Kurbelwelle 43 um. Der von dem Zylinderkopf 20, dem Zylinderblock 30 und dem Kolben 41 umgebene Raum bildet einen Verbrennungsraum.
Ein Stellglied 33 zur Auf- und Abbewegung des oberen Blocks 31 relativ zu dem unteren Block 32 befindet sich zwischen dem oberen Block 31 und dem unteren Block 32. Wenn der obere Block 31 nach oben bewegt wird, bewegt sich auch der Zylinderkopf 20 nach oben. Das Volumen des Verbrennungsraums nimmt zu diesem Zeitpunkt zu, und das Verdichtungsverhältnis nimmt daher ab. Wenn umgekehrt der obere Block 31 nach unten bewegt wird, bewegt sich der Zylinderkopf 20 ebenfalls nach unten. Das Volumen des Verbrennungsraums nimmt zu diesem Zeitpunkt ab, und das Verdichtungsverhältnis nimmt daher zu. Das Verdichtungsverhältnis wird durch Vb/Vt ausgedrückt, wobei Vb das Maximalvolumen des Verbrennungsraums, wenn sich der Kolben an dem unterem Totpunkt befindet ist, und Vt das Minimalvolumen des Verbrennungsraums, wenn sich der Kolben an dem oberen Totpunkt befindet ist.
Ein Einlasskanal 23 und ein Auslasskanal 24 sind in dem Zylinderkopf 20 gebildet. Ein Einlassventil 21 ist in dem Einlasskanal 23 angeordnet, und ein Auslassventil 22 ist in dem Auslasskanal 24 angeordnet. Das Einlassventil 21 und das Auslassventil 22 werden jeweils durch die Ventilstellmechanismen (Kurbelmechanismen) 25 und 26, welche entsprechend der Auf- und Abbewegung des Kolbens 41 arbeiten, angetrieben bzw. angesteuert. Der Ventilstellmechanismus 25 zum Antrieb des Einlassventils 21 ist ein variabler Ventilstellmechanismus.
Ein Einlassrohr 50 ist mit dem Einlasskanal 23 verbunden, und ein Auslassrohr 58 ist mit dem Auslasskanal 24 verbunden. Das Einlassrohr 50 ist mit einem Drosselklappenventil 52 und einem Kraftstoffeinspritzungsventil 55 ausgestattet. Von der stromaufwärtigen Seite des Einlassrohrs 50 wird durch einen Luftfilter 51 Luft zugeführt. Das durch ein elektrisches Stellglied 53 gesteuerte Drosselklappenventil 52 gleicht die in den Verbrennungsraum geführte Luftmenge ab. Das Kraftstoffeinsprit zungsventil 55 sprüht von einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) versorgten Kraftstoff (Benzin) in den Einlasskanal 23. Das Kraftstoffluftgemisch wird somit hergestellt. Nachdem das Gemisch in den Verbrennungsraum gelangt ist, wird es durch einen elektrischen Funken von einer Zündkerze 27 verbrannt. Das der Verbrennung folgende Abgas wird aus dem Verbrennungsraum ausgestoßen.
Der Motor 100 weist zudem eine elektronische Steuereinheit (ECU) 60 zur Steuerung des Motors als Ganzem auf. Die ECU 60 umfasst eine CPU, ROM, RAM, und eine Eingabe/Ausgabeschaltung, welche gegenseitig durch Busse verbunden sind. Die ECU 60 ist mit dem Kurbelwinkelsensor 61, der sich an der Kurbelwelle 43 befindet, einem Beschleunigungssensor 62, der sich an dem Gaspedal befindet, einem Einlassdrucksensor 56, der sich an dem Einlassrohr 50 befindet, verbunden. Die ECU 60 steuert aufgrund der von den Sensoren erfassten Ergebnissen das Stellglied 33, den variablen Ventilstellmechanismus 25, die Zündkerze 27, und das Kraftstoffeinspritzungsventil 55.
Der Motorkörper 10 dieser Ausführungsform entspricht die Verstellvorrichtung für das Verdichtungsverhältnis der vorliegenden Erfindung. Das Einlassventil 21 und der variable Ventilstellmechanismus 25 entspricht dem variablen Ventilbetätigungssystem der vorliegenden Erfindung, und das Kraftstoffeinspritzventil 55 entspricht dem Kraftstoffversorger der vorliegenden Erfindung. Die ECU 60, der Kurbelwinkelsensor 61 und der Beschleunigungssensor 62 entsprechen der Steuereinheit der vorliegenden Erfindung.
B. Motorsteuerung: 2 ist ein Flussdiagram, welches die Steuerung des Motors schematisch darstellt. Die ECU 60 führt die Verfahren der Schritte S101 und S102 wiederholt durch.
In Schritt S101 werden die Laufzustände des Motors erfasst. Die ECU 60 erfasst insbesondere die Motordrehzahl und das erforderliche Drehmoment als Laufzustände. Die Motordrehzahl wird aufgrund des erfassten Ergebnisses des Kurbelwinkelsensors 61 bestimmt, und das erforderliche Drehmoment wird aufgrund des erfassten Ergebnisses des Beschleunigungssensors 62 bestimmt.
In Schritt S102 werden aufgrund der in Schritt S101 erfassten Laufzustände die verschiedenen Steuerungen durchgeführt.
In Schritt S102a wird das Verdichtungsverhältnis gesteuert. Die ECU 60 bestimmt aufgrund der erfassten Laufzustände insbesondere das Zielverdichtungsverhältnis (Motordrehzahl und erforderliches Drehmoment). Die ECU 60 setzt ebenfalls das Motorverdichtungsverhältnis auf das Zielverdichtungsverhältnis durch Ansteuerung des Stellglieds 33 fest.
In Schritt S102b wird das Kraftstoff-Luftverhältnis gesteuert. Die ECU 60 bestimmt aufgrund der erfassten Laufzustände insbesondere das Ziel-Kraftstoff-Luftverhältnis (Motordrehzahl und erforderliches Drehmoment).
Die Steuerung des Kraftstoff-Luftverhältniss umfasst die Betriebsweise des Einlassventils (Schritt S102b1) und der Steuerung der Kraftstoffeinspritzung (Schritt S102b2). Die Betriebsweise des Einlassventils wird zur Einstellung der Lufteinlassmenge in dem Verbrennungsraum gesteuert. Die ECU 60 steuert insbesondere den variablen Ventilstellmechanismus 25 zur Einstellung des Betriebs des Einlassventils 21, wodurch die Einstellung der gegenwärtigen Lufteinlassmenge in den Verbrennungsraum ermöglicht wird. Die "Einlassluftmenge" bedeutet hier die in dem Verbrennungsraum während dem Verdichtungstakt zu verdichtende Luftmenge. Die Steuerung des Einlassventilbetriebs ist unten im weiteren Detail beschrieben.
Die Einlassluftmenge wird aufgrund der Erfassungsergebnisse des Einlassdrucksensors 56 bestimmt. Die Menge der Kraftstoffversorgung basiert auf dem Ziel-Kraftstoff-Luftverhältnis und der Einlassluftmenge. In dieser Ausführungsform sind die pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoffmenge und der Kraftstoffeinspritzungsbeendigungszeitpunkt vorbestimmt. Die Menge der Kraftstoffversorgung wird somit durch Einstellung des Kraftstoffeinspritzungsstartzeitpunkts geändert. Kraftstoff wird durch das Kraftstoffeinspritzungsventil 55 zu dem geeigneten Zeitpunkt basierend auf den von dem Kurbelwinkelsensor 61 erfassten Ergebnisse eingespritzt.
Das obige Zielverdichtungsverhältnis und Ziel-Kraftstoff-Luftverhältnis werden unter Verwendung eines in dem ROM der ECU 60 gespeicherten Kennfeld bestimmt. 3 stellt schematisch ein Kennfeld dar, welches Zielverdichtungsverhältnisse und Ziel-Kraftstoff-Luftverhältnise entsprechend den Laufzuständen zeigt. Wie in dieser Ausführungsform dargestellt, ist unter der Bedingung, dass das erforderliche Drehmoment relativ niedrig ist, das Zielverdichtungsverhältnis relativ hoch und das Ziel-Kraftstoff-Luftverhältnis ebenfalls relativ hoch (mageres Kraftstoff-Luftverhältnis) (erster Laufmodus). Unter der Bedingung, dass das erforderliche Drehmoment relativ hoch ist, ist das Zielverdichtungsverhältnis relativ niedrig und das Ziel-Kraftstoff-Luftverhältnis ebenfalls relativ niedrig (stöchiometrisches Kraftstoff-Luftverhältnis) (zweiter Laufmodus).
Das Kennfeld in 3 kann verwendet werden, den Motor bei einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis zu betreiben, während das Auftreten von Klopfen verhindert werden kann. D.h. Klopfen neigt dann aufzutreten, wenn die Belastung des Motors hoch ist. Das Klopfen kann durch Senkung des Verdichtungsverhältnisses verhindert werden. In dem Kennfeld in 3 ist daher das Zielverdichtungsverhältnis, wenn die Belastung des Motors hoch ist, niedrig. Das Kennfeld in 3 kann zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs verwendet werden, da wenn die Belastung des Motors gering ist der Motor mit einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird. Umgekehrt kann das Ausgangsdrehmoment verbessert werden, da der Motor wenn die Belastung des Motors hoch ist mit dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird.
In Schritt S102c (2) wird der Zündzeitpunkt entsprechend den erfassten Laufzuständen gesteuert. In dieser Ausführungsform wird der Zündzeitpunkt unter Verwendung eines Kennfeldes bestimmt, welches die Zielzündzeitpunkte entsprechend den Laufzuständen zeigt, welche in dem ROM der ECU 60 gespeichert sind. Aufgrund der erfassten Ergebnisse des Kurbelwinkelsensors 61, werden zum geeigneten Zeitpunkt durch die Zündkerze 27 Zündfunken produziert.
C. Steuerung während Änderung des Laufmodus: Bei einem Wechsel von dem ersten auf den zweiten Laufmodus kann es zu einer anormalen Verbrennung wie z.B. Klopfen kommen. Diese Ausführungsform wurde daher entwickelt, während einem Wechsel des Laufmodus Klopfen zu verhindern. Bevor jedoch die Details einer solchen Steuerung während dem Wechsel des Laufmodus was die vorliegende Erfindung angeht beschrieben werden, werden die Details einer solchen Steuerung im Rahmen eines vergleichbaren Beispiels beschrieben werden.
4a bis 4f stellen die Details einer Steuerung während einem Wechsel des Laufmodus eines vergleichbaren Beispiels dar. Die Steuerung wird geführt, wenn das erforderliche Drehmoment zunimmt und die Laufzustände von Punkt Ca zu Punkt Cc in dem Kennfeld in 3 geändert werden.
4a zeigt die Veränderungen in dem erforderlichen Drehmoment. 4b zeigt die Änderungen in dem Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemischs, und 4c und 4d zeigen jeweils die Änderungen in der Lufteinlassmenge und der Kraftstoffversorgungsmenge. 4e zeigt die Änderungen in dem Verdichtungsverhältnis. 4f zeigt die Änderungen in dem Ausgangsdrehmoment.
Wenn das erforderliche Drehmoment relativ niedrig ist, ist wie in 4a gezeigt in dem Zeitraum Ta, das Kraftstoff-Luftverhältnis (mageres Kraftstoff-Luftverhältnis) relativ hoch und das Verdichtungsverhältnis, wie in 4b und 4d gezeigt, ebenfalls relativ hoch. D.h. in dem Zeitraum Ta läuft der Motor wie in 3 gezeigt in dem ersten Laufmodus. Wenn das erforderliche Drehmoment plötzlich zum Zeitpunkt t1 zunimmt, ändern sich das Kraftstoff-Luftverhältnis und das Verdichtungsverhältnis schrittweise. Insbesondere im Zeitraum Tc, wenn das erforderliche Drehmoment relativ hoch ist, ist das Kraftstoff-Luftverhältnis relativ niedrig (stöchiometrisches Kraftstoff- Luftverhältnis) und das Verdichtungsverhältnis ebenfalls relativ niedrig. D.h. in Zeitraum Tc läuft der Motor wie in 3 gezeigt im zweiten Laufmodus.
Wie in 4b gezeigt, wird das Kraftstoff-Luftverhältnis schrittweise geändert, um den Ausstoß von Stickstoffoxid (NOx) zu verhindern. D.h. der NOx-Ausstoß ist am höchsten, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis geringfügig höher als das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis ist (wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis etwa 16 beträgt). In diesem Beispiel wird das Kraftstoff-Luftverhältnis daher schrittweise von einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis (im Beispiel etwa 22) auf das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis (etwa 14,7) geändert. Während der Verbrennung mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis entspricht, kann es ebenfalls zu einem Klopfen kommen. Deshalb wird das Verdichtungsverhältnis in dem vergleichbaren Beispiel zur gleichen Zeit schrittweise gesenkt, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis schrittweise geändert wird.
Wenn das erforderliche Drehmoment schnell zunimmt, nimmt die Drosselklappenöffnung schnell zu (4a). Zu diesen Zeitpunkt steigt, wie in 4c gezeigt, die Lufteinlassmenge schnell an. Die Kraftstoffversorgungsmenge steigt wie in 4d gezeigt schnell an, um das Kraftstoff-Luftverhältnis (d.h. das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis) nach der Änderung des Laufmodus zu erreichen. Demzufolge steigt wie in 4f gezeigt das Ausgangsdrehmoment schnell an.
In dem vergleichbaren Beispiel kann ein Klopfen verhindert werden, da das Kraftstoff-Luftverhältnis und das Verdichtungsverhältnis gleichzeitig schrittweise geändert werden. Schrittweise Anderungen des Kraftstoff-Luftverhältnisses resultieren jedoch in einer schnellen Erhöhung des Ausgangsdrehmoments und daher in einem Fahrbarkeitsverlust. Eine schnelle Zunahme des Ausgangsdrehmoments verursacht durch eine schnelle Abnahme des Kraftstoff-Luftverhältnisses (d.h. schnelle Veränderung auf fettes Verhältnis) in dem vergleichbaren Beispiel wird durch schrittweise Senkung des Verdichtungsverhältnisses mit gleichzeitigen Änderungen des Kraftstoff- Luftverhältnisses gemildert. Die Unterschiede in dem Niveau des Ausgangsdrehmoments (Variation der Änderung) sind selbstverständlich relativ groß.
Das Kraftstoff-Luftverhältnis und das Verdichtungsverhältnis werden in dem vergleichbaren Beispiel schrittweise gleichzeitig geändert, solche Änderungen sind aber gewöhnlich schwierig. D.h. der Zeitablauf, in welchem das Kraftstoff-Luftverhältnis und das Verdichtungsverhältnis geändert werden, ist gewöhnlich ungleich. In solchen Fällen ist es schwierig eine normale Verbrennung aufrechtzuerhalten.
Insbesondere, wenn die Änderung des Verdichtungsverhältnisses verzögert wird, wird die Verbrennung mit einem hohen Verdichtungsverhältnis und einem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis während der Verzögerung durchgeführt, was eine anormale Verbrennung wie z.B. Klopfen zur Folge hat. Obwohl Klopfen durch drastische Verlängerung des Zündzeitpunktes verhindert werden kann, hat dies einen hohen Kraftstoffverbrauch zur Folge. Wenn umgekehrt die Änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses verzögert wird, wird die Verbrennung mit einem niedrigen Verdichtungsverhältnis und einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis während der Verzögerung durchgeführt, was eine Fehlzündung oder schlechte Abgasemission zur Folge hat.
Es sollte beachtet werden, dass es gewöhnlich schwierig ist, schnelle Änderungen des Verdichtungsverhältnisses durchzuführen. Ein großdimensioniertes Stellglied kann verwendet werden, um schnelle Änderungen des Verdichtungsverhältnisses entsprechend den Änderungen des Laufzustandes vorzunehmen. Zum Antrieb des großdimensionierten Stellgliedes wird jedoch beträchtliche Energie benötigt, was einen hohen Kraftstoffverbrauch zur Folge hat.
In der vorliegenden Ausführungsform werden eine anormale Verbrennung wie z.B. Klopfen und schnelle Änderungen des Ausgangsdrehmoments während Änderungen des Laufmodus verfahrenstechnisch verhindert. Insbesondere wenn der Laufmodus geändert wird, wird das Verdichtungsverhältnis über einen relativ langen Zeitraum geändert, und das Einlassventil wird betätigt um die Einlassluftmenge einzustellen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Einlassluftmenge durch Anderung der Einlassventilphase abgeglichen. Wie im Laufe der Beschreibung ersichtlich werden wird, setzt der variable Ventilstellmechanismus 25 der vorliegenden Ausführungsform ein variables Ventilsteuerzeitverfahren ein. In diesem Verfahren werden die Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 21 durch Änderung der Kurbelphasen geändert.
5 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens bei Änderung des Laufmodus der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt das spezifische Verfahren für Schritt S102 (2) zur Änderung des Laufmodus mit Schwerpunkt auf den Änderungen des Kraftstoff-Luftverhältnisses und des Verdichtungsverhältnisses. D.h. das Verfahren in 5 wird durchgeführt, wenn eine Erhöhung des erforderlichen Drehmoments in Schritt S101 in 2 erfasst und der Laufmodus in Schritt S102 geändert wird.
6a bis 6g stellen die Details der Steuerung während einer Änderung des Laufmodus der vorliegenden Ausführungsform schematisch dar. 6a bis 6f entsprechen 4a bis 4f. 6g zeigt die Änderungen der Einlassventilphasen. Es sollte beachtet werden, dass 6a und 6b gleich wie 4a und 4b sind.
In Schritt S201 in 5 wird das Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemischs schrittweise von einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis auf das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis geändert. Wie in 6g gezeigt, wird dies durch schrittweise Änderung der Einlassventilphase zur Verzögerung der Seite des Winkels erreicht. Die Einlassventilphase wird insbesondere geändert, so dass die Lufteinlassmenge schrittweise reduziert wird (6c), was zur Folge hat, dass das Gemisch dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis entspricht. D.h. in der vorliegenden Ausführungsform wird die Kraftstoffversorgungsmenge während der Änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses, wie in 6d dargestellt, nicht geändert. Das Verdichtungsverhältnis wird des weiteren während der Änderung des Kraftstoff-Luftverhältniss, wie in 6e dargestellt, nicht geändert. Die Verbrennung wird daher mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und stöchiometrischem Kraftstoff-Luftverhältnis unmittelbar nach Änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Gemischmenge jedoch wenn die Lufteinlassmenge gesenkt wird, gesenkt. Eine anormale Verbrennung wie z.B. Klopfen und schnelle Erhöhung des Ausgangsdrehmoments aufgrund einer schnellen Senkung des Kraftstoff-Luftverhältnisses werden daher während der Änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses verhindert.
In Schritt S202 in 5 wird das Verdichtungsverhältnis wie in 6e gezeigt allmählich gesenkt. In Schritt S203 wird die Gemischmenge allmählich erhöht. Insbesondere wird die Einlassventilphase allmählich auf die Seite des Vorzugswinkels ( 6g) verschoben, so dass die Einlassluftmenge allmählich erhöht wird (6c). Die Kraftstoffversorgungsmenge wird allmählich erhöht, so dass das Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemischs an dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis gehalten wird (6d). Wenn auf diese Weise das Verdichtungsverhältnis allmählich gesenkt und die Gemischmenge allmählich erhöht wird, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemischs an dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis gehalten wird, kann eine anormale Verbrennung wie z.B. Klopfen verhindert und das Ausgangsdrehmoment a11-mählich während der Änderungen des Verdichtungsverhältnisses erhöht werden ( 6f) .
In der vorliegenden Ausführungsform ist das Verfahren der Schritte 5202 und 5203 festgelegt, um im Wesentlichen zur gleichen Zeit aufzuhören. Das Verfahren des Schrittes 5202 wird insbesondere in solch einer An durchgeführt, dass das Verdichtungsverhältnis über einen vorbestimmten Zeitraum Tb das Zielverdichtungsverhältnis erreicht. Das Verfahren des Schrittes S203 wird auf solch eine An durchgeführt, dass die Einlassventilphase über einen vorbestimmten Zeitraum Tb zu der vor der Änderung des Laufmodus befindlichen Phase zurückkehrt. Der vorbestimmte Zeitraum Tb sollte z.B. basierend auf der Variation des erforderlichen Drehmoments pro Zeiteinheit festgesetzt werden. D.h. wenn die Variation relativ groß ist, und ermittelt wird, dass das erforderliche Drehmoment relativ schnell steigt, sollte der vorbestimmte Zeitraum Tb relativ kurz festgesetzt werden. Alternativ kann der vorbestimmte Zeitraum Tb auf einem kon stanten Zeitraum unabhängig von der Variation des erforderlichen Drehmoments pro Zeiteinheit festgesetzt werden.
Der Zündzeitpunkt während dem Zeitraum Tb sollte mit einem dem gegenwärtigen Verdichtungsverhältnis entsprechendem Zeitpunkt gesteuert werden. Das momentane Verdichtungsverhältnis während dem Zeitraum Tb kann z.B., basierend auf dem Ausmaß der Steuerung relativ zu dem Stellglied 33 ermittelt werden.
7 stellt die spezifische Betriebsweise des Einlassventils zu Zeiträumen Ta, Tb und Tc in 6 dar. In 7 wird die Betriebsweise des Auslassventils 22, als auch des Einlassventils 21 gezeigt. Wie aufgrund der Änderung des Hubs ersichtlich ist, ist das Auslassventil 22 während dem Auslasstakt offen, und das Einlassventil 21 während dem Einlasstakt offen. Die Betriebsweise des Einlassventils im Zeitraum Ta wird durch die Kurve Via repräsentiert, und die Betriebsweise des Einlassventils während dem Zeitraum Tc wird durch die Kurve V1c repräsentiert. Es sollte beachtet werden, dass die Kurven V1a und V1c identisch sind. Die Betriebsweise des Einlassventils während dem Zeitraum Tb wird durch die Kurve V1b repräsentiert. Die Einlassventilphase ändert sich insbesondere während dem Zeitraum Tb zuerst schrittweise von der Kurve Via auf die Seite des Verzögerungswinkels, und dann allmählich auf die Seite des Vorziehungswinkels, in Kurve V1c resultierend.
Wie in der Fig. gezeigt, ist die Dauer (Betriebswinkel oder der Zeitraum, in welchem das Einlassventil offen ist) während welchem Ta, Tb und Tc äquivalent festgesetzt, aber der Öffnungs- und Schließungszeitpunkt während den Zeiträumen Ta und Tc abweichend von denen im Zeitraum Tb festgesetzt sind. Insbesondere während Zeitraum Tb, sind die Öffnungs- und Schließungszeitpunkte der Einlassventile mehr auf die Seite des Vorziehungswinkels als die Zeitpunkte in den Zeiträumen Ta und Tc festgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Winkeldifferenz zwischen dem Einlassventilschließzeitpunkt und dem unteren Totpunkt während dem Zeitraum Tb größer als der der Zeiträume Ta und Tc. D.h. die Einlassventilphase wird wie in 7 gezeigt geändert, um zu ermöglichen, dass das momentane Verdichtungsverhältnis während dem Zeitraum Tb niedriger als das momentane Verdichtungsverhältnis während der Zeiträume Ta und Tc ist. Das momentane Verdichtungsverhältnis bedeutet das volumetrische Verhältnis basierend auf dem Einlassventilschließzeitpunkt, und wird durch Vm/Vt ausgedrückt, wobei Vm das Volumen des Verbrennungsraums ist, wenn das Einlassventil in geschlossener Stellung, und Vt ist das Minimalvolumen des Verbrennungsraums, wenn der Kolben an dem oberen Totpunkt ist.
Wie oben bemerkt, kann durch Änderung der Einlassventilphase, mit anderen Worten durch Verstellung des gegenwärtigen Verdichtungsverhältnisses die Einlassluftmenge zu Beginn des Zeitraumes Tb kleiner als die Einlassluftmenge während dem Zeitraum Ta festgesetzt werden, und die Einlassluftmenge kann während dem Zeitraum Tb, unabhängig von der Tatsache, dass die Drosselklappenöffnung die gleiche in den Zeiträumen Tb und Tc (6a) ist allmählich erhöht werden (6c). Da das momentane Verdichtungsverhältnis in dem Zeitraum Tb relativ niedrig ist, wird das Gemisch in dem Verbrennungsraum während dem Verdichtungstakt keiner kraftvollen Verdichtung unterzogen. Es ist daher möglich, eine anormale Verbrennung wie z.B. Klopfen, was während dem Zeitraum Tb auftreten kann, effektiver zu verhindern.
Wenn die Anordnung der vorliegenden Erfindung wie oben erörtert eingesetzt wird, ist es möglich, das Auftreten einer anormalen Verbrennung wie z.B. Klopfen und plötzliche Erhöhung des Ausgangsdrehmoments zu Beginn des Wechsels des Laufmodus zu verhindern. Es ist ebenfalls möglich, das Auftreten einer anormalen Verbrennung wie z.B. Klopfen zu verhindern und das Ausgangsdrehmoment während dem Wechsel des Laufmodus, nachdem das Verdichtungsverhältnis gesenkt worden ist, allmählich zu erhöhen.
In der vorliegenden Erfindung sind die Einlassventilphasen während des Zeitraums Ta und während des Zeitraums Tc im Wesentlichen gleich festgesetzt, aber sie können auch verschieden sein.
In der vorliegenden Erfindung wurde das momentane Verdichtungsverhältnis während dem Zeitraum Tb gesenkt, indem die Einlassventilphase auf die Seite des Verzögerungswinkels verschoben wird. Die Einlassventilphase kann alternativ jedoch auf die Seite des Vorziehungswinkels verschoben werden, insbesondere kann die Schließstellung des Einlassventils früher als der untere Totpunkt festgesetzt werden, um das momentane Verdichtungsverhältnis zu senken.
Im Prinzip sollte der Einlassventilschließzeitpunkt geändert werden, um das momentane Verdichtungsverhältnis zu Beginn der Laufmodusänderung niedriger als das momentane Verdichtungsverhältnis vor der Änderung des Laufmodus festzusetzen, und das momentane Verdichtungsverhältnis während der Änderung des Laufmodus sollte wenn das Verdichtungsverhältnis abnimmt, allmählich zunehmen.
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Beispiele und Ausführungsformen beschränkt, sondern es besteht die Möglichkeit diverse Änderungen innerhalb deren Umfangs durchzuführen. Im Folgenden sind mögliche Varianten aufgezeigt.
(1) In der obigen Ausführungsform wurden die Änderungen des Verdichtungsverhältnisses und der Gemischmenge im Wesentlichen zur gleichen Zeit während der Änderung des Laufmodus nach dem Abfall des Kraftstoff-Luftverhältnisses (Schritte 5202 und S203 in 5) abgeschlossen, wobei der Beendigungszeitpunkt der beiden Verfahren verschieden sein kann. Ein Vorteil der obigen Ausführungsform ist jedoch, dass eine anormale Verbrennung wie z.B . Klopfen effektiv verhindert, und das Ausgangsdrehmoment während der Änderung des Laufmodus nach Abfall des Kraftstoff-Luftverhältnisses sanft erhöht werden kann.
Im Prinzip sollte das Verdichtungsverhältnis während der Änderung des Laufmodus nach der schrittweisen Absenkung des Kraftstoff-Luftverhältnisses allmählich gesenkt, und die Einlassluftmenge sowie die Kraftstoffversorgungsmenge sollten allmählich erhöht werden.
In der obigen Ausführungsform wird das Kraftstoff-Luftverhältnis zu Beginn der Änderung des Laufmodus durch alleinige Änderung der Einlassluftmenge verstellt, es können jedoch sowohl die Einlassluftmenge als auch die Kraftstoffversorgungsmenge anstatt dessen beide geändert werden. Zum Beispiel kann die Variation (Reduzierung) der Einlassluftmenge ein wenig geringer festgesetzt, und die Kraftstoffversorgungsmenge zu Beginn der Änderung des Laufmodus ein wenig erhöht werden. Umgekehrt kann die Variation (Reduzierung) der Lufteinlassmenge ein wenig höher festgesetzt, und die Kraftstoffversorgungsmenge zu Beginn der Änderung des Laufmodus ein wenig gesenkt werden. Das Kraftstoff-Luftverhältnis kann in jedem Fall von einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis auf das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis zu Beginn der Änderung des Laufmodus geändert werden. Ein Vorteil der obigen Ausführungsform ist jedoch, dass eine anormale Verbrennung wie z.B. Klopfen und eine schnelle Zunahme des Ausgangsdrehmoments besser verhindert werden können.
(2) In der obigen Ausführungsform wird das Kraftstoff-Luftverhältnis zu Beginn der Änderung der Laufmodus von einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis auf das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis schrittweise geändert, und wird dann an dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis beibehalten. Das Kraftstoff-Luftverhältnis kann jedoch anstatt dessen während der Änderung des Laufmodus nach der schrittweisen Absenkung des Kraftstoff-Luftverhältnisses allmählich geändert werden. Zum Beispiel kann das Kraftstoff-Luftverhältnis schrittweise von einem mageren Kraftstoff-Luftverhältnis auf ein fettes Kraftstoff-Luftverhältnis zu Beginn der Änderung des Laufmodus schrittweise geändert werden, und das Kraftstoff-Luftverhältnis kann nachfolgend von dem fetten Kraftstoff-Luftverhältnis auf das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis während der Änderung des Laufmodus allmählich geändert werden.
Im Prinzip sollte das Kraftstoff-Luftverhältnis durch Einstellung von mindestens der Lufteinlassmenge zu Beginn der Änderung des Laufmodus schrittweise gesenkt werden.
(3) In der obigen Ausführungsform könnte das Verdichtungsverhältnis einem von zwei vorbestimmten Werten (3) entsprechen, kann aber anstatt dessen einem von drei oder mehr vorbestimmten Werten entsprechen. Das Verdichtungsverhältnis kann ebenfalls allmählich zwischen vorbestimmten Maximal- und Minimalwerten sein
In der obigen Ausführungsform ist das Kraftstoff-Luftverhältnis in dem zweiten Laufmodus auf das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis festgesetzt, kann aber anstatt dessen auch einem fetten Kraftstoff-Luftverhältnis entsprechen.
Im Prinzip sollte der Verbrennungsmotor einen ersten Laufmodus aufweisen, in welchem der Motor mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und relativ hohem Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird, und einen zweiten Laufmodus, in welchem der Motor mit einem relativ geringen Verdichtungsverhältnis und relativ geringem Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird.
(4) In der obigen Ausführungsform wird das Verdichtungsverhältnis durch Auf- und Abbewegung des oberen Blocks 31 relativ zu dem unteren Block 32 geändert, kann aber auch durch andere Verfahren verstellt werden.
Im Prinzip sollte die Verstellvorrichtung für das Verdichtungsverhältnis den Verbrennungsraum umfassen und das Volumen des Verbrennungsraums verändern, insbesondere sollte er mindestens eines von beidem das Maximal- und das Minimalvolumen des Verbrennungsraumes ändern, um das Verdichtungsverhältnis zu ändern.
(5) Der variable Ventilstellmechanismus 25 in der obigen Ausführungsform wendet ein variables Ventilsteuerzeitverfahren an, was die Änderung der Kurbelphase ermöglicht, es können aber auch andere Verfahren angewendet werden. Zum Beispiel variable Ventilsteuerzeit/Hubverfahren, welche es ermöglichen, die Kurbelphase und den Hub zu ändern, variable Ventilhubmethoden, welche es ermöglichen, ausschließlich den Kurbelwellenhub zu ändern und variable Ventilstellungsdauerverfahren, welche es ermöglichen ausschließlich die Kurbelwellendauer zu ändern, angewandt werden.
In dem obigen Beispiel wird die Betriebsweise des Einlassventils durch einen variablen Ventilstellmechanismus mit einer Kurbelwelle gesteuert, kann aber alternativ durch einen elektromagnetischen Ansteuerungsmechanismus mit einer Magnetspule gesteuert werden. Ein Vorteil ist es, dass die Einlassventilphase, und der Arbeitswinkel beliebig geändert werden können.
In der obigen Ausführungsform wird die Betriebsweise des Einlassventils geändert, um die Einlassluftmenge einzustellen, jedoch anstatt dessen oder darüber hinaus kann die Einlassluftmenge durch Änderung des Betriebs des Ablassventils abgeglichen werden.
Im Prinzip sollte das variable Ventilbetätigungssystem ein Ventil aufweisen, und in der Lage sein, die Einlassluftmenge in den Verbrennungsraum durch Einstellung des Betriebs des Ventils einzustellen.
(6) In der obigen Ausführungsform ist der Motor in einem Fahrzeug montiert, kann aber anstatt dessen auch in beweglichen Körpern wie z.B. Schiffen montiert werden. Er kann auch in stationären Vorrichtungen montiert werden.
Im Prinzip kann die vorliegende Erfindung in Verbrennungsmotoren, welche mit Verstellvorrichtungen für das Verdichtungsverhältnis ausgestattet sind, verwendet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt worden ist, ist es selbstverständlich, dass es sich hierbei nur um ein Beispiel handelt, was nicht als Beschränkung aufgenommen werden soll, und der gedankliche Kern sowie Umfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch die Maßgaben der beigefügten Ansprüche begrenzt ist.

Claims

Verbrennungsmotor, mit: einer Verstellvorrichtung für das Verdichtungsverhältnis, welche einen Verbrennungsraum aufweist und welche das Verdichtungsverhältnis durch Änderung des Verbrennungsraumvolumens ändert; einem variablen Ventilbetätigungssystem, welches ein Ventil aufweist, und welches in der Lage ist, eine Einlassluftmenge in den Verbrennungsraum durch Einstellung der Betriebsweise des Ventils einzustellen; einer Kraftstoffversorgung, welche den Verbrennungsraum mit Kraftstoff versorgt; und einer Steuereinheit, welche Laufzustände des Verbrennungsmotors erfasst und die Verstellvorrichtung für das Verdichtungsverhältnis, das variable Ventilbetätigungssystem, und die Kraftstoffversorgung entsprechend dem erfassten Ergebnis steuert, wobei der Verbrennungsmotor einen ersten Laufmodus, in welchem der Verbrennungsmotor mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis und einem relativ hohen Kraftstoff-Luftverhältnis, und einen zweiten Laufmodus aufweist, in welchem der Verbrennungsmotor mit einem relativ niedrigen Verdichtungsverhältnis und einem relativ niedrigen Kraftstoff-Luftverhältnis betrieben wird, und wobei die Steuereinheit, welche bei Änderung von dem ersten Laufmodus auf den zweiten Laufmodus entsprechend dem erfassten Ergebnis, (i) zumindest das variable Ventilbetätigungssystem steuert, um die Betriebsweise des Ventils in solch einer Weise einzustellen, dass die Lufteinlassmenge zu Be ginn der Änderung des Laufmodus geringer als die Lufteinlassmenge vor Änderung des Laufmodus ist, um das Kraftstoff-Luftverhältnis schrittweise zu Beginn der Anderung des Laufmodus zu reduzieren, und (ii) während der Änderung des Laufmodus nach Reduzierung des Kraftstoff-Luftverhältnisses, die Verstellvorrichtung für das Verdichtungsverhältnis steuert, um das Verdichtungsverhältnis fortlaufend zu senken, das variable Ventilbetätigungssystem steuert, um die Betriebsweise des Ventils in solch einer Weise einzustellen, dass die Einlassluftmenge fortlaufend zunimmt, und die Kraftstoffversorgung steuert, um eine Kraftstoffversorgungsmenge fortlaufend zu erhöhen.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das relativ hohe Kraftstoff-Luftverhältnis höher als das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis ist, und das relativ niedrige Kraftstoff-Luftverhältnis im wesentlichen dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis entspricht.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das Ventil ein Einlassventil ist, die Steuereinheit in der Lage ist, die Schließsteuerzeiten der Einlassventile zu ändern, um ein gegenwärtiges Verdichtungsverhältnis zu ändern, das momentane Verdichtungsverhältnis zu Beginn der Änderung des Laufmodus niedriger als das momentane Verdichtungsverhältnis vor der Änderung des Laufmodus ist, und das momentane Verdichtungsverhältnis während der Änderung des Laufmodus allmählich erhöht wird, wenn das Verdichtungsverhältnis gesenkt wird.