DE102007050631A1

DE102007050631A1 - Startsteuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102007050631A1
Application number: DE102007050631A
Authority: DE
Inventors: Makoto Atsugi Nakamura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2008-07-03
Also published as: JP4749988B2; JP2008106609A; US20080097685A1; US7481199B2

Abstract

Eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennmen ein, welche einzeln angeordnet sind, um mindestens eines von einem Kompressionsverhältnis und einem Expansionsverhältnis eines Zylinders des Verbrennungsmotors zu variieren. Die Startsteuerungsvorrichtung misst einen Zustand des Verbrennungsmotors vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors, wobei der Zustand einen Zustand des zweiten Steuermechanismus einschließt; legt ein erstes Steuersignal gemäß dem gemessenen Zustand des Verbrennungsmotors or dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors an den ersten Steuermechanismus aus.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Verbrennungsmotoren und, genauer gesagt, Startsteuerungsvorrichtungen zum Steuern des Startvorgangs von Verbrennungsmotoren.
Es wird zunehmend bedeutend, die Startfähigkeit von Verbrennungsmotoren zu verbessern, weil es in zunehmendem Maße strenge Vorschriften für Abgasemissionen beim Motorstart gibt, und weil es eine zunehmende Anzahl von Hybridfahrzeugen oder Fahrzeugen, die mit einer automatischen Motor-Stoppfunktion ausgestattet sind, welche Verbrennungsmotoren häufig erneut starten, gibt.
Die Japanische Patentveröffentlichungs-Anmeldung Nr. 2002-276446 offenbart eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche einen variablen Ventilmechanismus zum Variieren wenigstens der Schließzeit von Einlassventilen und einen variablen Kompressionsverhältnis-Mechanismus zum Variieren des nominalen Kompressionsverhältnisses des Verbrennungsmotors einschließt. Der variable Ventilmechanismus beinhaltet einen Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus zum kontinuierlichen Variieren (Expandieren oder Kontrahieren) des Anhebungsausmaßes (definiert durch die Hub- bzw. Anhebungshöhe und den Betriebswinkel) der Einlassventile, und einen Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus zum kontinuierlichen Variieren (Vorrücken oder Verzögern) der Anhebungs-Zentralphase (der zentralen Phase des Ventil-Betriebswinkels). Die Startsteuerungsvorrichtung ist so konfiguriert, dass keiner von dem variablen Ventilmechanismus und dem variablen Kompressionsverhältnis-Mechanismus während eines anfänglichen Stadiums des Ankurbelvorgangs des Verbrennungsmotors gesteuert wird. Zum Beispiel hält die Startsteuerungsvorrichtung das Ventilanhebungsausmaß während des anfänglichen Stadiums des Ankurbelvorgangs konstant. Nachdem die Motorgeschwindigkeit wegen des Ankurbelvorgangs zunimmt, verzögert die Startsteuerungsvorrichtung die Ventilanhebungs-Zentralphase, sodass sich die Einlassventil-Schließzeit dem unteren Totpunkt nähert, wodurch das effektive Kompressionsverhältnis so erhöht wird, dass die Einlasslufttemperatur erhöht wird. Dies ist zur Steigerung der Entflammbarkeit im Zylinder beim Motorstart und zum raschen Abschließen des Startvorgangs des Verbrennungsmotors beabsichtigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Startsteuerungsvorrichtung, welche in der Japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2002-276446 offenbart ist, gibt Steuersignale an den variablen Ventilmechanismus und den variablen Kompressionsverhältnis-Mechanismus nach dem Start des Ankurbelungsvorgangs aus. Selbstverständlich erreichen der variable Ventilmechanismus und der variable Kompressionsverhältnis-Mechanismus ihre jeweiligen gewünschten Positionen wenigstens nach dem Start des Ankurbelungsbetriebs. Wenn die Kurbelwelle zu rotieren beginnt, spezifisch wenn die Kurbelwelle mit der ersten Kurbelrotation beginnt, bleibt das Kompressionsverhältnis konstant von seinem gewünschten Wert entfernt, weil die Steuerung des Kompressionsverhältnisses nach dem Starten des Ankurbelungsbetriebs begonnen wird.
Deshalb ist es wünschenswert, das Kompressionsverhältnis oder das Expansionsverhältnis eines Verbrennungsmotors zu einem frühen Zeitpunkt so zu steuern, dass der Ankurbelbetrieb reibungsfrei durchgeführt wird, und dadurch die Startbarkeit des Verbrennungsmotors verbessert wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor Folgendes: einen ersten Steuermechanismus, angeordnet, um mindestens eines von einem Kompressionsverhältnis und einem Expansionsverhältnis eines Zylinders des Verbrennungsmotors zu variieren, wobei der erste Steuermechanismus ein erstes Betätigungsglied einschließt, angeordnet, um ein erstes Steuersignal zu empfangen, und um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis gemäß dem ersten Steuersignal zu steuern; einen zweiten Steuermechanismus, angeordnet, um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis zu variieren, wobei der zweite Steuermechanismus ein zweites Betätigungsglied einschließt, angeordnet, um ein zweites Steuersignal zu empfangen, und um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis gemäß dem zweiten Steuersignal zu steuern; und einen Regler bzw. Controller, verbunden mit den ersten und zweiten Steuermechanismen zum Ausgeben der ersten und zweiten Steuersignale, wobei der Controller konfiguriert ist, um: einen Zustand des Verbrennungsmotors vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors zu messen, wobei der Zustand einen Zustand des zweiten Steuermechanismus einschließt; das erste Steuersignal gemäß dem gemessenen Zustand des Verbrennungsmotors einzustellen bzw. festzulegen; und das erste Steuersignal an den ersten Steuermechanismus auszugeben, vor Ankurbeln des Verbrennungsmotors. Der erste Steuermechanismus kann angeordnet sein, um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis durch Variieren eines effektiven Hubs eines mit dem Zylinder assoziierten Kolbens zu variieren; und der zweite Steuermechanismus kann angeordnet sein, um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis durch Variieren eines Brennkammervolumens des Zylinders zu variieren. Der erste Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Kompressionsverhältnis durch Variieren einer Einlassventil-Schließzeit zu variieren, wobei die Einlassventil-Schließzeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein mit dem Zylinder assoziiertes Einlassventil schließt; und der zweite Steuermechanismus angeordnet sein kann, um ein nominales Kompressionsverhältnis des Zylinders zu variieren, wobei das nominale Kompressionsverhältnis geometrisch definiert wird als ein Verhältnis einer volumetrischen Kapazität des Zylinders am unteren Einlass-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität beim oberen Kompressions-Totpunkt. Der Zustand des Verbrennungsmotors kann ferner eine Temperatur des Verbrennungsmotors einschließen. Wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors als niedrig beurteilt wird, kann der Controller das erste Steuersignal in einer solchen Weise einstellen, dass dem ersten Steuermechanismus gestattet wird, die Einlassventil-Schließzeit zur Annäherung an den unteren Totpunkt mit einer Verringerung im nominalen Kompressionsverhältnis einzustellen. Wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors als hoch eingestuft wird, kann der Controller das erste Steuersignal in einer solchen Weise einstellen, dass dem ersten Steuermechanismus gestattet wird, die Einlassventil-Schließzeit so einzustellen, dass sie von dem unteren Totpunkt abweicht mit einer Erhöhung im nominalen Kompressionsverhältnis. Der erste Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Expansionsverhältnis durch Variieren einer Auslassventil-Öffnungszeit zu variieren, wobei die Auslassventil-Öffnungszeit definiert ist als ein Zeitpunkt, wenn ein mit dem Zylinder assoziiertes Auslassventil sich öffnet; und der zweite Steuermechanismus kann angeordnet sein, um ein nominales Expansionsverhältnis des Zylinders zu variieren, wobei das nominale Expansionsverhältnis geometrisch definiert ist als ein Verhältnis einer volumetrischen Kapazität des Zylinders am unteren Expansions-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität am oberen Kompressions-Totpunkt. Wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors als niedrig eingeschätzt wird, kann der Controller das erste Steuersignal in einer solchen Weise festlegen, dass dem ersten Steuermechanismus gestattet wird, die Auslassventil-Öffnungszeit so einzustellen, dass sie vom unteren Totpunkt voranschreitet, mit einer Erhöhung im nominalen Expansionsverhältnis. Wenn das nominale Expansionsverhältnis vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors als niedrig eingestuft wird, kann der Controller das erste Steuersignal in einer solchen Weise festlegen, dass dem ersten Steuermechanismus gestattet wird, die Auslassventil-Öffnungszeit so einzustellen, dass sie sich zum unteren Totpunkt hin verzögert. Der erste Steuermechanismus kann angeordnet sein, um ein nominales Kompressionsverhältnis des Zylinders zu variieren, wobei das nominale Kompressionsverhältnis geometrisch definiert wird als ein Verhältnis einer volumetrischen Kapazität des Zylinders beim unteren Einlass-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität bei dem oberen Kompressions-Totpunkt; und der zweite Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Kompressionsverhältnis durch Variieren einer Einlassventil-Schließzeit zu variieren, wobei die Einlassventil-Schließzeit definiert wird als ein Zeitpunkt, an welchem ein mit dem Zylinder assoziiertes Einlassventil schließt. Der erste Steuermechanismus kann angeordnet sein, um ein nominales Expansionsverhältnis des Zylinders zu variieren, wobei das nominale Expansionsverhältnis geometrisch definiert ist als ein Verhältnis einer volumetrischen Kapazität des Zylinders beim unteren Expansions-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität beim oberen Kompressions-Totpunkt; und der zweite Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Expansionsverhältnis durch Variieren einer Auslassventil-Öffnungszeit zu variieren, wobei die Auslassventil- Öffnungszeit definiert ist als eine Zeit, an welcher ein mit dem Zylinder assoziiertes Auslassventil öffnet. Der erste Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Kompressionsverhältnis durch Variieren einer Einlassventil-Schließzeit zu variieren, wobei die Einlassventil-Schließzeit definiert ist als eine Zeit, an welcher ein mit dem Zylinder assoziiertes Einlassventil schließt; und der zweite Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Expansionsverhältnis durch Variieren einer Auslassventil-Öffnungszeit zu variieren, wobei die Auslassventil-Öffnungszeit definiert ist als eine Zeit, an welcher ein mit dem Zylinder assoziiertes Auslassventil öffnet. Der erste Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Expansionsverhältnis durch Variieren einer Auslassventil-öffnungszeit zu variieren, wobei die Auslassventil-Öffnungszeit definiert ist als eine Zeit, an welcher ein mit dem Zylinder assoziiertes Auslassventil öffnet; und der zweite Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Kompressionsverhältnis durch Variieren einer Einlassventil-Schließzeit zu variieren, wobei die Einlassventil-Schließzeit als eine Zeit definiert ist, an welcher ein mit dem Zylinder assoziiertes Einlassventil schließt. Der erste Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Kompressionsverhältnis durch Variieren einer Einlassventil-Schließzeit zu variieren, wobei die Einlassventil-Schließzeit definiert ist als eine Zeit, an welcher ein mit dem Zylinder assoziiertes Einlassventil schließt; und der zweite Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Kompressionsverhältnis durch Variieren der Einlassventil-Schließzeit zu variieren. Der erste Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Expansionsverhältnis durch Variieren einer Auslassventil-öffnungszeit zu variieren, wobei die Auslassventil-Öffnungszeit definiert ist als eine Zeit, an welcher ein mit dem Zylinder assoziiertes Auslassventil öffnet; und der zweite Steuermechanismus kann angeordnet sein, um das Expansionsverhältnis durch Variieren der Auslassventil-Öffnungszeit zu variieren. Der Controller kann fernerhin konfiguriert sein, um: das zweite Steuersignal an den zweiten Steuermechanismus in einer solchen Weise auszugeben, dass der zweite Steuermechanismus in einen Zustand versetzt wird, der zum Starten des Verbrennungsmotors gewünscht wird, bevor der Verbrennungsmotor gestoppt wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Verbrennungsmotor Folgendes: einen Zylinder; einen ersten Steuermechanismus, angeordnet zum Variieren mindestens eines von einem Kompressionsverhältnis und einem Expansionsverhältnis des Zylinders, wobei der erste Steuermechanismus ein erstes Betätigungsglied einschließt, angeordnet, um ein erstes Steuersignal zu empfangen, und um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis gemäß dem ersten Steuersignal zu steuern; einen zweiten Steuermechanismus, angeordnet, um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis zu variieren, wobei der zweite Steuermechanismus ein zweites Betätigungsglied einschließt, angeordnet, um ein zweites Steuersignal zu empfangen, und um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis gemäß dem zweiten Steuersignal zu steuern; und einen Controller, angeschlossen an die ersten und zweiten Steuermechanismen zum Ausgeben der ersten und zweiten Steuersignale, wobei der Controller konfiguriert ist, um: einen Zustand des Verbrennungsmotors vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors zu messen, wobei der Zustand einen Zustand des zweiten Steuermechanismus einschließt; das erste Steuersignal gemäß dem gemessenen Zustand des Verbrennungsmotors festzulegen; und das erste Steuersignal an den ersten Steuermechanismus vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors auszugeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Verbrennungsmotor mit einer Startsteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus und eines Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus gemäß der ersten Ausführungsform.
3A und 3B veranschaulichen, wie der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus gemäß der ersten Ausführungsform unter einer Bedingung eines geringen Ventilanhebungsausmaßes arbeitet.
4A und 4B veranschaulichen, wie der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus gemäß der ersten Ausführungsform unter einer Bedingung eines großen Ventilanhebungsausmaßes arbeitet.
5 ist eine Grafik, welche zeigt, wie die Anhebungshöhe eines Einlassventils sich mit einem Antriebswellenwinkel unter verschiedenen Bedingungen des Ventilanhebungsausmaßes ändert, welche erreicht bzw. eingenommen werden von dem Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus und dem Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus.
6A und 6B veranschaulichen, wie ein Steuermechanismus für das nominale Kompressionsverhältnis gemäß der ersten Ausführungsform arbeitet.
7 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerverfahren zeigt, das von einem Controller gemäß der ersten Ausführungsform durchzuführen ist.
8 veranschaulicht ein Beispiel dafür, wie die Einlassventil-Schließzeit gemäß der ersten Ausführungsform korrigiert wird.
9 veranschaulicht ein weiteres Beispiel dafür, wie die Einlassventil-Schließzeit gemäß der ersten Ausführungsform korrigiert wird.
10 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerverfahren zeigt, das von einem Controller gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchzuführen ist.
11 veranschaulicht ein Beispiel dafür, wie die Einlassventil-Schließzeit gemäß der zweiten Ausführungsform korrigiert wird.
12 veranschaulicht ein anderes Beispiel dafür, wie die Einlassventil-Schließzeit gemäß der zweiten Ausführungsform korrigiert wird.
13 ist eine Grafik, wie ein an den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus zugeführter Motorstrom und ein an einen Startermotor zugeführter Motorstrom sich gemäß der zweiten Ausführungsform mit der Zeit ändern.
14 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Verbrennungsmotor mit einer Startsteuerungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerungsverfahren zeigt, das von einem Controller gemäß der dritten Ausführungsform durchzuführen ist.
16 veranschaulicht ein Beispiel dafür, wie die Auslassventil-Öffnungszeit gemäß der dritten Ausführungsform korrigiert wird.
17 veranschaulicht ein anderes Beispiel dafür, wie die Auslassventil-Öffnungszeit gemäß der dritten Ausführungsform korrigiert wird.
18 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerungsverfahren zeigt, das von einem Controller gemäß der vierten Ausführungsform durchzuführen ist.
19 veranschaulicht ein Beispiel dafür, wie die Auslassventil-Öffnungszeit gemäß der vierten Ausführungsform korrigiert wird.
20 veranschaulicht ein anderes Beispiel dafür, wie die Auslassventil-Öffnungszeit gemäß der vierten Ausführungsform korrigiert wird.
21 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Verbrennungsmotor mit einer Startsteuerungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerverfahren zeigt, das von einem Controller gemäß der fünften Ausführungsform durchzuführen ist.
23 veranschaulicht ein Beispiel dafür, wie die Einlassventil-Öffnungszeit und die Einlassventil-Schließzeit gemäß der fünften Ausführungsform korrigiert werden.
24 veranschaulicht ein anderes Beispiel dafür, wie die Einlassventil-Öffnungszeit und die Einlassventil-Schließzeit gemäß der fünften Ausführungsform korrigiert werden.
25 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Verbrennungsmotor mit einer Startsteuerungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
26 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerverfahren zeigt, das von einem Controller gemäß der sechsten Ausführungsform durchzuführen ist.
27 veranschaulicht ein Beispiel dafür, wie das Ventilanhebungsausmaß gemäß der sechsten Ausführungsform korrigiert wird.
28 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Verbrennungsmotor mit einer Startsteuerungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
29 ist ein Flussdiagramm, welches ein Steuerverfahren zeigt, das von einem Controller gemäß der siebten Ausführungsform durchzuführen ist.
30 veranschaulicht ein Beispiel dafür, wie die Auslassventil-Öffnungszeit gemäß der siebten Ausführungsform korrigiert wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 9 beschrieben. Der Verbrennungsmotor ist ein Viertakt-Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, ist aber nicht darauf eingeschränkt. Der Verbrennungsmotor ist im Allgemeinen wie in 1 gezeigt, konstruiert. Ein Zylinderbohrloch ist in einem Zylinderblock 111 geformt. Ein Kolben 101 ist innerhalb des Zylinderbohrlochs zum Auf- und Abwärtsgleiten auf Grund des Verbrennungsdrucks montiert. Eine Einlassöffnung 113 und eine Auslassöffnung 114 sind in einem Zylinderkopf 112 definiert. Ein Paar von Einlassventilen 4, 4 und ein Paar von Auslassventilen 5, 5 sind je Zylinder bereitgestellt, um so im Zylinderkopf 112 zu gleiten, dass die Einlassöffnung 113 bzw. Auslassöffnung 114 geöffnet und geschlossen werden.
Der Kolben 101 ist an eine Kurbelwelle 102 über eine Anschlussverbindung 103 angeschlossen. Die Anschlussverbindung 103 beinhaltet eine untere Verbindung 42 und eine obere Verbindung 43, wie es ausführlich nachstehend beschrieben wird. Eine Brennkammer 104 wird zwischen der Krone des Kolbens 101 und der unteren Fläche des Zylinderkopfs 112 definiert. Eine Zündkerze 105 ist an oder nahe dem Zentrum des Zylinderkopfs 112 vorgesehen.
Die Startsteuerungsvorrichtung beinhaltet einen Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 zum Steuern des Anhebungsausmaßes der Einlassventile 4, 4, einen Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 zum Steuern der Zentralphase des Betriebswinkels der Einlassventile 4, 4, und einen Steuermechanismus 3 für ein nominales Kompressionsverhältnis zum Steuern des nominalen Kompressionsverhältnisses å_C0 des Zylinders. Der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 kann als VEL bezeichnet werden. Der Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 kann als VTC ("Ventil-Timing-Control"-Mechanismus) bezeichnet werden. Der Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis kann als VCR (Variabler-Kompressionsverhältnis-Mechanismus) bezeichnet werden. Der Ventil-Betriebswinkel ist kennzeichnend für eine Periode, während der ein Ventil öffnet, und kann in Bezug auf den Kurbelwellenwinkel oder die Winkelposition einer Antriebswelle des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1, was nachstehend ausführlich beschrieben wird, ausgedrückt werden. Das Ventilanhebungsausmaß ist hinweisend bzw. kennzeichnend für ein Ausmaß der Öffnung eines Ventils. Spezifisch ausgedrückt, ändern sich gemäß dem Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1, mit einer Änderung des Ventilanhebungsausmaßes, die Ventilanhebungshöhe und der Ventil-Betriebswinkel, wie es nachstehend ausführlich beschrieben wird. In dieser Ausführungsform dient der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 als ein erster Steuermechanismus, während der Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis als ein zweiter Steuermechanismus dient.
Der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 variiert das effektive Kompressionsverhältnis å_C durch Variieren des Anhebungsausmaßes der Einlassventile 4, 4. Der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 kann konstruiert sein, wie es in der Japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2003-172112 offenbart wird. Der gesamte Inhalt dieser Japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2003-172112 ist hierin durch den Bezug darauf einbezogen.
Wie in 2 gezeigt, schließt der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 Folgendes ein: eine hohle Antriebswelle 6, welche durch Lager rotierbar auf einem oberen Bereich des Zylinderkopfs 112 gehalten wird; einen Antriebsnocken 7 für jeden Zylinder, welcher durch Presspassung oder dergleichen an der Antriebswelle 6 zur Rotation damit fixiert ist; Schwingnocken 9, 9 für jeden Zylinder, welche integral auf einer zylindrischen bzw. Zylinder-Nockenwelle 10 montiert sind, rotierbar auf der Antriebswelle 6 angeordnet sind, und in Gleitkontakt mit Ventilstösseln 8, 8 der Einlassventile 4, 4 wirken, um einen Öffnungs-/Schließ-Betrieb der Einlassventile 4, 4 herbeizuführen; und einen Kraftübertragungsmechanismus, welcher zwischen dem Antriebsnocken 7 und den Schwingnocken 9, 9 angeordnet ist, um ein Drehmoment von dem Antriebsnocken 7 auf die Schwingnocken 9, 9 zu übertragen. Wegen einer nachstehend erwähnten Verbindungskonstruktion des Kraftübertragungsmechanismus wird eigentlich die exzentrische Drehbewegung des Antriebsnockens 7 in eine schwingende Bewegung oder schaukelnde Bewegung der Schwingnocken 9, 9 umgewandelt.
Die Antriebswelle 6 verläuft entlang der Längsachse des Motors. Die Antriebswelle 6 besitzt ein Ende, auf welches ein Drehmoment von der Kurbelwelle 102 durch ein Zeitsteuerungs-Ritzel 30, fixiert an das Ende der Antriebswelle 6, und eine Steuer-Kette, welche um das Zeitsteuerungs-Ritzel 30 und die Kurbelwelle 102 angeordnet ist, ausgeübt wird. Die Antriebswelle 6 wird somit von der Kurbelwelle 102 angetrieben oder gedreht. Die Drehrichtung der Antriebswelle 6 ist durch den gekrümmten Pfeil in 2 gezeigt.
Der Antriebsnocken 7 ist eine kreisförmige Scheibe, welche eine Mittenachse versetzt oder exzentrisch zu der Mittenachse der Antriebswelle 6 aufweist. Genauer gesagt, besitzt die kreisförmige Scheibe 7 an einem exzentrischen Bereich davon eine kreisförmige Öffnung, durch welche die Antriebswelle 6 hindurchläuft. Für die integrale Rotation des Antriebsnockens 7 mit der Antriebswelle 6, ist die Antriebswelle 6 durch Presspassung oder dergleichen mit der kreisförmigen Öffnung des Antriebsnockens 7 befestigt. Jeder Antriebsnocken 7 ist in einer derartigen Weise lokalisiert, dass er nicht mit den Ventilstösseln 8, 8 wechselwirkt bzw. diese stört.
Schwingnocken 9 sind integral mit der Nockenwelle 10 an den Enden der Nockenwelle 10 ausgeformt, und werden schwingbar auf der Antriebswelle 6 getragen. Die Nockenwelle 10 ist zylindrisch geformt und rotierbar auf der Außenumfangsoberfläche der Antriebswelle 6 eingepasst. Jeder Schwingnocken 9 besitzt einen im Allgemeinen dreieckigen Querschnitt, aufweisend einen Nocken-Nasenbereich, der sich radial erstreckt, und eine Nockenoberfläche 9a an seiner unteren Seite. Die Nockenoberfläche 9a von jedem Schwingnocken 9 schließt einen runden Basisteil, welcher um die zylindrische Außenfläche der Nockenwelle 10 herumreicht, einen Beulen-Teil, welcher vom runden Basisteil zum Nocken-Nasenbereich verläuft, sowie einen Hebeteil, welcher vom Beulen-Teil zu einem Maximum-Anhebepunkt verläuft, definiert an der Vorderkante des Nocken-Nasenbereichs, ein. D. h., beim Betrieb, arbeiten diese Teile der Nockenoberfläche 9a in Gleitkontakt mit einer oberen Oberfläche des entsprechenden Ventilstössels 8, wodurch der Öffnungs-/Schließ-Betrieb des entsprechenden Einlassventils 4 gemäß einer schwingenden Bewegung des Schwingnockens 9 herbeigeführt wird. Der Nocken-Nasenbereich von einem der Schwingnocken 9 und 9 ist mit einem Endbereich einer nachstehend erwähnten Verbindungsstange 13 mit einem Drehzapfen verbunden.
Der Kraftübertragungsmechanismus schließt einen Kipphebel 11, welcher schwenkbar um eine Steuerwelle 17 angeordnet ist, positioniert oberhalb der Antriebswelle 6, einen Verbindungsarm 12, welcher schwenkbar einen ersten Flügelbereich 11a des Kipphebels 11 mit dem Antriebsnocken 7 verbindet, und eine Verbindungsstange 13, welche schwenkbar einen zweiten Flügelbereich 11b des Kipphebels 11 mit dem Schwingnocken 9 verbindet, ein. Der Kipphebel 11 besitzt an seinem Mittelbereich ein zylindrisches Bohrloch, in welchem ein nachstehend erwähnter Steuernocken 18 rotierbar angeordnet ist. Der erste Flügelbereich 11a des Kipphebels 11 besitzt einen Drehzapfen 14, über welchen der Kipphebel 11 schwenkbar an einen radial hervorragenden Armbereich 12b des Verbindungsarms 12 angeschlossen ist. Der zweite Flügelbereich 11b des Kipphebels 11 besitzt einen Drehzapfen 15, durch welchen der Kipphebel 11 schwenkbar an ein Ende der Verbindungsstange 13 angeschlossen ist. Die ersten und zweiten Flügelbereiche 11a und 11b des Kipphebels 11 erstrecken sich radial nach außen von entgegengesetzten Endbereichen des gebohrten bzw. durchbohrten Mittelbereichs des Kipphebels 11. Der Verbindungsarm 12 schließt einen ringförmigen Basisbereich 12a, welcher darin rotierbar den Antriebsnocken 7 aufnimmt, und den radial hervorragenden Armbereich 12b, welcher schwenkbar an den ersten Flügelbereich 11a des Kipphebels 11 durch den Drehzapfen 14 angeschlossen ist, ein. Die Verbindungsstange 13 ist ein gekrümmtes Kanalbauteil, bei welchem ein oberes Ende schwenkbar an einem zweiten Flügelbereich 11b des Kipphebels 11 durch den Drehzapfen 15 angeschlossen ist, und ein unteres Ende schwenkbar an den Nocken-Nasenbereich des Schwingnockens 9 über einen Drehzapfen 16 angeschlossen ist.
Der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 schließt die Steuerwelle 17, welche parallel zur Antriebswelle 6 verläuft und durch Lager rotierbar ist, sowie einen Steuernocken 18 für jeden Zylinder, welcher an der Steuerwelle 17 befestigt ist, um damit zu rotieren, ein. Wie oben erwähnt, ist der Steuernocken 18 rotierbar im Trägerloch angeordnet, welches im Mittelbereich des Kipphebels 11 vorgesehen ist. D. h. der Steuernocken 18 dient als eine Rotationsachse des Kipphebels 11. Der Steuernocken 18 ist eine kreisförmige Scheibe, bei welcher eine Mittenachse hinsichtlich der Mittenachse der Steuerwelle 17 versetzt oder exzentrisch ist. Genauer gesagt, besitzt die kreisförmige Scheibe 18 an einem exzentrischen Bereich davon eine kreisförmige Öffnung, durch welche die Steuerwelle 17 hindurchläuft. Für die integrale Rotation des Steuernockens 18 mit der Steuerwelle 17, ist die Steuerwelle 17 an der kreisförmigen Öffnung des Steuernockens 18 durch Presspassung oder dergleichen befestigt.
Der Antriebsmechanismus 19 schließt im Allgemeinen ein Gehäuse, einen elektrischen Motor 20, welcher an ein axiales Ende des Gehäuses angeschlossen ist, und einen Übertragungsmechanismus 21 vom Kugelgewindespindel-Typ ein, welcher im Gehäuse zum Übertragen eines Drehmoments vom Elektromotor 20 auf die Steuerwelle 17 während Reduzierens der Umdrehungsgeschwindigkeit installiert ist. Der Elektromotor 20 ist von einem proportionalen Gleichstrom-Typ. Der Elektromotor 20 wird von einem Controller 22 gesteuert.
D. h. der Controller 22 verarbeitet verschiedene Datensignale, welche darin eingespeist werden, und gibt ein Steuersignal an den elektrischen Motor 20 aus. Der Übertragungsmechanismus 21 vom Kugelgewindespindel-Typ schließt im Allgemeinen eine Kugelgewindespindel-Welle 23, welche axial im Gehäuse verläuft, um koaxial mit der Ausgangswelle des Elektromotors 20 verbunden zu sein, eine Kugel-Mutter 24, welche um die Kugelgewindespindel-Welle 23 angeordnet ist, um mit selbiger operativ einzugreifen, einen Hebel 25, welcher an ein Ende der Steuerwelle 17 befestigt ist, um radial zu verlaufen, sowie eine kanalförmige Verbindung 26, welche den Hebel 25 und die Kugel-Mutter 24 schwenkbar verbindet, ein. Der Hebel 25 und die Verbindung 26 bilden somit einen Übertragungsmechanismus. Die Kugel-Mutter 24 ist so mit der Kugelgewindespindel-Welle 23 in Eingriff, dass die Rotation der Kugelgewindespindel-Welle 23 um ihre Achse eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung der Kugel-Mutter 24 entlang der Kugelgewindespindel-Welle 23 herbeiführt.
Die Kugelgewindespindel-Welle 23 ist mit einer kontinuierlichen Spiralfurche ausgeformt, welche um die Außenumfangsoberfläche, mit Ausnahme der beiden Enden verläuft, an welchen die Furche eine spezifische konstante Breite zum Führen von rezirkulierenden Kugeln aufweist. Die Kugel-Mutter 24 ist ebenfalls mit einer kontinuierlichen Spiralfurche ausgeformt, welche sich um die Innenumkreisfläche so erstreckt, dass sie mit der Kugelgewindespindel-Welle 23 zum Führen der rezirkulierenden Kugeln kooperiert.
Der Controller 22 empfängt Datensignale von einem Kurbelwinkelsensor 27, einem Zündungsschalter, einem Luftstrom-Messgerät, einem Beschleuniger- bzw. Gaspedal-Öffnungssensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor, einem Gangschaltungs-Positionssensor, einem Motorkühlmittel-Temperatursensor 31 und einem Luftfeuchtigkeitssensor. Die Motorgeschwindigkeit N (U/min) wird auf der Basis des Datensignals, welches für den Kurbelwinkel kennzeichnend ist, vom Kurbelwinkelsensor 27 ermittelt. Der Motorkühlmittel-Temperatursensor 31 gibt ein Datensignal aus, welches für eine Motortemperatur T1 kennzeichnend ist. Der Luftfeuchtigkeitssensor gibt ein Datensignal aus, welches für eine Einlassluftfeuchtigkeit H1 kennzeichnend ist, definiert als eine Feuchtigkeit in einem Einlassrohr. Auf der Grundlage dieser Datensignale ermittelt der Controller 22 den derzeitigen Zustand des Motors. Ein Antriebswellenwinkelsensor 28 misst einen Antriebswellenwinkel, definiert als die Rotationsposition der Antriebswelle 6. Ein Steuerwellenwinkelsensor 29 misst einen Steuerwellenwinkel, definiert als die Rotationsposition der Steuerwelle 17. Auf der Basis der Datensignale, welche vom Kurbelwinkelsensor 27 und dem Antriebswellenwinkelsensor 28 ausgegeben werden, ermittelt der Controller 22 die Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2, d. h. die relative Rotationsposition des Zeitgebungs-Ritzels 30 in Bezug auf die Antriebswelle 6. Der Controller 22 bestimmt des Weiteren die Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 auf der Grundlage des Datensignals, welches vom Steuerwellenwinkelsensor 29 ausgegeben wurde.
Im Folgenden werden Arbeitsschritte des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 unter Bezug auf die 3A und 3B beschrieben. Unter spezifischen Betriebsbedingungen wird der elektrische Motor 22 gemäß eines Steuersignals angetrieben, welches vom Controller 22 ausgegeben wird. Dabei wird ein vom Elektromotor 20 erzeugtes Drehmoment auf die Kugelgewindespindel-Welle 23 übertragen, um selbige zu drehen. Dabei wird die Kugel-Mutter 24 axial zum Elektromotor 20 entlang der Kugelgewindespindel-Welle 23 bewegt, was gestattet, dass rezirkulierende Kugeln in und entlang einem Durchgangsweg laufen, der von und zwischen einem Spiralgewinde der Kugel-Mutter 24 und einem Spiralgewinde der Kugelgewindespindel-Welle definiert wird. Während der Bewegung der Kugel-Mutter 24 auf der Kugelgewindespindel-Welle 23 werden der Hebel 25 und somit die Steuerwelle 17 im Uhrzeigersinn gedreht bzw. bewegt, wie betrachtet in der Rückseitenansicht von 3A und 3B, wobei sich der Zustand, wie gezeigt in 4A und 4B, zu dem Zustand, wie gezeigt in 3A und 3B, ändert. Dadurch wird der an die Steuerwelle 17 befestigte Steuernocken 18 im Uhrzeigersinn um die Achse der Steuerwelle 17 gedreht, wobei der dickste Nockenteil davon nach oben, von der Antriebswelle 6 weg, bewegt wird, und schließlich nimmt der Steuernocken 18 die Winkelposition, wie gezeigt in 3A und 3B, ein. Mit anderen Worten nimmt die gesamte Konstruktion des Kipphebels 11, unter dieser Bedingung, eine relativ hohe Position ein. Unter dieser Bedingung, wie gezeigt in 3A, ist daher die oberste Position, welche von dem Drehzapfen 15 eingenommen werden kann, der zwischen dem zweiten Flügelbereich 13b des Kipphebels 11 und dem oberen Ende der Verbindungsstange 13 bereitgestellt ist, eine erste Position, welche von der Antriebswelle 6 entfernt liegt. Dies bedeutet, dass, wie in 3A und 3B gezeigt, die Verbindungsstange 13 und daher der Schwingnocken 9 gezwungen werden, an einer Position entfernt vom Ventilstössel 8 zu arbeiten. Wenn auf Grund der Rotation der Antriebswelle 6 der Antriebsnocken 7 in dem ringförmigen Basisbereich 12a des Verbindungsarms 12 rotiert wird, wird folglich der Kipphebel 11 dazu gebracht, die Verbindungsstange 13 und den Schwingnocken 9 an solch einer Position, entfernt vom Ventilstössel 8, reziprozierend bzw. hin und her zu schwingen. D. h., wie in 3A gezeigt und wie durch (1) in der Grafik von 5 angegeben, die Ventilanhebung zeigt unter dieser Bedingung eine kleine Ventilanhebungshöhe "L1", was eine verzögerte Öffnungszeit der Einlassventile 4 und 4 induziert, und einen kleinen Ventilbetriebswinkel "D1", welcher in Bezug auf den Antriebswellenwinkel oder in Bezug auf die Hälfte des Kurbelwinkels ausgedrückt wird. Wie oben erwähnt wurde, variiert der Zustand der Umwandlung des Kraftübertragungsmechanismus gemäß der Rotationsposition der Steuerwelle 17.
Die vorangehende Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 für ein kleines Ventilanhebungsausmaß ist wirksam zum Dekomprimieren des Zylinders, Verringern der Ventilreibung und Verbessern der Treibstoffeffizienz.
Andererseits steuert, unter anderen spezifischen Betriebsbedingungen, der Controller 22 den Elektromotor 20, um in einer Rückwärtsrichtung zu laufen. Dadurch wird die Kugel-Mutter 24 auf und entlang der Kugelgewindespindel-Welle 23 bewegt. D. h. die Kugel-Mutter 24 wird vom Elektromotor 20 fortbewegt, was gestattet, dass die rezirkulierenden Kugeln im und entlang dem Durchgangsweg laufen, der definiert wird durch und zwischen dem Spiralgewinde der Kugel-Mutter 24 und dem Spiralgewinde der Kugelgewindespindel-Welle 23. Folglich werden der Hebel 25 und somit die Steuerwelle 17 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wie betrachtet in 4A und 4B, wobei der Zustand, wie gezeigt in 3A und 3B, sich zu dem Zustand ändert, wie er in 4A und 4B gezeigt ist. Hiernach wird der Steuernocken 18 gegen den Uhrzeigersinn um die Achse der Steuerwelle 17 gedreht, wobei der dickste Nockenteil davon abwärts zur Antriebswelle 6 hin bewegt wird, und schließlich nimmt der Steuernocken 18 die Winkelposition ein, wie sie in 4A und 4B gezeigt wird. Mit anderen Worten nimmt in diesem Fall die gesamte Konstruktion des Kipphebels 11 eine relativ niedrige Position ein. Somit ist, unter dieser Bedingung, wie gezeigt in 4A, die oberste Position, welche vom Drehzapfen 15 eingenommen werden kann, eine zweite Position, welche nahe der Antriebswelle 6 liegt, im Vergleich zu der oben erwähnten ersten Position. Dies bedeutet, dass, wie in 4A und 4B gezeigt wird, die Verbindungsstange 13 und somit der Schwingnocken 9 dazu gezwungen werden, an einer Position nahe des Ventilstößels 8 zu arbeiten. Folglich wird, wenn auf Grund der Rotation der Antriebswelle 6, der Antriebsnocken 7 im ringförmigen Basisbereich 12a des Verbindungsarms 12 rotiert wird, der Kipphebel 11 dazu gezwungen, die Verbindungsstange 13 und den Schwingnocken 9 an einer solchen Position nahe dem Ventilstößel 8 hin und her zu schwingen. D. h., wie gezeigt in 4A und angegeben durch (3) in der Grafik von 5, die Ventilanhebung zeigt, unter dieser Bedingung, eine große Ventilanhebungshöhe "L3" und einen großen Ventil-Betriebswinkel "D3". Wie in der Grafik von 5 gezeigt, wird die Schließzeit jedes Einlassventils 4 verzögert, während die Öffnungszeit davon vorangetrieben wird.
Die vorangehende Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 für ein großes Ventilanhebungsausmaß ist wirksam zur Verzögerung der Einlassventil-Schließzeit IVC, damit sie beim oder nahe dem unteren Totpunkt liegt, sodass das effektive Kompressionsverhältnis gesteigert und die Entflammbarkeit im Zylinder während des Motorkaltstarts verbessert wird. Dies ist wirksam zur Erhöhung der Einlass-Luftladungs-Effizienz und somit zur Erhöhung des Ausgangsdrehmoments.
Zum Beispiel steuert der Controller 22 den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 wie folgt. Wenn der Motor in einer Region von geringer Geschwindigkeit und geringer Last nach dem Aufwärmen arbeitet, wird die Ventilanhebung durch den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 so gesteuert, dass die Ventilanhebungshöhe gleich einem kleinen Wert L1 ist und die Ventilanhebungs-Zentralphase verzögert wird. Dies ist wirksam zum Stabilisieren des Verbrennungsvorgangs, weil die Ventilüberlappung zwischen den Einlassventilen 4, 4 und den Auslassventilen 5, 5 verringert wird, und ist wirksam zur Verbesserung der Treibstoffeffizienz, weil ein solches kleines Anhebungsausmaß zu einem geringen Spiegel an Ventilreibung führt. Wenn der Motor in einer Region von mittlerer Geschwindigkeit und mittlerer Last arbeitet, wird die Ventilanhebung durch den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 so gesteuert, dass die Ventilanhebungshöhe gleich dem mittleren Wert L2 ist, und die Ventilanhebungs-Zentralphase vorgerückt wird. Dies ist wirksam zur Verringerung des Pumpverlusts und dadurch zur Verbesserung der Treibstoffeffizienz, weil die Ventilüberlappung zwischen den Einlassventilen 4, 4 und den Auslassventilen 5, 5 erhöht wird. Wenn der Motor in einer Region von hoher Geschwindigkeit und hoher Last betrieben wird, wird die Ventilanhebung durch den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 so gesteuert, dass die Ventilanhebungshöhe gleich dem großen Wert L3 ist. Dies ist wirksam zur Erhöhung der Einlass-Luftladungs-Effizienz und somit zur Erhöhung des Ausgangsdrehmoments.
Wie oben beschrieben, ist der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 in der Lage, die Ventilanhebung von jedem Einlassventil 4 kontinuierlich zwischen dem kleinen Ventilanhebungsausmaß und dem großen Ventilanhebungsausmaß gemäß dem Betriebszustand des Motors zu variieren, wobei die Ventilanhebungshöhe zwischen dem kleinen Wert L1 und dem großen Wert L3 variiert, und der Ventil-Betriebswinkel ebenfalls zwischen dem kleinen Wert D1 und dem großen Wert D3 variiert, wie es durch (1), (2) und (3) in der 5 dargestellt ist.
Wie gezeigt in 2, schließt der Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 im Allgemeinen ein Zeitsteuerungs-Ritzel 30, bereitgestellt am vorderen Ende der Antriebswelle 6, und ein Phasensteuerungs-Betätigungsglied 32 zum Rotieren des Zeitsteuerungs-Ritzels 30 in Bezug auf die Antriebswelle 6 innerhalb eines vorbestimmten Winkels ein. Das Zeitsteuerungs-Ritzel 30 rotiert in Synchronisierung mit der Kurbelwelle durch eine Steuerkette oder einen Zeitgebungs-Gurt.
Der Controller 22 steuert das Ausmaß an Arbeitsfluid, welches dem Phasensteuerungs-Betätigungsglied 32 zugeführt wird, durch Ausgeben eines Steuersignals an eine hydraulische Steuersektion. Die relative Versetzung bzw. Verschiebung zwischen dem Zeitgebungs-Ritzel 30 und der Antriebswelle 6, verursacht durch das Phasensteuerungs-Betätigungsglied 32, führt zur Vorrückung oder Verzögerung der Zentralphase des Ventilbetriebswinkels, wie es in 5 gezeigt wird. Der Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 verursacht keine Änderung in der Charakteristik oder Form der Kurve, kennzeichnend für die Öffnung des Ventils, während die Kurve vollständig vorgerückt oder verzögert wird. Dieses Vorrücken oder Verzögern in der Ventilanhebungs-Zentralphase kann kontinuierlich ausgeführt werden. Der Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 kann durch andere Typen von Betätigungsgliedern, wie elektrischen Motoren oder elektromagnetischen Stellgliedern, angetrieben werden.
Der Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis ist konfiguriert, um das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 zu variieren. Der Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis kann konstruiert sein, wie es in der Japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2002-276446 offenbart ist. Der gesamte Inhalt dieser Japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2002-276446 ist hierin durch den Bezug darauf einbezogen. Wie in 1, 6A und 6B gezeigt, schließt die Kurbelwelle 102 eine Vielzahl von Zapfen 40 und eine Vielzahl von Pleuelzapfen 41 ein. Die Kurbelwelle 102 wird an den Zapfen 40 auf dem Zylinderblock 111 durch Lager drehbar gehalten. Jeder Pleuelzapfen 41 besitzt eine axiale Mitte, welche in Bezug auf die axiale Mitte des Zapfens 40 versetzt oder exzentrisch ist. Die untere Verbindung 42 wird rotierbar auf dem Pleuelzapfen 41 der Kurbelwelle 102 getragen. Die untere Verbindung 42 beinhaltet zwei gespaltene Teile, welche dazwischen ein Zentrums-Bohrloch definieren, an welchem der Pleuelzapfen 41 eingepasst ist. Die obere Verbindung 43 ist schwenkbar am unteren Ende mit einem Ende der unteren Verbindung 42 durch einen Verbindungsstift 44 verbunden und schwenkbar am oberen Ende mit dem Kolben 101 durch einen Kolbenstift 45 verbunden. Eine Steuerverbindung 46 ist schwenkbar am oberen Ende an dem anderen Ende der unteren Verbindung 42 durch einen Verbindungsstift 47 angeschlossen, und am unteren Ende an eine Steuerwelle 48 angeschlossen. Die Steuerwelle 48 wird rotierbar auf einem unteren Bereich des Zylinderblocks 111 getragen. Die Steuerwelle 48 schließt einen exzentrischen Nocken 48a ein, welcher zum Zentrum davon versetzt oder exzentrisch ist. Das untere Ende der Steuerverbindung 46 ist an einem exzentrischen Nocken 48a zur Rotation eingepasst. Auf der Basis des Steuersignals vom Controller 22 wird die Rotationsposition der Steuerwelle 48 durch einen Elektromotor gesteuert, welcher als ein Steuerungs-Stellglied 49 für das nominale Kompressionsverhältnis bezeichnet wird.
Der Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis arbeitet wie folgt. Wenn die Steuerwelle 48 von dem Steuerungs-Stellglied 49 für das nominale Kompressionsverhältnis rotiert wird, bewegt sich das axiale Zentrum des exzentrischen Nockens 48a relativ zum Zylinderblock 111, sodass sich das untere Ende der Steuerverbindung 46 bewegt. Dies ändert den Hub des Kolbens 101, und ändert spezifisch wenigstens die Position des Kolbens 101 am oberen Totpunkt. Somit wird das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 verändert. Das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 wird geometrisch definiert als ein Verhältnis der volumetrischen Kapazität des Zylinders am unteren Einlass-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität am oberen Kompressions-Totpunkt.
6A zeigt eine Situation, worin das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 gering ist, während 6B eine Situation zeigt, worin das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 hoch ist. Das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 ist kontinuierlich variabel. Das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: åC0 = (V0 + V)/V0 = V/V0 + 1worin V0 das Brennkammervolumen repräsentiert, definiert als die volumetrische Kapazität des Zylinders beim oberen Kompressions-Totpunkt, und V das Kolbenhubvolumen repräsentiert.
Das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 unter dem Zustand von 6A ist angenommenermaßen gleich V1/V01 + 1, wohingegen das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 unter dem Zustand von 6B angenommenermaßen gleich V2/V02 + 1 ist. Weil V1 nahezu gleich zu V2 ist, und V01 größer als V02 ist, ist das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 unter der Bedingung von 6B größer als unter der Bedingung von 6A.
Andererseits ist das nominale Expansionsverhältnis å_E0 geometrisch definiert als ein Verhältnis der volumetrischen Kapazität des Zylinders am unteren Expansions-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität beim oberen Kompressions-Totpunkt. Das nominale Expansionsverhältnis å_E0 ist konstant gleich zum nominalen Kompressionsverhältnis å_C0, weil die volumetrische Kapazität des Zylinders am unteren Expansions-Totpunkt gleich der volumetrischen Kapazität des Zylinders am unteren Einlass-Totpunkt ist.
Der Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis kann gestatten, dass der Kolben 101 seinen Hub beinahe mit den Charakteristika einer einfachen harmonischen Schwingung ausführt, wenn die Abmessung der Verbindungen im Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis geeignet festgelegt sind. Solche Charakteristika des Kolbenhubs sind in Hinsicht auf die Lärmerzeugung vorteilhaft. In diesem Fall ist die Kolbengeschwindigkeit nahe dem oberen Totpunkt um 20% geringer als in typischen Kolben-Kurbelmechanismen vom Einzelverbindungs-Typ. Dies ist vorteilhaft in Hinsicht auf die Erzeugung und das Wachstum eines anfänglichen Flammenkerns unter der Bedingung, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit niedrig ist, speziell unter der Bedingung, dass der Motor in einem kalten Zustand vorliegt.
Das effektive Kompressionsverhältnis å_C, welches definiert ist als ein Indikator, der kennzeichnend dafür ist, wie die Einlassluft komprimiert wird, hängt mindestens vom nominalen Kompressionsverhältnis å_C0 und der Einlassventil-Schließzeit IVC ab. Die tatsächliche Kompression im Zylinder beginnt, nachdem die Einlassventile 4, 4 geschlossen werden. D. h. eine Änderung in der Einlassventil-Schließzeit IVC führt zu einer Änderung hinsichtlich des Betrags der Einlassluft, welche in den Zylinder eintritt. Deshalb variiert das effektive Kompressionsverhältnis å_C gemäß der Einlassventil- Schließzeit IVC. Selbst wenn das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 hoch ist, wird das effektive Kompressionsverhältnis å_C unter das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 reduziert durch Vorrücken der Einlassventil-Schließzeit IVC, weg vom unteren Totpunkt. Die Änderung der Einlassventil-Schließzeit IVC kann im Allgemeinen als "Änderung des effektiven Einlass-Hubs" ausgedrückt werden.
Wie oben beschrieben, sinkt das effektive Kompressionsverhältnis å_C, wenn der Einlassventil-Schließzeitpunkt IVC vom unteren Totpunkt weg vorrückt. Andererseits nimmt das effektive Kompressionsverhältnis å_C zu, wenn die Einlassventil-Schließzeit IVC sich zum unteren Totpunkt hin verzögert. Wenn das effektive Kompressionsverhältnis å_C übermäßig hoch ist bei oder nach der ersten Rotation der Kurbelwelle während des Motorstarts, besteht die Möglichkeit, dass Vibrationen und verfrühte Zündung auf Grund übermäßig hoher Kompression im Zylinder auftreten. Wenn andererseits das effektive Kompressionsverhältnis å_C übermäßig niedrig ist, besteht die Möglichkeit, dass die Verbrennung im Zylinder auf Grund einer unangemessenen Kompression der Einlassluft instabil wird. Folglich wird ein effektives Kompressionsverhältnis å_C in geeigneter Weise durch die Startsteuerungsvorrichtung gesteuert, wie es nachstehend ausführlich beschrieben wird.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben, wie der Controller 22 konfiguriert ist, um den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1, den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 und den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis zum Steuern des effektiven Kompressionsverhältnisses å_C zu regulieren. Beim Eintritt in das in 7 gezeigte Steuerungsverfahren schreitet der Controller 22 zuerst zum Schritt S1 voran.
Bei Schritt S1 beurteilt der Controller 22, ob der Zündungsschalter angeschaltet ist, oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zündungsschalter nicht angeschaltet ist, dann kehrt der Controller 22 aus dem vorliegenden Steuerungsverfahren zurück. Wenn andererseits beurteilt wird, dass der Zündungsschalter angeschaltet ist, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S2 voran.
Bei Schritt S2 misst der Controller 22 einen derzeitigen tatsächlichen Wert des nominalen Kompressionsverhältnisses å_C0, welches gesteuert und definiert wird vom Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis, und schreitet dann zum Schritt S3 voran.
An Schritt S3 misst der Controller 22 eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 auf der Basis von Datensignalen, welche aus den assoziierten Sensoren ausgegeben werden, und schreitet dann zum Schritt S4 voran.
Bei Schritt S4 misst der Controller 22 einen Motorbetriebszustand auf der Basis der Datensignale, welche von den assoziierten Sensoren ausgegeben werden, wobei der Motorbetriebszustand die Motortemperatur T1 und die Einlassluftfeuchtigkeit H1 einschließt, und schreitet dann zum Schritt S5 voran.
Bei Schritt S5 legt der Controller 22 eine gewünschte Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 auf der Basis der gemessenen Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis (dem gemessenen Wert des nominalen Kompressionsverhältnisses å_C0), der gemessenen Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 und des Motorbetriebszustands fest und schreitet dann zum Schritt S6 voran. Spezifisch gesagt, arbeitet der Controller 22 bei Schritt S5 wie folgend. Wenn ermittelt wird, dass die Motortemperatur T1 vor dem Motorankurbeln niedrig ist, stellt der Controller 22 die Einlassventil-Schließzeit IVC so ein, dass sie sich dem unteren Totpunkt nähert, mit einer Verringerung im nominalen Kompressionsverhältnis å_C0, d. h. er stellt die Einlassventil-Schließzeit IVC so ein, dass sie vom unteren Totpunkt mit einer Erhöhung im nominalen Kompressionsverhältnis å_C0 abweicht. Wenn zum Beispiel das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 relativ hoch ist, dann legt der Controller 22 ein Steuersignal für den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 gestattet wird, das Anhebungsausmaß der Einlassventile 4, 4 von einem relativ großen Anhebungsausmaß, wie es durch "a'" in 8 angegeben ist, zu einem relativ kleinen Anhebungsausmaß, das durch "a" in 8 angegeben wird, zu variieren, sodass die Einlassventil-Schließzeit IVC fort vom unteren Totpunkt vorrückt. Wenn andererseits das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 relativ niedrig ist, dann stellt der Controller 22 das Steuersignal für den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 in einer solchen Weise ein, dass dem Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 gestattet wird, das Anhebungsausmaß der Einlassventile 4, 4 von einem relativ geringen Anhebungsausmaß, wie angegeben durch "a'" in 9, zu einem relativ großen Anhebungsausmaß, angegeben durch "a" in der 9, zu variieren, sodass die Einlassventil-Schließzeit IVC sich zum unteren Totpunkt hin verzögert.
Darüber hinaus korrigiert der Controller 22 ferner die gewünschte Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 wie folgend. Dies wird in Berücksichtigung der Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2, der Motortemperatur T1 und der Einlassluftfeuchtigkeit H1 durchgeführt. Zuerst, wie oben beschrieben, variiert die Einlassventil-Schließzeit IVC sowohl gemäß der Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 als auch der Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2. Demgemäß regelt der Controller 22 den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 so, dass ein gewünschtes Ventilanhebungsausmaß erzielt wird, und so, dass die Einlassventil-Schließzeit IVC nach Wunsch eingestellt wird, und zwar auf der Basis der gemessenen Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2. Als Zweites, wenn die Motortemperatur T1 hoch ist, neigt die Verbrennung dazu, eine verfrühte Zündung zu verursachen, und der Spiegel an Motorreibung ist so gering, dass der gewünschte Betrag an Einlassluft klein ist. Folglich korrigiert der Controller 22 die Einlassventil-Schließzeit IVC, um vom unteren Totpunkt weg, bei einer Erhöhung der Motortemperatur T1, vorzurücken. Als Drittes, wenn die Einlassluftfeuchtigkeit H1 hoch ist, ist der gewünschte Betrag (Volumen) an Einlassluft groß. Folglich korrigiert der Controller 22 die Einlassventil-Schließzeit IVC, um zum unteren Totpunkt hin verzögert zu werden, mit einer Erhöhung der Einlassluftfeuchtigkeit H1. Der Controller 22 berechnet somit eine gewünschte End-Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1.
Bei Schritt S6 beurteilt der Controller 22, ob die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 um mehr als einen vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 nicht um mehr als den vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S7 voran. Wenn andererseits festgestellt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 um mehr als den vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S8 voran.
An Schritt S7 gibt der Controller 22 Steuersignale an den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1, den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 und den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis in einer solchen Weise aus, dass ihre jeweiligen derzeitigen Betriebspositionen gehalten werden, und schreitet dann zum Schritt S9 voran.
Bei Schritt S8 gibt der Controller 22 ein Steuersignal an den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 in einer solchen Weise aus, dass der gewünschten Betriebsposition entsprochen wird, und gibt Steuersignale an den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 und den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis in einer solchen Weise aus, dass deren jeweilige aktuelle Betriebspositionen gehalten werden, und schreitet dann zum Schritt S9 voran.
Bei Schritt S9 misst der Controller 22 erneut die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und schreitet dann zum Schritt S10 voran.
Bei Schritt S10 entscheidet der Controller 22, ob die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 innerhalb des vorbestimmten Referenzwerts von der gewünschten Betriebsposition aus ist, oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 nicht innerhalb des vorbestimmten Referenzwerts von der gewünschten Betriebsposition aus ist, dann schreitet der Controller 22 zurück zum Schritt S9. Wenn andererseits beurteilt wird, dass die tatsächliche derzeitige Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 innerhalb des vorbestimmten Referenzwerts von der gewünschten Betriebsposition aus ist, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S11 voran.
An Schritt S11 schaltet der Controller 22 den Startermotor 107 an, sodass ein Ankurbelungsbetrieb begonnen wird, und schreitet dann zum Schritt S12 voran.
Direkt nach dem Beginn des Ankurbelungsbetriebs an Schritt S11, gibt der Controller 22 bei Schritt S12 Signale an einen Treibstoffeinspritz- und Zündungs-Stecker bzw. Treibstoffeinspritzer und eine Zündkerze 104 aus, um einen stetigen Motorbetrieb auszuführen und kehrt dann aus dem vorliegenden Steuerungsverfahren zurück.
Wie oben beschrieben, schließt die Startsteuerungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform Folgendes ein: einen ersten Steuermechanismus, angeordnet zum Variieren mindestens eines von einem Kompressionsverhältnis und einem Expansionsverhältnis eines Zylinders des Verbrennungsmotors, wobei der erste Steuermechanismus ein erstes Betätigungsglied einschließt, angeordnet zum Empfangen eines ersten Steuersignals, und zum Steuern von mindestens einem von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis gemäß dem ersten Steuersignal; einen zweiten Steuermechanismus, angeordnet, um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis zu variieren, wobei der zweite Steuermechanismus ein zweites Betätigungsglied einschließt, angeordnet, um ein zweites Steuersignal zu empfangen und um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis gemäß dem zweiten Steuersignal zu steuern; und einen Controller, verbunden mit dem ersten und dem zweiten Steuermechanismus, zum Ausgeben der ersten und zweiten Steuersignale, wobei der Controller konfiguriert ist, um: einen Zustand des Verbrennungsmotors vor der Ankurbelung des Verbrennungsmotors zu messen, wobei der Zustand einen Zustand des zweiten Steuermechanismus einschließt; das erste Steuersignal gemäß dem gemessenen Zustand des Verbrennungsmotors festzulegen; und das festgelegte erste Steuersignal an den ersten Steuermechanismus vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors auszugeben. Gemäß der ersten Ausführungsform dient der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 als der erste Steuermechanismus, während der Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis als der zweite Steuermechanismus dient.
Der vorangehende Steuervorgang dient für einen reibungslosen bzw. gleichmäßigen Motorstartbetrieb. Weil der Controller 22 konfiguriert ist, um ein Steuersignal an den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 vor dem Motorankurbeln auszugeben, wird die Einlassventil-Schließzeit IVC in geeigneter Weise gemäß dem nominalen Kompressionsverhältnis å_C0 bei oder vor dem Anfangsstadium des Motorankurbelns gesteuert. Dies ist wirksam, um zu gestatten, dass die Kurbelwelle in gleichmäßiger Weise mit dem Rotieren beim Anfangsstadium des Motorankurbelns beginnt, wodurch Vibrationen und verfrühte Zündung während des Motorstarts unterdrückt werden und dadurch ein glatter Motorstart bei stabiler Verbrennung erreicht wird. Dies dient zur Verbesserung der Abgasemissions-Leistung des Motors.
Im Folgenden wird eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 10 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird angenommen, dass der erste Steuermechanismus den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 einschließt, während angenommen wird, dass der zweite Steuermechanismus den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis einschließt. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben, wie der Controller 22 konfiguriert ist, um den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1, den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 und den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis zum Regulieren des effektiven Kompressionsverhältnisses å_C zu steuern. Beim Eintritt in das in 10 gezeigte Steuerungsverfahren schreitet der Controller 22 zuerst zum Schritt S21 voran.
Bei Schritt S21 beurteilt der Controller 22, ob der Zündungsschalter eingeschaltet ist, oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass der Zündungsschalter nicht eingeschaltet ist, dann kehrt der Controller 22 aus dem vorliegenden Steuerungsverfahren zurück. Wenn andererseits beurteilt wird, dass der Zündungsschalter angeschaltet ist, dann schreitet der Controller 22 zu den Schritten S22 bis S24 voran. Bei den Schritten S22 bis S24 misst der Controller 22, wie in der ersten Ausführungsform, einen derzeitigen Wert des nominalen Kompressionsverhältnisses å_C0, das vom Steuerungsmechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis gesteuert und definiert wird, misst eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 auf der Basis von Datensignalen, welche von den assoziierten Sensoren ausgegeben wurden, und misst einen Motorbetriebszustand auf der Basis der Datensignale, welche von den assoziierten Sensoren ausgegeben wurden, wobei der Motorbetriebszustand die Motortemperatur T1 und die Einlassluftfeuchtigkeit H1 einschließt, und schreitet dann zum Schritt S25 voran.
Bei Schritt S25 legt der Controller 22 eine gewünschte Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und eine gewünschte Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 auf der Basis der gemessenen Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis (dem gemessenen Wert des nominalen Kompressionsverhältnisses å_C0) und dem Motorbetriebszustand fest und schreitet dann zum Schritt S26 voran. Spezifisch gesagt, arbeitet der Controller 22 an Schritt 25 wie folgend. Wenn zum Beispiel ein nominales Kompressionsverhältnis å_C0 relativ hoch ist, dann legt der Controller 22 ein Steuersignal für den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 gestattet wird, das Anhebungsausmaß von Einlassventilen 4, 4 von einem relativ großen Anhebungsausmaß, wie angegeben durch "a'" in 11, zu einem relativ kleinen Anhebungsausmaß, angegeben durch "a" in 11, zu variieren, sodass die Einlassventil-Schließzeit IVC vom unteren Totpunkt weg voranrückt, Gleichzeitig legt der Controller 22 ein Steuersignal für den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 gestattet wird, die Zentralphase des Ventilbetriebswinkels so zu variieren, dass die Einlassventil-Öffnungszeit IVO im Wesentlichen konstant gehalten wird. Wenn andererseits das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 relativ gering ist, dann legt der Controller 22 das Steuersignal für den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 gestattet wird, das Anhebungsausmaß der Einlassventile 4, 4 von einem relativ geringen Anhebungsausmaß, wie angegeben durch "a'" in 12, zu einem relativ großen Anhebungsausmaß, angegeben durch "a" in 12, zu variieren, sodass die Einlassventil-Schließzeit IVC sich zum unteren Totpunkt hin verzögert. Gleichzeitig legt der Controller 22 das Steuersignal für den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 gestattet wird, die Zentralphase des Ventilbetriebswinkels so zu variieren, dass die Einlassventil-Öffnungszeit IVO im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Wenn die Einlassventil-Öffnungszeit IVO eingestellt wird, um später als gewünscht zu sein, beginnen sich die Einlassventile 4, 4 zu öffnen, wenn der Kolben 101 nach unten wandert, sodass ein negativer Druck im Zylinder verursacht wird. Dies neigt dazu, die "Im Zylinder"-Gasbewegung zu verstärken und dadurch eine verfrühte Entzündung zu verursachen. Wenn andererseits die Einlassventil-Öffnungszeit IVO eingestellt ist, um früher als gewünscht zu sein, ist der negative Druck niedrig, wenn sich die Einlassventile 4, 4 zu öffnen beginnen. Dies neigt dazu, die "Im Zylinder"-Gasbewegung zu verringern und dadurch die Treibstoffeffizienz nachteilig zu beeinflussen.
Weil der Controller 22 sowohl den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 als auch den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 steuert, um ein effektives Kompressionsverhältnis å_C zu regulieren, ist die gewünschte Änderung der Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 kleiner als in der ersten Ausführungsform. Dies ist wirkungsvoll zum raschen Abschließen der Steuerung des effektiven Kompressionsverhältnisses å_C.
Gemäß der vorangehenden Steuerung des effektiven Kompressionsverhältnisses å_C wird, wenn das effektive Kompressionsverhältnis å_C unerwünscht niedrig ist, die Einlassventil-Schließzeit IVC dann verzögert, und die Einlassventil-Öffnungszeit IVO aufrechterhalten, um relativ spät zu erfolgen. Dies ist wirkungsvoll zum Erhöhen des effektiven Kompressionsverhältnisses å_C zur Verbesserung der Treibstoffeffizienz und zur Beibehaltung einer starken "Im Zylinder"-Gasbewegung. In Hinsicht auf diesen Gesichtspunkt ist die zweite Ausführungsform effektiver als die erste Ausführungsform.
Gemäß dem vorangehenden Steuerverfahren wird die Einlassventil-Öffnungszeit IVO konstant gehalten, während die Einlassventil-Schließzeit IVC vorgerückt oder verzögert wird. Alternativ dazu kann, wenn das effektive Kompressionsverhältnis å_C relativ hoch ist, die Einlassventil-Öffnungszeit IVO vorgerückt werden, um die "Im Zylinder"-Gasbewegung zu unterdrücken und dadurch verfrühte Zündung zu unterdrücken. Wenn andererseits das effektive Kompressionsverhältnis å_C relativ niedrig ist, kann die Einlassventil-Öffnungszeit IVO verzögert werden, um die "Im Zylinder"-Gasbewegung zu verstärken und dadurch die Treibstoffeffizienz zu verbessern.
Bei Schritt S26 beurteilt der Controller 22, ob mindestens eines von der derzeitigen tatsächlichen Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und der derzeitigen tatsächlichen Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 um mehr als einen vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass sowohl die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 als auch die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 um nicht mehr als den vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweichen, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S27 voran. Wenn andererseits beurteilt wird, dass mindestens eine der derzeitigen tatsächlichen Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und der derzeitigen tatsächlichen Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 um mehr als den vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S28 voran.
An Schritt S27 gibt der Controller 22 Steuersignale an den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1, den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 und den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis in einer solchen Weise aus, dass ihre jeweiligen derzeitigen Betriebspositionen beibehalten werden, und schreitet dann zum Schritt S29 voran.
An Schritt S28 gibt der Controller 22 ein Steuersignal an mindestens einen vom Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und dem Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 in einer solchen Weise aus, dass der gewünschten Betriebsposition entsprochen wird, und schreitet dann zum Schritt S29 voran.
Bei Schritt S29 misst der Controller 22 einen derzeitigen Wert I1 eines Stroms, der durch den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 fließt, und einen derzeitigen Wert I2 eines Stroms, der durch den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2 fließt, und schreitet dann zum Schritt S30 voran.
An Schritt S30 beurteilt der Controller 22, ob die Summe der Stromwerte I1 und I2 eine Spitzen-Zeit Tp durchschritten hat, oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die Summe der Stromwerte I1 und I2 die Spitzen-Zeit Tp nicht durchschritten hat, dann schreitet der Controller 22 zurück zum Schritt S29. Wenn andererseits beurteilt wird, dass die Summe der Stromwerte I1 und I2 die Spitzen-Zeit Tp durchschritten hat, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S31 voran.
Bei Schritt S31 schaltet der Controller 22 den Startermotor 107 an, sodass ein Ankurbelungsbetrieb begonnen wird, und schreitet dann zum Schritt S32 voran.
Direkt nach dem Beginn des Ankurbelungsbetriebs bei Schritt S31 gibt der Controller 22, an Schritt S32, Steuersignale an einen Treibstoffeinspritz- und Zündungs-Stecker 105 aus, um einen gleichmäßigen Motorbetrieb durchzuführen, und kehrt dann aus dem gegenwärtigen Steuerungsverfahren zurück.
Gemäß dem vorangehenden Steuerungsverfahren wird der Startermotor 107 zum Ankurbeln angeschalten, nach der Spitzen-Zeitgebung Tp, wie gezeigt in 13. Dies ist wirkungsvoll zum Reduzieren einer an der Batterie angelegten Belastung, weil der Strom, welcher dem Startermotor 107 zugeführt wird, einen Gipfel aufweist, nachdem die Summe der Stromwerte I1 und I2 die Spitzen-Zeit Tp durchschritten hat. Dies dient für eine bevorzugte Motor-Startfähigkeit.
Im Folgenden wird eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 14 bis 17 beschrieben. Wie gezeigt in 14, sind ein Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 301 und ein Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 an den Auslassventilen 5, 5 bereitgestellt zum Steuern der Auslassventil-Öffnungszeit EVO und zum Steuern des effektiven Expansionsverhältnisses å_E. Kein Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus und kein Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus werden an den Einlassventilen 4, 4 bereitgestellt. Der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 301 und der Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 sind ähnlich konstruiert wie der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 1 und der Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 2, wie sie jeweilig in 2 gezeigt sind. Die Startsteuerungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform schließt einen Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis ein, welcher als ein Steuermechanismus für das nominale Expansionsverhältnis zum Steuern des nominalen Expansionsverhältnisses å_E0 dient.
Der andere Teil der Konstruktion des Motors ist derselbe wie in der ersten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform wird angenommen, dass der erste Steuermechanismus einen Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 einschließt, wohingegen angenommen wird, dass der zweite Steuermechanismus den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis einschließt.
Das effektive Expansionsverhältnis å_E, welches als ein Indikator definiert ist, kennzeichnend dafür, wie das verbrannte Gas expandiert wird, hängt wenigstens teilweise vom nominalen Expansionsverhältnis å_E0 ab, sowie von der Auslassventil- Öffnungszeit EVO. Die tatsächliche Expansion im Zylinder wird fortgesetzt, bis die Auslassventile 5, 5 geöffnet sind. Deshalb variiert das effektive Expansionsverhältnis å_E gemäß der Auslassventil-Öffnungszeit EVO. Selbst wenn das nominale Expansionsverhältnis å_E0 hoch ist, wird das effektive Expansionsverhältnis å_E unter das nominale Expansionsverhältnis å_E0 reduziert durch Voranrücken der Auslassventil-Öffnungszeit EVO weg vom unteren Totpunkt. Die Änderung der Auslassventil-Öffnungszeit EVO kann im Allgemeinen als "Änderung des effektiven Expansionshubs" ausgedrückt werden.
Wenn das nominale Expansionsverhältnis å_E0 relativ hoch ist, ist die effektive Motorarbeit relativ groß, sodass die Abgastemperatur relativ niedrig ist, und sodass es viel länger dauert, einen Abgas-Reiniger zu aktivieren. Dies beeinflusst die Abgasemissions-Leistung beim Motorstart in nachteiliger Weise.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 15 beschrieben, wie der Controller 22 konfiguriert ist, um den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 301, den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 und den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis für eine Regulierung des effektiven Expansionsverhältnisses å_E zu steuern. Beim Eintritt in das Steuerungsverfahren, das in 15 gezeigt ist, schreitet der Controller 22 zuerst zum Schritt S41 voran.
Bei Schritt S41 beurteilt der Controller 22, ob der Zündungsschalter angeschaltet ist, oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass der Zündungsschalter nicht angeschaltet ist, dann kehrt der Controller 22 aus dem vorliegenden Steuerungsverfahren zurück. Wenn andererseits beurteilt wird, dass der Zündungsschalter angeschaltet ist, dann schreitet der Controller 22 zu den Schritten S42 bis S44 voran. An den Schritten S42 bis S44 misst der Controller 22 einen derzeitigen Wert des nominalen Expansionsverhältnisses å_E0, welches vom Steuermechanismus für das nominale Kompressionsverhältnis gesteuert und definiert wird, misst eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 301 und eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 auf der Basis von Datensignalen, welche aus den assoziierten Sensoren ausgegeben werden, und misst einen Motorbetriebszustand auf der Basis der Datensignale, ausgegeben von den assoziierten Sensoren, wobei der Motorbetriebszustand die Motortemperatur T1 und die Einlassluftfeuchtigkeit H1 beinhaltet, und schreitet dann zum Schritt S45 voran.
Bei Schritt S45 legt der Controller 22 eine gewünschte Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 auf der Basis der gemessenen Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis (dem gemessenen Wert des nominalen Kompressionsverhältnisses å_C0), der gemessenen Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 301 und dem Motorbetriebszustand fest, und schreitet dann zum Schritt S46 voran. Spezifisch gesagt, arbeitet der Controller 22 an Schritt S45 wie folgend. Wenn beurteilt wird, dass die Motortemperatur T1 vor dem Motorankurbeln niedrig ist, stellt der Controller 22 die Auslassventil-Öffnungzeit EVO so ein, dass sie vom unteren Totpunkt aus vorrückt, mit einer Erhöhung im nominalen Expansionsverhältnis å_E0. Wenn das nominale Expansionsverhältnis å_E0 relativ hoch ist, dann legt der Controller 22 ein Steuersignal für den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 gestattet wird, die Zentralphase des Ventilbetriebswinkels der Auslassventile 5,5 von einer relativ späten Zeiteinteilung, wie angegeben durch "b'" in 16, zu einer relativ frühen Zeit, wie angegeben durch "b" in 16, zu variieren, sodass die Auslassventil-Öffnungszeit EVO vom unteren Totpunkt weg vorrückt. Andererseits, wenn das nominale Expansionsverhältnis å_E0 relativ gering ist, legt der Controller 22 dann das Steuersignal für den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 gestattet wird, die zentrale Phase des Ventilbetriebswinkels der Auslassventile 5, 5 von einer relativ frühen Zeitgebung, wie angezeigt durch "b'" in 17, zu einer relativ späten Zeitgebung, wie angezeigt durch "b" in 17, zu variieren, sodass die Auslassventil-Öffnungszeit EVO sich zum unteren Totpunkt hin verzögert.
Wenn die Auslassventil-Öffnungszeit EVO eingestellt ist, um relativ früh zu erfolgen, wird die Temperatur des "Im Zylinder" verbrannten Gases nicht vollständig verringert, wenn die Auslassventile 5, 5 geöffnet werden. D. h. das effektive Expansionsverhältnis å_E wird verringert. Dies ist wirksam zur Erhöhung der Abgastemperatur und dadurch zur Verbesserung des Abgasemissions-Leistungsverhaltens.
Wenn andererseits die Auslassventil-Öffnungszeit EVO eingestellt ist, um relativ spät zu liegen, wird das effektive Expansionsverhältnis å_E erhöht. Dies ist wirksam zur Erhöhung der effektiven Motorarbeit und zur Stabilisierung des Verbrennungsvorgangs im Zylinder.
Darüber hinaus korrigiert der Controller 22 ferner die Auslassventil-Öffnungszeit EVO auf der Basis des Motorbetriebszustands. Wenn beispielsweise die Motortemperatur T1 relativ niedrig ist, korrigiert der Controller 22 die Auslassventil-Öffnungszeit EVO, um vom unteren Totpunkt weg voranzuschreiten, und zwar mit einer Verringerung in der Motortemperatur T1. Dies ist wirksam zur Reduzierung des effektiven Expansionsverhältnisses å_E und zur Erhöhung der Abgastemperatur.
Bei Schritt S46 beurteilt der Controller 22, ob die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 um mehr als einen vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 um nicht mehr als den vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S47 voran. Wenn andererseits beurteilt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 um mehr als den vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S48 voran.
Bei Schritt S47 gibt der Controller 22 Steuerungssignale an den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 301, den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 und den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis in einer solchen Weise aus, dass ihre jeweiligen derzeitigen Betriebspositionen gehalten werden, und schreitet dann zum Schritt S49 voran.
Bei Schritt S48 gibt der Controller 22 ein Steuersignal an den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 in einer solchen Weise aus, dass der gewünschten Betriebsposition entsprochen wird, und schreitet dann zum Schritt S49 voran.
Bei Schritt S49 misst der Controller 22 erneut die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302, und schreitet dann zum Schritt S50 voran.
Bei Schritt S50 entscheidet der Controller 22, ob die tatsächliche derzeitige Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 innerhalb des vorbestimmten Referenzwerts von der gewünschten Betriebsposition aus liegt, oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 nicht innerhalb des vorbestimmten Referenzwerts von der gewünschten Betriebsposition aus liegt, dann schreitet der Controller 22 zurück zum Schritt S49. Wenn andererseits festgestellt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 innerhalb des vorbestimmten Referenzwerts von der gewünschten Betriebsposition aus liegt, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S51 voran.
An Schritt S51 schaltet der Controller 22 den Startermotor 107 an, sodass ein Ankurbelungsbetrieb begonnen wird, und schreitet dann zum Schritt S52 voran. Direkt nach dem Start des Ankurbelungsbetriebs an Schritt S51 gibt der Controller 22, bei Schritt S52, Steuersignale an einen Treibstoffeinspritz- und Zündungs-Stecker 105 aus, um einen gleichmäßigen Motorbetrieb durchzuführen, und kehrt dann aus dem vorliegenden Steuerungsverfahren zurück.
Das vorangehende Steuerverfahren dient für einen gleichmäßigen Motor-Startbetrieb. Weil der Controller 22 konfiguriert ist, um ein Steuersignal an den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 auszugeben, vor dem Motorankurbeln, wird die Auslassventil-Öffnungszeit EVO gemäß dem nominalen Expansionsverhältnis å_E0 bei oder vor dem Anfangsstadium des Motorankurbelns geeignet gesteuert. Dies ist wirksam, um der Kurbelwelle zu gestatten, beim Anfangsstadium des Motorankurbelns reibungslos mit dem Rotieren zu beginnen, Vibrationen und verfrühte Zündung während des Motorstarts zu unterdrücken und dadurch einen reibungslosen Motorstart mit stabiler Verbrennung zu erreichen. Dies dient zur Steigerung des Abgasemissions-Leistungsverhaltens des Motors.
Im Folgenden wird eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 18 bis 20 beschrieben. Die vierte Ausführungsform ist basierend auf der dritten Ausführungsform konstruiert und unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dahingehend, dass kein Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 301 bereitgestellt wird. In dieser Ausführungsform wird angenommen, dass der erste Steuermechanismus den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis einschließt, während der zweite Steuermechanismus angenommenerweise den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 einschließt. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 18 beschrieben, wie der Controller 22 konfiguriert ist, um den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 und den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis zu steuern zur Regulierung des effektiven Expansionsverhältnisses å_E. Beim Eintritt in das in 18 gezeigte Steuerungsverfahren schreitet der Controller 22 zuerst zum Schritt S61 voran.
Bei Schritt S61 urteilt der Controller 22, ob der Zündungsschalter ausgeschaltet ist, oder nicht, wenn festgestellt wird, dass der Zündungsschalter ausgeschaltet ist, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S62 voran. Wenn andererseits festgestellt wird, dass der Zündungsschalter nicht ausgeschaltet ist, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S64 voran. Die Schritte S62 und S63 werden bereitgestellt, um Vorbereitungen für den Motorneustart zu treffen, wenn der Motor im kalten Zustand vorliegt.
Bei Schritt S62 gibt der Controller 22 ein Steuersignal für den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis in einer solchen Weise aus, dass das nominale Expansionsverhältnis å_E0 relativ hoch eingestellt wird, und schreitet dann zum Schritt S63 voran.
Bei Schritt S63 gibt der Controller 22 ein Steuersignal für den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 in einer solchen Weise aus, dass die Auslassventil-Öffnungszeit EVO eingestellt wird, um relativ früh zu sein. Als ein Ergebnis ist, wenn der Motor stoppt, die Auslassventil-Öffnungszeit EVO bereits geändert oder wird geändert, zur Vorbereitung für den Motorneustart.
An den Schritten S64 bis S66 misst der Controller 22 einen derzeitigen Wert eines nominalen Expansionsverhältnisses å_E0, welcher gesteuert und definiert wird vom Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis, misst eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 auf der Basis von Datensignalen, ausgegeben von den assoziierten Sensoren, und misst einen Motorbetriebszustand auf der Basis der Datensignale, ausgegeben von den assoziierten Sensoren, wobei der Motorbetriebszustand die Motortemperatur T1 und die Einlassluftfeuchtigkeit H1 einschließt, und schreitet dann zum Schritt S67 voran.
Bei Schritt S67 legt der Controller 22 eine gewünschte Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis auf der Basis der gemessenen Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 und des Motorbetriebszustands fest, und schreitet dann zum Schritt S68 voran.
Bei Schritt S68 urteilt der Controller 22, ob die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis um mehr als einen vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis nicht um mehr als den vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S69 voran. Wenn andererseits festgestellt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis um mehr als den vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition abweicht, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S70 voran.
Bei Schritt S69 gibt der Controller 22 Steuersignale an den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 und den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis in einer solchen Weise aus, dass ihre jeweiligen derzeitigen Betriebspositionen gehalten werden, und schreitet dann zum Schritt S71 voran.
Bei Schritt S70 gibt der Controller 22 ein Steuersignal an den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis in einer solchen Weise aus, dass der gewünschten Betriebsposition entsprochen wird, und schreitet dann zum Schritt S71 voran. Spezifisch geschildert, arbeitet der Controller 22 wie folgend. Wenn zum Beispiel das effektive Expansionsverhältnis å_E relativ niedrig ist, wobei die Auslassventil-Öffnungszeit EVO relativ früh ist, wie angezeigt durch "b'" in 19, dann legt der Controller 22 ein Steuersignal für den Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis in einer solchen Weise fest, dass das nominale Expansionsverhältnis å_E0 erhöht wird. Wenn andererseits das effektive Expansionsverhältnis å_E relativ hoch ist, wobei die Auslassventil-Öffnungszeit EVO relativ spät ist, wie angezeigt durch "b" in 20, dann legt der Controller 22 das Steuersignal für den Steuermechanismus 3 für das Kompressionsverhältnis in einer solchen Weise fest, dass das nominale Expansionsverhältnis å_E0 reduziert wird.
Wenn das nominale Expansionsverhältnis å_E0 erhöht wird, wird das nominale Kompressionsverhältnis å_C0 entsprechend erhöht, sodass der Verbrennungsvorgang im Zylinder verbessert wird. Dies ist ebenfalls wirksam zur Erhöhung der effektiven Arbeit des Kolbens 101, so dass der Verbrennungsvorgang im Zylinder stabilisiert wird. Obwohl dies dazu neigt, die Abgastemperatur zu reduzieren, wird die Abgastemperatur tatsächlich aufrechterhalten, weil die Auslassventil-Öffnungszeit EVO durch den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 eingestellt wird, um relativ früh zu sein, sodass die Temperatur des "Im Zylinder"-Gases relativ hoch ist, wenn die Auslassventile 5, 5 öffnen. Dies unterdrückt im Abgas enthaltene Kohlenwasserstoffe. Wenn andererseits das nominale Expansionsverhältnis å_E0 verringert wird, wird das effektive Expansionsverhältnis å_E so reduziert, dass die Abgastemperatur erhöht wird. Somit ist es, gemäß dem vorstehenden Steuerungsverfahren, in welchem das nominale Expansionsverhältnis å_E0 gemäß der Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 302 gesteuert wird, möglich, das Abgasemissions-Leistungsverhalten zu verbessern.
Darüber hinaus korrigiert der Controller 22 geringfügig die gewünschte Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis. Wenn zum Beispiel die Motortemperatur relativ hoch ist, im Fall von 20, wird das nominale Expansionsverhältnis å_E0 erhöht, um die effektive Arbeit zu erhöhen, den Verbrennungsprozess zu stabilisieren und die Treibstoffeffizienz zu verbessern, während die Abgastemperatur ausreichend hoch gehalten wird, weil die Motortemperatur hoch ist.
Bei Schritt S71 misst der Controller 22 erneut die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis und schreitet dann zum Schritt 71 voran.
Bei Schritt S72 entscheidet der Controller 22, ob die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis innerhalb eines vorbestimmten Referenzwerts von der gewünschten Betriebsposition ist. Wenn festgestellt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis nicht innerhalb des vorbestimmten Referenzwerts von der gewünschten Betriebsposition aus ist, dann schreitet der Controller 22 zurück zum Schritt S71. Wenn andererseits beurteilt wird, dass die derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis innerhalb des vorbestimmten Referenzwerts von der gewünschten Betriebsposition aus ist, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S73 voran.
Bei Schritt S73 schaltet der Controller 22 den Startermotor 107 an, sodass ein Ankurbelungsbetrieb begonnen wird, und schreitet dann zum Schritt S74 fort. Direkt nach dem Starten des Ankurbelbetriebs bei Schritt S73 gibt der Controller 22, bei Schritt S74, Signale an einen Treibstoffeinspritz- und Zündungs-Stecker 105, um einen stetigen Motorbetrieb durchzuführen, und kehrt dann aus dem vorliegenden Steuerungsverfahren zurück.
Im Folgenden wird eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 21 bis 24 beschrieben. Die fünfte Ausführungsform ist basierend auf der ersten Ausführungsform konstruiert und unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass ein Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 501 und ein Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a an den Einlassventilen 4, 4 bereitgestellt sind, ein Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502b an den Auslassventilen 5, 5 bereitgestellt ist, und kein Steuermechanismus 3 für das nominale Kompressionsverhältnis vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform wird angenommen, dass der erste Steuermechanismus den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 501 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a einschließt, während vom zweiten Steuermechanismus angenommen wird, den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502b einzuschließen.
Wenn die Auslassventil-Öffnungszeit EVO relativ früh fern vom unteren Totpunkt ist, wird das effektive Expansionsverhältnis å_E relativ niedrig, sodass die Abgastemperatur relativ hoch ist, und der Spiegel der Abgasemissionen relativ niedrig ist. Allerdings ist die effektive Arbeit relativ gering, sodass die Rotation des Motors relativ instabil ist. Die Steuerung zur Verzögerung der Einlassventil-Schließzeit IVC ist wirksam zur Erhöhung des effektiven Kompressionsverhältnisses å_C und dadurch zur Verbesserung des Verbrennungsvorgangs.
Wenn andererseits die Auslassventil-Öffnungszeit EVO relativ spät nahe dem unteren Totpunkt ist, ist das effektive Expansionsverhältnis å_E relativ hoch, sodass die Abgastemperatur relativ niedrig ist. Die Steuerung des Vorrückens der Einlassventil-Schließzeit IVC ist effektiv zur Verringerung des effektiven Kompressionsverhältnisses å_C, sodass die Verbrennungsrate verringert wird, sodass die Abgastemperatur bei der Auslassventil-Öffnungszeit EVO erhöht wird, und um die in den Abgasemissionen enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu verringern.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 22 beschrieben, wie der Controller 22 konfiguriert ist, um den Ventilereignis- und Anhebungs- Steuermechanismus 501, den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502b zu regulieren. Beim Eintritt in das in 22 gezeigte Steuerungsverfahren, schreitet der Controller 22 zuerst zum Schritt S81.
Bei Schritt S81 beurteilt der Controller 22, ob der Zündungsschalter angeschaltet ist, oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zündungsschalter nicht angeschaltet ist, dann kehrt der Controller 22 aus dem vorliegenden Steuerungsverfahren zurück. Wenn andererseits festgestellt wird, dass der Zündungsschalter angeschaltet ist, dann schreitet der Controller 22 zu den Schritten S82 bis S84 voran. Bei den Schritten S82 bis S84 misst der Controller 22 eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 501, eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a und eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502b auf der Basis von Datensignalen, ausgegeben von den assoziierten Sensoren, und misst einen Motorbetriebszustand auf der Basis der Datensignale, ausgegeben von den assoziierten Sensoren, wobei der Motorbetriebszustand die Motortemperatur T1 und Einlassluftfeuchtigkeit H1 einschließt, und schreitet dann zum Schritt S85 voran.
Bei Schritt S85 legt der Controller 22 eine gewünschte Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 501 und eine gewünschte Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a auf der Basis der gemessenen Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502b und dem Motorbetriebszustand fest und schreitet dann zum Schritt S86 voran. Spezifisch gesagt, arbeitet der Controller 22 bei Schritt S85 wie folgend. Wenn zum Beispiel die Auslassventil-Öffnungszeit EVO relativ früh vom unteren Totpunkt entfernt ist, wie angegeben durch "b" in 24, dann legt der Controller 22 Steuersignale für den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 501 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a in einer solchen Weise fest, dass die Einlassventil-Schließzeit IVC von einer relativ frühen Zeitgebung, wie angegeben durch "a'" in 24, zu einem relativ späten Zeitpunkt, wie angegeben durch "a" in 24, variiert wird. Dies ist effektiv zur Erhöhung des effektiven Kompressionsverhältnisses å_C und dadurch zur Verbesserung des Verbrennungsverfahrens. Diese Kombination von Auslassventil-Öffnungszeit EVO und Einlassventil-Schließzeit IVC ist effektiv zur Stabilisierung der Motorumdrehung und zur Verbesserung des Abgasemissions-Leistungsverhaltens.
Darüber hinaus kann die Einlassventil-Öffnungszeit IVO geringfügig verzögert werden durch geeignetes Steuern des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 501 und des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a. Dies ist wirksam zur Erhöhung des negativen Drucks, wenn die Einlassventile 4, 4 öffnen, zur Steigerung der "Im Zylinder"-Gasbewegung des Luft-Treibstoff-Gemischs und dadurch zur weiteren Verbesserung der Treibstoffeffizienz.
Wenn andererseits die Auslassventil-Öffnungszeit EVO relativ spät nahe dem unteren Totpunkt ist, wie angegeben durch "b" in 23, dann legt der Controller 22 Steuersignale für den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 501 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a in einer solchen Weise fest, um die Einlassventil-Schließzeit IVC von einem relativ späten Zeitpunkt, wie angegeben durch "a'" in 23, zu einem relativ frühen Zeitpunkt, wie angegeben durch "a" in 23, zu variieren. Dies ist effektiv zur Verringerung des effektiven Kompressionsverhältnisses å_C, sodass die Verbrennungsrate verringert wird, um die Abgastemperatur bei der Auslassventil-Öffnungszeit EVO zu erhöhen, und dadurch die im Abgas enthaltenen Kohlenwasserstoffe zu verringern.
Darüber hinaus kann die Einlassventil-Öffnungszeit IVO im Wesentlichen konstant gehalten werden durch geeignetes Steuern des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 501 [und des] Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a. Dies erhöht die Ventilüberlappung zwischen Auslassventil-Öffnungszeit EVO und Einlassventil-Öffnungszeit IVO, sodass die Verbrennungsrate verringert wird und die Abgastemperatur bei der Auslassventil-Öffnungszeit EVO erhöht wird, und dadurch die Abgasemissions-Leistung weiter verbessert wird.
An den Schritten S87 bis S92 arbeitet der Controller 22 ähnlich wie bei den Schritten S26 bis S32 in der zweiten Ausführungsform.
Im Folgenden wird eine Modifikation der fünften Ausführungsform beschrieben. Diese Modifikation unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform dahingehend, dass der erste Steuermechanismus angenommenermaßen den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a ohne einen Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 501 einschließt.
Gemäß der Modifikation der fünften Ausführungsform misst der Controller 22 nur die gegenwärtige Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a bei Schritt S83; legt nur die gewünschte Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a bei Schritt S85 fest; [und] gibt, wenn beurteilt wird, dass die tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a um einen vorbestimmten Referenzwert von der gewünschten Betriebsposition bei Schritt S88 abweicht, ein Steuersignal an den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a aus. Weiterhin misst der Controller 22 einen Stromwert I2 eines Stroms, welcher durch den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a fließt, bei Schritt S89; und führt, wenn bei Schritt S91 festgestellt wird, dass der Stromwert I2 seinen Peak-Zeitpunkt durchschritten hat, einen gleichmäßigen Motorbetrieb bei Schritt S92 aus.
Das Festlegen der gewünschten Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 502a bei Schritt S89 wird ausgeführt durch: wenn die Auslassventil-Öffnungszeit EVO relativ früh fern vom unteren Totpunkt ist, wie angegeben durch "b" in 24, Verzögern der Einlassventil-Schließzeit IVC nahe dem unteren Totpunkt. Dies ist wirksam zur Verbesserung des Verbrennungsvorgangs.
Wenn andererseits die Auslassventil-Öffnungszeit EVO relativ spät nahe dem unteren Totpunkt ist, wie angegeben durch "b" in 23, rückt der Controller 22 die Einlassventil-Schließzeit IVC vom unteren Totpunkt weg voran, sodass das effektive Kompressionsverhältnis å_C verringert wird. Dies ist wirksam zur Verringerung der Verbrennungsrate, Erhöhung der Abgastemperatur bei der Auslassventil-Öffnungszeit EVO, Steigerung der Abgastemperatur und dadurch Verbesserung der Abgasemissions-Leistung.
Im Folgenden wird eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 25 bis 27 beschrieben. Die Startsteuerungsvorrichtung schließt einen Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 und einen Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 602 für die Einlassventile 4, 4 und keinen Steuermechanismus für das nominale Kompressionsverhältnis ein. In dieser Ausführungsform wird angenommen, dass der erste Steuermechanismus den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 einschließt, während der zweite Steuermechanismus angenommenermaßen den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 602 einschließt. Auf der Basis des Motorbetriebszustands, einschließlich der Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 602, legt der Controller 22 eine gewünschte Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 fest, und gibt ein Steuersignal an den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 vor dem Motorankurbeln aus, sodass eine gewünschte Betriebsposition erreicht wird. Im Folgenden wird unter Bezug auf die 26 beschrieben, wie der Controller 22 konfiguriert ist, um den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 602 zu steuern. Beim Eintritt in das in 26 gezeigte Steuerungsverfahren schreitet der Controller 22 zuerst zum Schritt S101 voran.
Bei Schritt S101 stellt der Controller 22 fest, ob der Zündungsschalter angeschaltet ist, oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zündungsschalter nicht angeschaltet ist, dann kehrt der Controller 22 aus dem vorliegenden Steuerungsverfahren zurück. Wenn andererseits festgestellt wird, dass der Zündungsschalter angeschaltet ist, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S102 voran.
Bei Schritt S102 misst der Controller 22 eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 602 auf der Basis von Datensignalen, ausgegeben von den assoziierten Sensoren, und schreitet dann zum Schritt S103 voran.
Bei Schritt S103 misst der Controller 22 eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 auf der Basis von Datensignalen, die von den assoziierten Sensoren ausgegeben wurden, und schreitet dann zum Schritt S104 voran.
Bei Schritt S104 misst der Controller 22 einen Motorbetriebszustand auf der Basis der Datensignale, ausgegeben von den assoziierten Sensoren, wobei der Motorbetriebszustand die Motortemperatur T1 und die Einlassluftfeuchtigkeit H1 beinhaltet, und schreitet dann zum Schritt S105 voran.
Bei Schritt S105 legt der Controller 22 eine gewünschte Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 auf der Basis der gemessenen Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 602 und des Motorbetriebszustands fest und schreitet dann zum Schritt 106 voran. Spezifisch ausgedrückt, arbeitet der Controller 22 an Schritt S105 wie folgend. Wenn zum Beispiel die Einlassventil-Schließzeit IVC später nahe beim unteren Totpunkt als gewünscht ist, dann legt der Controller 22 ein Steuersignal für den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 gestattet wird, das Anhebungsausmaß der Einlassventile 4, 4 von einem relativ späten Anhebungsausmaß, wie angegeben durch "a'" in 27, zu einem relativ kleinen Anhebungsausmaß, angegeben durch "a" in 27, zu variieren, sodass die Einlassventil-Schließzeit IVC vom unteren Totpunkt weg vorrückt. Dies ist wirksam zur Verringerung des Ausmaßes der Ventilreibung und zur geeigneten Einstellung des Spiegels der Kompression. Wenn andererseits die Einlassventil-Schließzeit IVC früher vom unteren Totpunkt entfernt ist, als gewünscht, dann legt der Controller 22 das Steuersignal für den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 601 gestattet wird, das Anhebungsausmaß der Einlassventile 4, 4 von einem relativ kleinen Anhebungsausmaß, wie angegeben durch "a" in 27, zu einem relativ großen Anhebungsausmaß, angegeben durch "a'" in 27, zu variieren, sodass die Einlassventil-Schließzeit IVC zum unteren Totpunkt hin verzögert wird.
Bei Schritt S106 bis S110 arbeitet der Controller 22 ähnlich wie bei den Schritten S5 bis S11 in 7 in der ersten Ausführungsform.
Im Folgenden wird eine Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 28 bis 30 beschrieben. Die Startsteuerungsvorrichtung schließt einen Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 701 und einen Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 für Auslassventile 5, 5 und keinen Steuermechanismus für das nominale Kompressionsverhältnis ein. In dieser Ausführungsform wird angenommen, dass der erste Steuermechanismus den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 einschließt, während vom zweiten Steuermechanismus angenommen wird, den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 701 einzuschließen. Auf der Basis des Motorbetriebszustands, einschließlich der Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 701, legt der Controller 22 eine gewünschte Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 fest und gibt ein Steuerungssignal an den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 aus, vor dem Motorankurbeln, sodass die gewünschte Betriebsposition erreicht wird. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 29 beschrieben, wie der Controller 22 konfiguriert ist, um den Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 701 und den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 zu steuern. Beim Eintritt in das in 29 gezeigte Steuerungsverfahren, schreitet der Controller 22 zuerst zum Schritt S111 voran.
Bei Schritt S111 beurteilt der Controller 22, ob der Zündungsschalter angeschaltet ist, oder nicht. Wenn festgestellt wird, dass der Zündungsschalter nicht angeschaltet ist, dann kehrt der Controller 22 aus dem vorliegenden Steuerungsverfahren zurück. Wenn andererseits festgestellt wird, dass der Zündungsschalter angeschaltet ist, dann schreitet der Controller 22 zum Schritt S112 voran.
Bei Schritt S112 misst der Controller 22 eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 701 auf der Basis von Datensignalen, ausgegeben von den assoziierten Sensoren, und schreitet dann zum Schritt S113 voran.
Bei Schritt S113 misst der Controller 22 eine derzeitige tatsächliche Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 auf der Basis von, aus den assoziierten Sensoren ausgegebenen Datensignalen, und schreitet dann zum Schritt S114 voran.
Bei Schritt S114 misst der Controller 22 einen Motorbetriebszustand auf der Basis der Datensignale, ausgegeben von den assoziierten Sensoren, wobei der Motorbetriebszustand die Motortemperatur T1 und die Einlassluftfeuchtigkeit H1 einschließt, und schreitet dann zum Schritt S115 voran.
Bei Schritt S115 legt der Controller 22 eine gewünschte Betriebsposition des Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 auf der Basis der gemessenen Betriebsposition des Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus 701 und des Motorbetriebszustands fest und schreitet dann zum Schritt S116 voran. Spezifisch gesagt, arbeitet der Controller 22 bei Schritt S115 wie folgend. Wenn zum Beispiel die Auslassventil-Öffnungszeit EVO später nahe dem unteren Totpunkt ist, als gewünscht, dann legt der Controller 22 ein Steuersignal für den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 gestattet wird, die zentrale Phase des Ventil-Betriebswinkels der Auslassventile 5, 5 von einer relativ späten Phase, wie angegeben durch "b'" in 30, zu einer relativ frühen Phase, wie angegeben durch "b" in 30, zu variieren, sodass die Auslassventil-Öffnungszeit EVO vom unteren Totpunkt weg voranschreitet. Dies ist wirksam zur Verringerung des effektiven Expansionsverhältnisses å_E, zur Erhöhung der Abgastemperatur, zur Verbesserung der Startfähigkeit des Motors und zur Verbesserung der Abgasemissions-Leistung. Wenn andererseits die Auslassventil-Öffnungszeit EVO früher vom unteren Totpunkt entfernt ist, als erwünscht, dann legt der Controller 22 das Steuersignal für den Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 in einer solchen Weise fest, dass dem Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus 702 gestattet wird, die zentrale Phase des Ventil-Betriebswinkels der Auslassventile 5, 5 von einer relativ frühen Phase, wie angegeben durch "b" in 30, zu einer relativ späten Phase, wie angegeben durch "b'" in 30, zu variieren, sodass die Auslassventil-Öffnungszeit EVO sich zum unteren Totpunkt hin verzögert.
Bei Schritt S116 bis S120 arbeitet der Controller 22 ähnlich wie bei den Schritten S5 bis S11 in 7 in der ersten Ausführungsform.
Obwohl der Ventilereignis- und Anhebungs-Steuermechanismus, der Ventilanhebungsphasen-Steuermechanismus und der Steuermechanismus für das nominale Kompressionsverhältnis gemäß den vorangehenden Ausführungsformen durch Elektromotoren betätigt werden, können sie durch andere Systeme, wie etwa hydraulische Systeme, betrieben werden. Auch in einem solchen Fall kann der Controller 22 vor dem Motorankurbeln eine hydraulische Pumpe anschalten und das effektive Kompressionsverhältnis å_C oder das effektive Expansionsverhältnis å_E durch Betätigen der Steuermechanismen regulieren.
Diese Anmeldung basiert auf einer früheren Japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-287106 , welche am 23. Oktober 2006 eingereicht wurde. Der gesamte Inhalt dieser Japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-287106 wird hierin durch den Bezug darauf einbezogen.
Obwohl die Erfindung oben unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsformen werden für den Fachmann auf dem Gebiet angesichts der oben aufgeführten Lehren naheliegend sein. Der Umfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Patentansprüche definiert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2002-276446 [0003, 0004, 0060, 0060]
- JP 2003-172112 [0041, 0041]
- JP 2006-287106 [0159, 0159]

Claims

Startsteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, umfassend: einen ersten Steuermechanismus (1; 1, 2; 302; 3; 501, 502a; 601; 702), angeordnet zum Variieren von mindestens einem von einem Kompressionsverhältnis (å_C) und einem Expansionsverhältnis (å_E) eines Zylinders des Verbrennungsmotors, wobei der erste Steuermechanismus ein erstes Betätigungsglied (19) einschließt, angeordnet zum Erhalten eines ersten Steuersignals und zum Steuern mindestens eines des Kompressionsverhältnisses und des Expansionsverhältnisses gemäß dem ersten Steuersignal; einen zweiten Steuermechanismus (3; 3; 3; 302; 502b; 602; 701), angeordnet zum Variieren von mindestens einem des Kompressionsverhältnisses und des Expansionsverhältnisses, wobei der zweite Steuermechanismus ein zweites Betätigungsglied (49) einschließt, angeordnet zum Empfangen eines zweiten Steuersignals und zum Steuern von mindestens einem des Kompressionsverhältnisses und des Expansionsverhältnisses gemäß dem zweiten Steuersignal; und einen Controller (22) verbunden mit den ersten und zweiten Steuermechanismen zum Ausgeben der ersten und zweiten Steuersignale, wobei der Controller konfiguriert ist, um: einen Zustand des Verbrennungsmotors vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors zu messen, wobei der Zustand einen Zustand des zweiten Steuermechanismus einschließt; das erste Steuersignal gemäß dem gemessenen Zustand des Verbrennungsmotors festzulegen; und das erste Steuersignal an den ersten Steuermechanismus vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors auszugeben.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, worin: der erste Steuermechanismus (1; 1, 2) angeordnet ist, um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis durch Variieren eines effektiven Hubs eines Kolbens (101), der mit dem Zylinder assoziiert ist, zu variieren; und der zweite Steuermechanismus (3; 3) angeordnet ist, um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis durch Variieren eines Brennkammervolumens des Zylinders zu variieren.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, worin: der erste Steuermechanismus (1; 1, 2) angeordnet ist, um das Kompressionsverhältnis zu variieren durch Verändern bzw. Variation einer Einlassventil-Schließzeit (IVC), wobei die Einlassventil-Schließzeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein mit dem Zylinder assoziiertes Einlassventil (4) schließt; und der zweite Steuermechanismus (3; 3) angeordnet ist, um ein nominales Kompressionsverhältnis (å_C0) des Zylinders zu variieren, wobei das nominale Kompressionsverhältnis geometrisch als ein Verhältnis einer volumetrischen Kapazität des Zylinders beim unteren Einlass-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität beim oberen Kompressions-Totpunkt definiert ist.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 3, wobei der Zustand des Verbrennungsmotors ferner eine Temperatur (T1) des Verbrennungsmotors einschließt.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 4, wobei der Controller, wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des Verbrennungsmotors vor der Ankurbelung des Verbrennungsmotors niedrig ist, das erste Steuersignal in einer solchen Weise festlegt, dass dem ersten Steuermechanismus gestattet wird, die Einlassventil-Schließzeit einzustellen, um sich dem unteren Totpunkt anzunähern, und zwar mit einer Verringerung hinsichtlich des nominalen Kompressionsverhältnisses.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 4, wobei der Controller, wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des Verbrennungsmotors vor der Ankurbelung des Verbrennungsmotors hoch ist, das erste Steuersignal in einer solchen Weise festlegt, dass dem ersten Steuermechanismus gestattet wird, die Einlassventil-Schließzeit einzustellen, um vom unteren Totpunkt abzuweichen, und zwar mit einer Erhöhung hinsichtlich des nominalen Kompressionsverhältnisses.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, worin: der erste Steuermechanismus (302) angeordnet ist, um das Expansionsverhältnis durch Variieren einer Auslassventil-Öffnungszeit (EVO) zu variieren, wobei die Auslassventil-Öffnungszeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein mit dem Zylinder assoziiertes Auslassventil (5) öffnet; und der zweite Steuermechanismus (3) angeordnet ist, um ein nominales Expansionsverhältnis (å_E0) des Zylinders zu variieren, wobei das nominale Expansionsverhältnis geometrisch definiert wird als ein Verhältnis einer volumetrischen Kapazität des Zylinders am unteren Expansions-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität am oberen Kompressions-Totpunkt.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 7, wobei der Zustand des Verbrennungsmotors ferner eine Temperatur (T1) des Verbrennungsmotors einschließt.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 8, wobei der Controller, wenn festgestellt wird, dass die Temperatur des Verbrennungsmotors vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors niedrig ist, das erste Steuersignal in einer solchen Weise festlegt, dass dem ersten Steuermechanismus gestattet wird, die Auslassventil-Öffnungszeit einzustellen, damit sie vom unteren Totpunkt mit einer Erhöhung hinsichtlich des nominalen Expansionsverhältnisses vorrückt.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 8, wobei, wenn festgestellt wird, dass das nominale Expansionsverhältnis vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors niedrig ist, der Controller das erste Steuersignal in einer solchen Weise festlegt, um dem ersten Steuerungsmechanismus zu gestatten, die Auslassventil-Öffnungszeit einzustellen, damit sie sich zum unteren Totpunkt hin verzögert.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, worin: der erste Steuermechanismus (3) angeordnet ist, um ein nominales Kompressionsverhältnis (å_C0) des Zylinders zu variieren, wobei das nominale Kompressionsverhältnis geometrisch definiert ist als ein Verhältnis einer volumetrischen Kapazität des Zylinders beim unteren Einlass-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität beim oberen Kompressions-Totpunkt; und der zweite Steuermechanismus (302) angeordnet ist, um das Kompressionsverhältnis durch Variieren einer Einlassventil-Schließzeit (IVC) zu variieren, wobei die Einlassventil-Schließzeit definiert ist als eine Zeit, an welcher ein Einlassventil (4), das mit dem Zylinder assoziiert ist, schließt.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, worin: der erste Steuermechanismus (3) angeordnet ist, um ein nominales Expansionsverhältnis (å_E0) des Zylinders zu variieren, wobei das nominale Expansionsverhältnis geometrisch definiert ist als ein Verhältnis einer volumetrischen Kapazität des Zylinders beim unteren Expansions-Totpunkt in Bezug auf die volumetrische Kapazität beim oberen Kompressions-Totpunkt; und der zweite Steuermechanismus (302) angeordnet ist, um das Expansionsverhältnis durch Variieren einer Auslassventil-Öffnungszeit (EVO) zu variieren, wobei die Auslassventil-Öffnungszeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein Auslassventil (5), das mit dem Zylinder assoziiert ist, öffnet.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, wobei: der erste Steuermechanismus (501, 502a) angeordnet ist, um das Kompressionsverhältnis zu variieren durch Variieren einer Einlassventil-Schließzeit (IVC), wobei die Einlassventil-Schließzeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein mit dem Zylinder assoziiertes Einlassventil (4) öffnet; und der zweite Steuermechanismus (502b) angeordnet ist, um das Expansionsverhältnis zu variieren durch Variieren einer Auslassventil-Öffnungszeit (EVO), wobei die Auslassventil-Öffnungszeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein Auslassventil (5), das mit dem Zylinder assoziiert ist, öffnet.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, wobei: der erste Steuermechanismus (502b) angeordnet ist, um das Expansionsverhältnis zu variieren durch Variieren einer Auslassventil-Öffnungszeit (EVO), wobei die Auslassventil-Öffnungszeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein Auslassventil (5), das mit dem Zylinder assoziiert ist, öffnet; und der zweite Steuermechanismus (501, 502a) angeordnet ist, um das Kompressionsverhältnis zu variieren durch Variieren einer Einlassventil-Schließzeit (IVC), wobei die Einlassventil-Schließzeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein mit dem Zylinder assoziiertes Einlassventil (4) schließt.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, wobei: der erste Steuermechanismus (601) angeordnet ist, um das Kompressionsverhältnis durch Variieren einer Einlassventil-Schließzeit (IVC) zu variieren, wobei die Einlassventil-Schließzeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein mit dem Zylinder assoziiertes Einlassventil (4) schließt; und der zweite Steuermechanismus (602) angeordnet ist, um das Kompressionsverhältnis durch Variieren der Einlassventil-Schließzeit zu variieren.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, wobei: der erste Steuermechanismus (702) angeordnet ist, um das Expansionsverhältnis durch Variieren einer Auslassventil-Öffnungszeit (EVO) zu variieren, wobei die Auslassventil-Öffnungszeit definiert ist als ein Zeitpunkt, an welchem ein Auslassventil (5), das mit dem Zylinder assoziiert ist, öffnet; und der zweite Steuermechanismus (701) angeordnet ist, um das Expansionsverhältnis durch Variieren der Auslassventil-Öffnungszeit zu variieren.
Startsteuerungsvorrichtung, wie beansprucht in Anspruch 1, wobei der Controller ferner konfiguriert ist, um: das zweite Steuersignal an den zweiten Steuermechanismus in einer solchen Weise auszugeben, dass der zweite Steuermechanismus, vor dem Stoppen des Verbrennungsmotors, in einen für das Starten des Verbrennungsmotors gewünschten Zustand gebracht wird.
Verbrennungsmotor, umfassend: einen Zylinder (104); einen ersten Steuerungsmechanismus (1; 1, 2; 302; 3; 501, 502a; 601; 702), angeordnet zum Variieren von mindestens einem von einem Kompressionsverhältnis (å_C) und einem Expansionsverhältnis (å_E) des Zylinders, wobei der erste Steuermechanismus ein erstes Betätigungsglied (19) einschließt, angeordnet zum Empfangen eines ersten Steuersignals, und zum Steuern von mindestens einem von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis gemäß dem ersten Steuersignals; einen zweiten Steuermechanismus (3; 3; 3; 302; 502b; 602; 701), angeordnet zum Variieren von mindestens einem des Kompressionsverhältnisses und des Expansionsverhältnisses, wobei der zweite Steuermechanismus ein zweites Betätigungsglied (49) einschließt, angeordnet, um ein zweites Steuersignal zu empfangen und um mindestens eines von dem Kompressionsverhältnis und dem Expansionsverhältnis gemäß dem zweiten Steuersignals zu regulieren; und einen Controller (22), der mit den ersten und zweiten Steuermechanismen verbunden ist zum Ausgeben der ersten und zweiten Steuersignale, wobei der Controller konfiguriert ist, um: einen Zustand des Verbrennungsmotors vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors zu messen, wobei der Zustand einen Zustand des zweiten Steuermechanismus einschließt; das erste Steuersignal gemäß dem gemessenen Zustand des Verbrennungsmotors festzulegen; und das festgelegte erste Steuersignal an den ersten Steuermechanismus vor dem Ankurbeln des Verbrennungsmotors auszugeben.