DE102008051496A1 - Steuereinrichtung für einen Dieselmotor - Google Patents

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Abstract

Eine Steuereinrichtung für einen Dieselmotor (1) hat eine Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung (56), welche geeignet ist, zwischen einem ersten Öffnen/Schließen-Takt und einem zweiten Öffnen/Schließen-Takt für ein Auslassventil (78) selektiv zu schalten. der erste Öffnen/Schließen-Takt ist derart festgelegt, dass die Dauer, für welche das Auslassventil (78) offen ist, die Dauer überlappt, für welche ein Einlassventil offen ist, und dass eine Öffnung des Auslassventils (78) nach einem unteren Totpunkt eines Expansionshubes eines Kolbens beginnt. Der zweite Öffnen/Schließen-Takt wird derart festgelegt, dass der Öffnungsbeginn für das Auslassventil (78) verglichen mit dem Öffnungsbeginn gemäß erstem Öffnen/Schließen-Takt vorverlegt wird. Eine ECU (48) steuert die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung so, dass das Auslassventil (78) gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt und geschlossen wird zumindest wenn der Dieselmotor 1 in einem vorbestimmten Kaltzustand arbeitet.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für einen Dieselmotor, insbesondere eine Steuereinrichtung für einen Dieselmotor, welcher mit einer Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung ausgestattet ist, welche geeignet ist, einen Öffnen/Schließen-Takt für ein Auslassventil des Motors zu verändern, und mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung mit einer Funktion zur Reinigung von Motorabgas.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein NOx-Katalysator zum Reduzieren von NOx (Stickstoffoxide) im Abgas eines Dieselmotors zur Reinigung des Abgases, sowie ein Partikelfilter zum Einfangen von Partikeln im Abgas zum Reinigen des Abgases etc. wurden bereits als Abgasnachbehandlungseinrichtungen benutzt.
  • In den letzten Jahren wurde beispielsweise ein NOx-Katalysator vom ammoniakselektiven Reduktionstyp (im Folgenden als ein SCR-Katalysator bezeichnet) als NOx-Katalysator benutzt. In einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, umfassend einen SCR-Katalysator, wird stromaufwärts des SCR-Katalysators Harnstoffwassergemisch zugeführt, und Ammoniak, welches als Ergebnis der Hydrolyse des Harnstoffwassergemisches produziert wird, die durch die Hitze des Abgases hervorgerufen wird, wird dem SCR-Katalysator zugeführt. Der SCR-Katalysator adsorbiert das dem SCR- Katalysator zugeführte Ammoniak und der SCR-Katalysator begünstigt die Denitrifizierreaktion zwischen Ammoniak und NOx im Abgas. Auf diese Weise wird das NOx reduziert.
  • Der SCR-Katalysator führt eine derartige Abgasreinigungsfunktion nicht zufriedenstellend durch, solange bis die Temperatur des durch den SCR-Katalysator strömenden Abgases bis zumindest auf ein Niveau ansteigt, bei welchem der SCR-Katalysator aktiviert wird. Wenn der Motor kalt ist, hat das vom Motor ausgestoßene Abgas eine niedrigere Temperatur, und eine Abgasleitung, ein Vorstufenoxidationskatalysator, ein Partikelfilter etc., welche stromaufwärts des SCR-Katalysators angeordnet sind, sind nicht warm genug. Daher tritt Hitze vom Abgas auf diese Einrichtungen über, so dass das in den SCR-Katalysator strömende Abgas eine erheblich verringerte Temperatur besitzt. Eine derartige Verringerung der Abgastemperatur kann den SCR-Katalysator an der zufriedenstellenden Durchführung der oben genannten Abgasreinigungsfunktion hindern.
  • Durch die Verringerung der Abgastemperatur hervorgerufene Probleme, werden nicht nur beim SCR-Katalysator beobachtet. Ähnliche Probleme werden bei einer Vielzahl von Katalysatoren beobachtet, wo ein Partikelfilter als Abgasnachbehandlungseinrichtung benutzt wird. Insbesondere erlaubt in einem als Abgasnachbehandlungseinrichtung benutzten Katalysator eine verringerte Abgastemperatur keine Aktivierung des Katalysators, wodurch keine zufriedenstellende Durchführung der Katalysatorfunktion des Katalysators ermöglicht wird. Verringerte Abgastemperatur erschwert eine kontinuierliche Regeneration eines Partikelfilter und ermöglicht ein Ansammeln von Partikeln im Partikelfilter, was zu einer Verschlechterung der Partikeleinfangfunktion führt.
  • Um die durch die Verringerung der Abgastemperatur oben erwähnten Probleme zu lösen, hat die ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift Hei 10-68332 (im folgenden als Dokument 1 bezeichnet) eine Ventilsteuerungsvorrichtung vorgeschlagen, welche ausgelegt ist, zur Steigerung der Abgastemperatur durch Verändern des Öffnen/Schließen-Takts der Auslassventile des Motors, wenn der Motor kalt ist.
  • Die Steuereinheit aus Dokument 1 benutzt eine Vorrichtung, welche den Öffnen/Schließen-Takt für die Auslassventile durch Veränderung der Phase einer Abgasnockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle verändern kann. Wenn der Motor eine niedrige Temperatur hat, wird der Öffnen/Schließen-Takt für die Auslassventile auf einen vorbestimmten Kurbelwinkel vorverlegt. Dies neigt zur Förderung des Ausstoßes der Verbrennungshitze aus den Zylindern zur Abgaseinrichtungsseite hin, wodurch ein Katalysator und dergleichen früher durch die Verbrennungshitze aktiviert werden kann.
  • Bei der Steuereinrichtung aus Dokument 1 wird dennoch der Öffnen/Schließen-Takt für jedes Auslassventil durch Veränderung der Phase der Abgasnockenwelle relativ zur Kurbelwelle variiert, während die Zeitdauer, für welche jedes Auslassventil geöffnet ist, unverändert bleibt. Daher wird als Ergebnis der Vorverlegung des Beginns der Öffnung des Auslassventils die Beendung der Schließung des Abgasventils vor den oberen Totpunkt des Ausstoßhubes vorverlegt, so dass das Auslassventil schließt, bevor das dazugehörige Einlassventil geöffnet wird. Folglich wird im Zylinder verbliebenes Gas erneut komprimiert, wenn das Auslassventil schließt, und wenn das Einlassventil danach geöffnet wird, wird das derart komprimierte verbliebene Gas über eine Ansaugöffnung ausgestoßen. Dies verhindert Frischluft in den Zylinder über die Ansaugöffnung anzusaugen, wodurch eine Verringerung des Luftüberschussverhältnisses hervorgerufen wird. Dies führt zu Problemen wie der Erzeugung einer großen Menge von Schwarzrauch sowie Emission von HC (Kohlenwasserstoff) in die Atmosphäre.
  • Weiterhin verändert die Steuereinrichtung aus Dokument 1 die Phase der Abgasnockenwelle relativ zur Kurbelwelle durch Zuführung von Öldruck. Wenn der Motor kalt ist, hat ein zugeführtes Arbeitsöl ebenfalls niedrige Temperatur und daher hohe Viskosität. Daher kann eine Phasenveränderungsvorrichtung nicht stabil gesteuert werden, bis das Arbeitsöl sich einigermaßen erwärmt hat und die Viskosität abnimmt. Daher ist es denkbar, die Steuereinrichtung aus Dokument 1 so zu konfigurieren, den Auslassventil-Öffnen/Schließen-Takt auf dem höchsten Wert zu halten, während das Arbeitsöl niedrige Temperatur hat. In diesem Fall, wenn der Motor beginnt unter hoher Last zu arbeiten, bevor die Temperatur des Arbeitsöls ausreichend angestiegen ist, wird der Auslassventil-Öffnen/Schließen-Takt dennoch für eine Weile auf dem höchsten Wert gehalten, weil das Arbeitsöl nicht problemlos abgeführt werden kann. Folglich verstärkt sich die oben genannte Reduktion der in den Zylinder angesaugten Frischluft. Obwohl die Reduktion der Frischluft, in welche Verbrennungshitze übergeleitet wird, zu einer Erhöhung der Abgastemperatur führt kann eine hohe Reduktion der Frischluft zu einer großen Menge von Schwarzrauch führen, welcher durch unvollständige Verbrennung produziert wird, und weiterhin zu einem erheblichen Anstieg der Abgastemperatur.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme zu lösen. Die vorrangige Aufgabe davon ist es, eine Steuereinrichtung für einen Dieselmotor vorzuschlagen, welche einen geeigneten Anstieg der Abgastemperatur ohne Ausstoß einer großen Menge von Schwarzrauch hervorrufen kann wenn der Motor kalt ist, um dadurch einer Abgasnachbehandlungseinrichtung früh zu ermöglichen, die Abgasreinigungsfunktion zufriedenstellend auszuführen.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, umfasst eine Steuereinrichtung für einen Dieselmotor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung, welche geeignet ist, zwischen einem ersten Öffnen/Schließen-Takt und einem zweiten Öffnen/Schließen-Takt für ein Auslassventil des Dieselmotors selektiv zu schalten; eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Reinigen vom Dieselmotor ausgestoßenem Abgas; und ein Steuermittel, welches eingerichtet ist zur Steuerung der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung derart, dass das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird, zumindest wenn der Dieselmotor in einem vorbestimmten Kaltzustand arbeitet, wobei der erste Öffnen/Schließen-Takt derart festgelegt wird, dass die Dauer, für welche das Auslassventil offen ist, die Dauer überlappt, für welche ein mit dem gleichen Zylinder, mit dem auch das Auslassventil verbunden ist, verbundenes Einlassventil offen ist, und dass die Öffnung des Auslassventils nach einem unteren Totpunkt eines Expansionshubes eines Kolbens im Zylinder beginnt, und der zweite Öffnen/Schließen-Takt derart festgelegt wird, dass der Öffnungsbeginn des Auslassventils verglichen mit dem Öffnungsbeginn gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt vorverlegt wird.
  • Bei der wie oben beschrieben konfigurierten Steuereinrichtung für einen Dieselmotor steuert das Steuermittel die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung wenn der Dieselmotor in einem vorbestimmten Kaltzustand arbeitet so, dass das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird, welcher so festgesetzt wird, dass die Dauer, für welche das Auslassventil offen ist, die Dauer überdeckt, für welche das Einlassventil, das mit dem gleichen Zylinder verbunden ist, mit dem das Auslassventil verbunden ist, geöffnet ist, und dass die Öffnung des Auslassventils nach einem unteren Totpunkt eines Expansionshubes eines Kolbens im Zylinder beginnt.
  • Folglich komprimiert der Kolben Gase innerhalb des Zylinders beim Ausstoßhub, was einen Pumpverlust verglichen damit erhöht, wenn das Auslassventil gemäß dem zweiten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird. Um diese Erhöhung des Pumpverlustes zu kompensieren wird jedem Zylinder eine größere Treibstoffmenge zugeführt, was zu einer Erhöhung der Temperatur des vom Dieselmotor ausgestoßenen Abgases führt.
  • Weiterhin führt der Öffnungsbeginn für das verzögerte Auslassventil zu einer vergrößerten Menge von Gas, welche im Zylinder zurückbleibt, verglichen damit wenn das Auslassventil gemäß dem zweiten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird was wiederum zu einer korrespondierenden Verringerung der Frischluftmenge führt, welche in den Zylinder angesaugt wird. Eine derartige Verringerung der Frischluft, in welche durch die Treibstoffverbrennung produzierte Hitze überführt wird, führt zu einer Erhöhung der Abgastemperatur.
  • Folglich wird wenn der Motor in einem Kaltzustand arbeitet auch eine schnelle Erhöhung der Abgastemperatur erreicht, so dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung die Abgasreinigungsfunktion zufriedenstellend durchführen kann.
  • Auch wenn das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird, überlappt die Dauer, für welche das Auslassventil offen ist, die Dauer, für welche das Einlassventil offen ist, oder mit anderen Worten bleibt das Auslassventil offen nachdem das Einlassventil einigermaßen geöffnet ist. Dies verhindert eine nennenswerte Vergrößerung der Menge des im Zylinder verbleibenden Gases, und verhindert dadurch eine nennenswerte Behinderung der zuströmenden Frischluft in den Zylinder durch das verbleibende Gas, und verhindert dadurch eine nennenswerte Verringerung der Menge der in den Zylinder angesaugten Frischluft. Folglich kann eine schnelle Erhöhung der Abgastemperatur erreicht werden, während Emission von Schwarzrauch etc. in die Atmosphäre verhindert wird.
  • Vorzugsweise wird bei der Steuereinrichtung für einen Dieselmotor der Öffnungsbeginn des Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt auf einen vorbestimmten Kurbelwinkel des Kolbens zwischen 40 Grad und 70 Grad nach dem unteren Totpunkt festgesetzt.
  • In dem Fall, wenn der Dieselmotor in einem Kaltzustand arbeitet, wird das Auslassventil zwischen 40° und 70° nach dem unteren Totpunkt bezogen auf den Kurbelwinkel des Kolbens geöffnet. Dies ermöglicht eine schnelle Erhöhung der Abgastemperatur, während Emission von Schwarzrauch etc. in die Atmosphäre zuverlässiger verhindert wird.
  • Vorzugsweise wird bei der Steuereinrichtung für einen Dieselmotor das Auslassventil gemäß dem zweiten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wenn der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung ein Arbeitsöl zugeführt wird, und das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wenn der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung das Arbeitsöl nicht zugeführt wird.
  • Wenn der Dieselmotor in einem Kaltzustand arbeitet, hat das Arbeitsöl eine hohe Viskosität, und daher ist eine stabile Steuerung der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung durch korrekte Zufuhr des Arbeitsöls schwierig. Wenn die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung so konfiguriert ist, dass das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird, wenn das Arbeitsöl der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung nicht wie oben erwähnt zugeführt wird, wird das Auslassventil im Kaltbetrieb des Motors gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt ohne Zufuhr des Arbeitsöls an die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung geöffnet und geschlossen. Wenn der Motor in einem Kaltzustand arbeitet kann folglich das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt stabil und zuverlässig geöffnet und geschlossen werden.
  • Wenn der Dieselmotor unter hoher Last arbeiten muss während er in einem Kaltzustand mit nicht ausreichend erwärmtem Arbeitsöl arbeitet, bleibt das Auslassventil geöffnet und schließt gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt. In diesem Fall überlappt die Dauer, für welche das Auslassventil offen ist, die Dauer, für welche das Einlassventil offen ist, oder mit anderen Worten bleibt das Auslassventil offen nachdem das Einlassventil, wie oben erwähnt, einigermaßen geöffnet wurde. Dies hält die Menge der im Zylinder verbleibenden Gase auf einem niedrigen Niveau, und verhindert dadurch eine nennenswerte Verringerung der Menge der in den Zylinder angesaugten Frischluft. Auch wenn der Motor unter hoher Last arbeiten muss kann folglich die Erzeugung einer großen Menge von Schwarzrauch und eine erhebliche Erhöhung der Abgastemperatur verhindert werden.
  • Insbesondere verhindert bei der Steuereinrichtung für einen Dieselmotor wenn das Steuermittel die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung derart steuert, dass das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird, das Steuermittel, dass die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung vom ersten Öffnen/Schließen-Takt in den zweiten Öffnen/Schließen-Takt schaltet, solange bis bestimmt wird, dass die Temperatur des Arbeitsöls auf eine vorbestimmte Öltemperatur oder darüber angestiegen ist.
  • Falls das Steuermittel die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung so ansteuert, dass das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird, wird das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen bis das Steuermittel bestimmt, dass die Temperatur des Arbeitsöls bis hin zu einer vorbestimmten Öltemperatur oder darüber angestiegen ist.
  • Dies verhindert eine Zuführung des Arbeitsöls, welches noch nicht warm genug ist und daher noch eine hohe Viskosität hat, an die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung, wodurch ein instabiler Betrieb der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung verhindert wird, welcher durch das Arbeitsöl mit hoher Viskosität hervorgerufen wird.
  • Bei der Steuereinrichtung für einen Dieselmotor kann das Steuermittel die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung derart steuern, dass das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird wenn das Steuermittel bestimmt, dass der Dieselmotor in einem vorbestimmten Zustand arbeitet, der eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft.
  • Falls der Dieselmotor in einem vorbestimmten Zustand arbeitet, der eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft, wird das Auslassventil gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen, um die Menge des der Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeführten Abgases zu verringern, wodurch eine Verringerung der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung unterdrückt wird. Dies ermöglicht der Abgasnachbehandlungseinrichtung, ihre Abgasreinigungsfunktion zufriedenstellend beizubehalten.
  • Insbesondere wenn der Dieselmotor an einem Fahrzeug als Energiequelle befestigt ist, kann das Steuermittel bestimmen, dass der Dieselmotor in dem vorbestimmten Zustand arbeitet, welcher eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft wenn das Fahrzeug bremst.
  • In diesem Fall kann die Verschlechterung der Abgasreinigungsfunktion der Abgasnachbehandlungseinrichtung, welche durch eine Verringerung der Temperatur des Abgases in Zusammenhang mit den Bremsen des Fahrzeugs hervorgerufen wird, zufriedenstellend verhindert werden.
  • Wenn der Dieselmotor bremst oder in einem vorbestimmten Zustand bei niedriger Geschwindigkeit und niedriger Belastung arbeitet, kann das Steuermittel alternativ bestimmen, dass der Dieselmotor in dem vorbestimmten Zustand arbeitet, welcher eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft.
  • In diesem Fall kann die Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung der Abgasnachbehandlungseinrichtung, welche durch eine Abnahme der Temperatur des Abgases im Zusammenhang mit dem Bremsen oder Betrieb bei niedriger Geschwindigkeit und niedriger Belastung des Dieselmotors hervorgerufen wird, zufriedenstellend verhindert werden.
  • Wenn die Temperatur des Abgases des Dieselmotors unter einer vorbestimmten Abgastemperatur liegt kann das Steuermittel alternativ bestimmen, dass der Dieselmotor in dem vorbestimmten Zustand arbeitet, welcher eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft.
  • In diesem Fall kann die Verschlechterung der Abgasreinigungsfunktion der Abgasnachbehandlungseinrichtung, welche durch eine Abnahme der Temperatur des Abgases des Dieselmotors hervorgerufen wird, zufriedenstellend verhindert werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der im Folgenden gegebenen detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen verständlicher, welche nur zu Illustrationszwecken gedacht sind, und daher die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Es zeigen:
  • 1 ist eine Gesamtansicht des Aufbaus eines Motorsystems, auf welches eine Steuereinrichtung für einen Dieselmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist,
  • 2 ist eine Ansicht von oben, welche einen ersten Kipphebel und einen zweiten Kipphebel zeigt, welches Bestandteile einer Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung vor der Montage sind,
  • 3 ist eine Ansicht der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung von oben,
  • 4 ist eine Seitenansicht, welche den zweiten Kipphebel nach der Montage zeigt,
  • 5 ist eine teilweise Schnittansicht, welche die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung mit einem nicht aktivierten Kolbenantrieb zeigt,
  • 6 ist eine teilweise Schnittansicht, welche die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung mit dem aktivierten Kolbenantrieb zeigt,
  • 7 ist ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen Ventilhub und Öffnen/Schließen-Takt für ein Auslassventil zeigt, wenn durch eine erste Nocke angetrieben und wenn durch eine zweite Nocke angetrieben wird,
  • 8 ist ein Graph, welcher zeigt wie ein Luftüberschussverhältnis und eine Abgastemperatur variieren, wenn der Öffnen/Schließen-Takt für ein Auslassventil allmählich verzögert wird,
  • 9 ist ein Graph, welcher zeigt wie ein Luftüberschussverhältnis und eine Abgastemperatur variieren, wenn ein Öffnen/Schließen-Takt für ein Auslassventil in einem Vergleichsbeispiel aus dem Stand der Technik allmählich verzögert wird, und
  • 10 ist ein Flussdiagramm einer Abgastemperatur-Anstiegssteuerung, welche durch eine ECU durchgeführt wird.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Bezüglich der beigefügten Zeichnungen wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Eine Steuereinrichtung für einen Dieselmotor gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist an einem Fahrzeug installiert. 1 ist eine Gesamtansicht des Aufbaus eines Motorsystems, auf welches die Steuereinrichtung angewendet ist. Zunächst wird bezüglich 1 der Aufbau des Motorsystems beschrieben.
  • Ein Dieselmotor (im folgenden als Motor bezeichnet) 1 hat einen Hochdrucksammler (im folgenden als Common Rail bezeichnet) 2, welcher gemeinsam an den Zylindern vorgesehen ist. Hochdruck-Treibstoff, welcher durch eine nicht gezeigte Treibstoffinjektionspumpe zugeführt wird und im Common Rail 2 gespeichert wird, wird den an den jeweiligen Zylindern vorgesehenen Treibstoffinjektoren 4 zugeführt und von den Treibstoffinjektoren 4 in die Zylinder injiziert.
  • Ein Turbolader 8 ist in einen Ansaugweg 6 eingefügt und durch einen nicht gezeigten Luftreiniger angesaugte Ansaugluft strömt in einen Kompressor 8a des Turboladers 8 aus dem Ansaugweg 6. Die durch den Kompressor 8a turbogeladene Ansaugluft passiert einen Ladeluftkühler 10 und wird in einen Ansaugverteiler 12 eingeführt. Die dem Ansaugverteiler 12 eingeführte Luft wird in die Zylinder des Motors 1 durch nicht gezeigte Ansaugöffnungen durch Öffnung von nicht gezeigten Ansaugventilen angesaugt, welche an den jeweiligen Zylindern vorgesehen sind. Ein Ansaugluft-Strömungssensor 14 zum Detektieren eines Durchsatzes der in den Motor 1 angesaugten Ansaugluft ist in den Ansaugweg 6 stromaufwärts des Kompressors 8a eingefügt.
  • Nicht gezeigte Abgasauslässe, durch welche Abgas aus den jeweiligen Zylindern durch Öffnung der Auslassventile (nicht gezeigt in 1) ausgestoßen wird, sind über einen Abgasverteiler 16 mit einer Abgasleitung 18 verbunden. Zwischen dem Abgasverteiler 16 und dem Ansaugverteiler 12 ist ein EGR-Weg 22 eingefügt, welcher den Abgasverteiler 16 und den Ansaugverteiler 12 miteinander über ein EGR-Ventil 20 verbindet, welches dazwischen eingefügt ist.
  • Die Abgasleitung 18 hat eine Turbine 8b, welche zum Turbolader 8 gehört, und ist mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 verbunden. Eine Drehwelle der Turbine 8a ist mechanisch mit einer Drehwelle des Kompressors 8a verbunden, und die Turbine 8b treibt den Kompressor 8a durch das Abgas an, welches sie durch die Abgasleitung 18 empfangt.
  • Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 hat ein Oberstromgehäuse 26 und ein Unterstromgehäuse 30, welches stromabwärts des Oberstromgehäuses 26 angeordnet ist und über einen Verbindungsweg 28 damit verbunden ist. Das Oberstromgehäuse 26 nimmt einen Vorstufenoxidationskatalysator 32 auf, und stromabwärts des Vorstufenoxidationskatalysators 32 ist ein Partikelfilter (im folgenden als ein Filter bezeichnet) 34 angeordnet. Der Filter 34 fängt Partikel im Abgas ein, wodurch das Abgas des Motors 1 gereinigt wird.
  • Der Vorstufenoxidationskatalysator 32 oxidiert NO (Stickstoffmonoxid) im Abgas, um NO2 (Stickstoffdioxid) zu erzeugen. Weil der Vorstufenoxidationskatalysator 32 stromaufwärts des Filters 34 angeordnet ist, strömt das im Vorstufenoxidationskatalysator 32 erzeugte NO2 in den Filter 34. Die im Filter 34 eingefangenen und angesammelten Partikel werden in Reaktion mit dem vom Vorstufenoxidationskatalysator 32 zugeführten NO2 oxidiert. Auf diese Weise wird eine kontinuierliche Regeneration des Filters 34 durchgeführt.
  • Das Unterstromgehäuse 30 nimmt einen NOx-Katalysator vom ammoniakselektiven Reduktionstyp (im folgenden als ein SCR-Katalysator bezeichnet) 36 auf, welcher Ammoniak im Abgas adsorbiert und das im Abgas enthaltene NOx (Stickstoffoxid) durch Nutzung des Ammoniaks als Reduktionsmittel selektiv reduziert, wodurch das Abgas gereinigt wird. Stromabwärts des SCR-Katalysators 36 ist ein katalytischer Nachstufenoxidator 38 innerhalb des Unterstromgehäuses zum Entfernen des Ammoniaks aus dem Abgas angeordnet, welches aus dem SCR-Katalysator 36 herausgeströmt ist. Der Nachstufenoxidationskatalysator 38 hat weiterhin die Oxidation von CO (Kohlenstoffmonoxid) als Funktion, welches erzeugt wird, wenn die Partikel bei der erzwungenen Regeneration des Filters 34 verbrannt werden, was später beschrieben werden wird, und dann das resultierende CO2 (Kohlenstoffdioxid) in die Atmosphäre ausgestoßen wird.
  • Weiterhin ist ein Harnstoffwassergemisch-Injektor 40 zum Injizieren von Harnstoffwassergemisch in das im Verbindungsweg 28 befindliche Abgas am Verbindungsweg 28 vorgesehen. Das Harnstoffwassergemisch wird mittels einer nicht gezeigten Zufuhrpumpe aus einem Harnstoffwassergemischtank 42, in welchem das Harnstoffwassergemisch gespeichert ist, an den Harnstoffwassergemisch-Injektor 40 geleitet. Das zugeführte Harnstoffwassergemisch wird als Reaktion auf die Öffnung und Schließung des Harnstoffwassergemisch-Injektors 40 über den Harnstoffwassergemisch-Injektor in das im Verbindungsweg 28 befindliche Abgas injiziert.
  • Das zerstäubte Harnstoffwassergemisch, welches vom Harnstoffwassergemisch-Injektor 40 injiziert wurde, wird durch die Hitze des Abgases hydrolisiert, was Ammoniak erzeugt. Das erzeugte Ammoniak wird dem SCR-Katalysator 36 zusammen mit dem Abgas zugeführt. Der SCR-Katalysator 36 adsorbiert das zugeführte Ammoniak und begünstigt die Denitrifizierreaktion zwischen dem Ammoniak und dem im Abgas enthaltenen NOx. Folglich wird das im Abgas enthaltene NOx reduziert und in unschädliches N2, etc. umgewandelt. Wenn das Ammoniak nicht mit dem NOx reagiert und aus dem SCR-Katalysator 36 herausströmt, wird das Ammoniak durch den Nachstufenoxidationskatalysator 38 aus dem Abgas entfernt.
  • Innerhalb des Unterstromgehäuses 30 ist stromaufwärts des SCR-Katalysators 36 ein Einlasstemperatursensor 44 zum Detektieren der Abgastemperatur in der Nähe des Einlasses des SCR-Katalysators 36 vorgesehen.
  • Für jeden Zylinder hat der Motor 1 eine Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung (nicht gezeigt in 1), um den Öffnen/Schließen-Takt für ein an jedem Zylinder des Motors 1 vorgesehenes Auslassventil zu schalten. Die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung, welche später detailliert beschrieben werden wird, ist eingerichtet, um den Öffnen/Schließen-Takt für das Auslassventil durch Zufuhr eines Arbeitsöls zu steuern. Ein in 1 gezeigtes Arbeitsöl-Steuerventil 46 ist für die Steuerung der Zufuhr des Arbeitsöls an die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung vorgesehen.
  • Das wie oben beschrieben konfigurierte Motorsystem hat eine ECU (Steuermittel) 48 zur Durchführung umfangreicher Steuerung, umfassend der Steuerung des Betriebs des Motors 1. Die ECU 48 umfasst eine CPU, Speichereinrichtungen, Taktzähler etc. Die ECU 38 berechnet verschiedene Steuervariablen und steuert verschiedene mit der ECU 48 verbundene Einrichtungen gemäß den berechneten Steuervariablen.
  • Am Eingang der ECU 48 sind verschiedene Sensoren angeschlossen, umfassend einen Wassertemperatursensor 50 zum Detektieren der Temperatur des Kühlwassers des Motors 1, ein Drehzahlsensor 2 zum Detektieren der Drehzahl des Motors 1, ein Gaspedalbetätigungssensor 54 zum Detektieren der Beschleunigungsstärke, zusätzlich zum oben genannten Einlassdurchsatzsensor 14 und Einlasstemperatursensor 44, um für verschiedene Steuerungen erforderliche Informationen zu sammeln.
  • An den Ausgang der ECU 48 sind verschiedene gemäß den berechneten Steuervariablen gesteuerte Einrichtungen angeschlossen, wie beispielsweise der Treibstoffinjektor 4 für die jeweiligen Zylinder, das EGR-Ventil 20, der Harnstoffwassergemisch-Injektor 40 und das Arbeitsölsteuerventil 46.
  • Die ECU 48 führt ebenfalls die Treibstoffzufuhrsteuerung durch, bei welcher die ECU 48 die Treibstoffzufuhrmenge für jeden Zylinder des Motors 1 berechnet und jeden Treibstoffinjektor 4 gemäß der berechneten Treibstoffzufuhrmenge ansteuert. Die für den Betrieb des Motors 1 erforderliche Treibstoffzufuhrmenge (Hauptinjektionsmenge) wird aus einer vorgespeicherten Tabelle basierend auf der Drehzahl des Motors 1, welche durch den Drehzahlsensor 52 detektiert wurde, und der Gaspedalbetätigung, welche durch den Gaspedalbetätigungssensor 54 detektiert wurde, bestimmt. Die jedem Zylinder zugeführte Treibstoffmenge wird gemäß der Zeitdauer reguliert, für welche der Treibstoffinjektor 4 geöffnet ist. Die ECU 48 öffnet die jeweiligen Treibstoffinjektoren 4 für die mit der bestimmten Treibstoffmenge korrespondierende Zeitdauer, um dadurch die Haupttreibstoffinjektion in die korrespondierenden Zylinder durchzuführen. Im Ergebnis dieser Haupttreibstoffinjektion wird der Treibstoff in für den Betrieb des Motors 1 erforderlicher Menge zugeführt.
  • Zusätzlich zur oben beschriebenen Treibstoffzufuhrsteuerung führt die ECU 48 eine erzwungene Regenerationssteuerung zum erzwungenen Regenerieren des Filters 34 durch, um seine Funktion wiederherzustellen.
  • Vom Filter 34 aufgenommene Partikel werden unter Nutzung des vom Vorstufenoxidationskatalysator 32 zugeführten NO2 oxidiert, um durch die oben genannte kontinuierliche Regeneration entfernt zu werden. Dennoch können manchmal die im Filter 34 aufgenommenen Partikel nicht nur durch derartige kontinuierliche Regeneration ausreichend entfernt werden. Langes Andauern dieses Zustands führt zu erheblichem Anwachsen der Partikel im Filter 34, was zu einer Blockierung des Filters 34 führen kann. Damit führt die ECU 48 eine erzwungene Regeneration durch und erzeugt einen geeigneten Anstieg der Temperatur des Filters 34, welcher abhängig ist von der Menge der aufgenommenen Partikel im Filter 34, wodurch die Abgasreinigungsfunktion des Filters 34 aufrecht erhalten wird.
  • Die Menge der aufgenommenen Partikel wird aus der Druckdifferenz über den Filter 34, den durch den Einlassdurchsatzsensor 14 detektierten Wert oder dergleichen abgeschätzt. Wenn bestimmt wird, dass die Ansammlung der Partikel im Filter 34 eine vorbestimmte Menge erreicht hat, beginnt die ECU 48 mit der erzwungenen Regenerationssteuerung. Bei der erzwungenen Regenerationssteuerung führt die ECU 48 durch Ansteuerung des Treibstoffinjektors 4 eine nachträgliche Injektion durch, wodurch HC (Kohlenwasserstoff) in das Abgas zugeführt wird. Die Oxidationsreaktion des dem Vorstufenoxidationskatalysator 33 derart zugeführten HC ruft einen Anstieg der Temperatur des in den Filter 34 strömenden Abgases hervor. Ein derartiger Anstieg der Abgastemperatur ermöglicht ein Ausbrennen der im Filter 34 angesammelten Partikel.
  • Die ECU 48 führt weiterhin die Harnstoffwassergemisch-Zufuhrsteuerung durch, um die Abgasreinigungsleistung des SCR-Katalysators 36 durch geeignete Regulierung der vom Harnstoffwassergemisch-Injektor 40 zugeführten Harnstoffwassergemischmenge auf einem hohen Niveau zu halten. Bei der Harnstoffwassergemisch-Zufuhrsteuerung bestimmt die ECU 48 als Zielzufuhrmenge des Harnstoffwassergemischs diejenige Menge, welche zur selektiven Reduktion des NOx im Abgas erforderlich ist, und steuert den Harnstoffwassergemisch-Injektor 40 gemäß dieser Zielzufuhrmenge an. Durch diese Steuerung wird Harnstoffwassergemisch vom Harnstoffwassergemisch-Injektor 40 in das stromaufwärts des SCR-Katalysators 36 existierende Abgas zugeführt.
  • Wie oben erwähnt, wird Harnstoffwassergemisch, welches durch den Harnstoffwassergemisch-Injektor 40 zugeführt wurde, durch die Hitze des Abgases hydrolisiert und das resultierende Ammoniak wird dem SCR-Katalysator 36 zugeführt. Der SCR-Katalysator 36 adsorbiert das zugeführte Ammoniak und begünstigt die Denitrifizierreaktion zwischen dem Ammoniak und dem im Abgas enthaltenen NOx, so dass das NOx reduziert wird und dadurch das Abgas gereinigt wird.
  • Für die oben beschriebene erzwungene Regeneration des Filters 34 und damit die selektive Reduktion des NOx im SCR-Katalysator 36 zufriedenstellend durchgeführt werden kann, müssen der Vorstufen-Oxidationskatalysator 32 und der SCR-Katalysator 36 aktiviert werden. Weiterhin ist es für die selektive Reduktion des NOx im SCR-Katalylsator 36 erforderlich, dass das vom Harnstoffwassergemisch-Injektor 40 in das Abgas zugeführte Harnstoffwassergemisch durch die Hitze des Abgases in ausreichendem Maß hydrolisiert wird, um eine geeignete Menge Ammoniak dem SCR-Katalysator 36 zuzuführen. Daher muss die Temperatur des Abgases des Motors 1 auf ein Niveau angestiegen sein, was es ermöglicht, den Vorstufen-Oxidationskatalysator 32 und den SCR-Katalysator 36 zu aktivieren.
  • Wenn der Motor 1 unter Bedingungen arbeitet, welche kein Ansteigen der Abgastemperatur auf ein derartiges Niveau erlauben, erzeugt die Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Anstieg der Abgastemperatur durch Veränderung des Öffnen/Schließen-Taktes für die Auslassventile.
  • Nun wird basierend auf 2 bis 7 der Aufbau der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 detailliert beschrieben, welche für jeden Zylinder zum Verändern des Öffnen/Schließen-Taktes für das Auslassventil vorgesehen ist.
  • 2 ist eine Ansicht von oben, welche einen ersten Kipphebel 58 und einen zweiten Kipphebel 60 zeigt, welche Bestandteile der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 vor der Montage sind. 3 ist eine Ansicht der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 von oben und 4 ist eine Seitenansicht, welche den zweiten Kipphebel nach der Montage zeigt.
  • Für jeden Zylinder des Motors 1 ist ein erster Kipphebel 18 und ein zweiter Kipphebel 60 vorgesehen, welche an einer Kipphebelachse 62 benachbart zueinander einzeln schwenkbar gelagert sind.
  • Der erste Kipphebel 58 hat einen Ansatzabschnitt 64, wodurch die Kipphebelachse 62 hindurchgreifen kann, so dass der erste Kipphebel 58 am Ansatzabschnitt 64 durch die Kipphebelachse 62 getragen wird. Weiterhin hat der erste Kipphebel 58 einen Achsenabschnitt 66, welcher sich vom Ansatzabschnitt 64 entlang der Kipphebelachse 62 erstreckt, der Kipphebelachse 62 ein Hindurchtreten ermöglicht und welcher in einen Ansatzabschnitt 68 des zweiten Kipphebels 60 eingefügt ist. Daher wird der zweite Kipphebel 60 durch den Achsabschnitt 66 des ersten Kipphebels 58 derart getragen, dass der zweite Kipphebel 60 relativ zur Kipphebelachse 62 schwenkbar ist.
  • Eine Rolle 74, welche eine erste Nocke 72 kontaktiert, ist drehbar an einem Endabschnitt eines Armes 70 befestigt, welcher sich entlang der Länge des ersten Kipphebels 58 auf einer Seite erstreckt. An einem Endabschnitt eines Armes 76, welcher sich zur anderen Seite des Armes 70 erstreckt, ist ein Ventilschaft des Auslassventils 78 angeschlossen. Die Rolle 74 des ersten Kipphebels 58 wird durch eine Kraft gegen die erste Nocke 72 gedrückt, welche durch eine nicht gezeigte Ventilfeder ausgeübt wird, die am Auslassventil 78 befestigt ist und am Arm 76 des ersten Kipphebels 58 angeschlossen ist.
  • Eine Rolle 84, die eine zweite Nocke 82 kontaktiert, ist drehbar an einem Endabschnitt eines Armes 80 befestigt, welcher sich vom Ansatzabschnitt 68 des zweiten Kipphebels 60 in die gleiche Richtung erstreckt, wie sich der Arm 70 des ersten Kipphebels 58 erstreckt. Die zweite Nocke 82 unterscheidet sich im Nockenprofil von der ersten Nocke 72. Der zweite Kipphebel 60 wird durch eine Rückstellfeder 88 beaufschlagt, welche an einem Ende eines verdickten Bereiches 86 befestigt ist, der am Ansatzabschnitt 68 gebildet ist, so dass die Rolle 84 an die zweite Nocke 82 gedrückt wird.
  • Am Ansatzabschnitt 64 des ersten Kipphebels 58 ist ein Zylinderabschnitt 90 mit einer Achse vorgesehen, welche im Wesentlichen rechtwinkelig zur Kipphebelachse 62 ist. Innerhalb des Zylinderabschnitts 90 ist ein Arbeitskolben 92 verschiebbar befestigt. Wie unten beschrieben, wird der Arbeitskolben 92 durch den Druck eines Arbeitsöls aktiviert, welches einer unter dem Arbeitskolben 92 definerten Ölkammer 96 über einen Ölweg 94 zugeführt wird, welcher in der Kipphebelachse 62 vorgesehen ist. Wenn der Arbeitskolben 92 nicht aktiviert ist, nämlich wenn das Arbeitsöl der Ölkammer 96 nicht zugeführt wird, dann ist der Arbeitskolben 92 soeben innerhalb des Zylinderabschnitts 90 angeordnet, indem er durch eine Rückstellfeder 98 wie in 5 gezeigt, gedrückt wird. Wenn das Arbeitsöl der Ölkammer 96 zugeführt wird, bewegt der Druck des Arbeitsöls den Arbeitskolben 92 innerhalb des Zylinderabschnitts 90 aufwärts gegen die Rückstellfeder 98, wie in 6 gezeigt.
  • Wie aus den 5 und 6 ersichtlich, hat der Arbeitskolben 92 eine Eingriffsnut 104, welche aus einem tiefen Nutabschnitt 100 und einem weniger tiefen Nutabschnitt 102 besteht. Eine mit der Eingriffsnut 104 korrespondierende eingreifende Nase 106 erhebt sich vom zweiten Kipphebel 60 in Richtung des ersten Kipphebels 58, um sich über den Arm 70 des ersten Kipphebels 58 und weiterhin in Richtung des Arbeitskolbens 92 zu erstrecken.
  • Wenn das Arbeitsöl der Ölkammer 96 so zugeführt wird, dass der Arbeitskolben 92 tief in den Zylinderabschnitt 90 hineinreicht, dann veranlasst der Anschlag des durch die zweite Nocke 82 angetriebenen zweiten Kipphebels 60 die eingreifende Nase 106 wie in 6 gezeigt, sich in den weniger tiefen Nutabschnitt 102 hinein zu erstrecken und berührt den Arbeitskolben in Richtung des Anschlags. Dadurch, dass die eingreifende Nase 106 den Arbeitskolben 92 auf diese Weise berührt, wird der Anschlag des zweiten Kipphebels 60 an den ersten Kipphebel 58 überführt.
  • Wenn das Arbeitsöl der Ölkammer 96 nicht so zugeführt wird, dass der Arbeitskolben 92 soeben innerhalb des Kolbenabschnitts 90 angeordnet ist, veranlasst der Anschlag des durch die zweite Nocke 82 angetriebenen zweiten Kipphebels 60 die eingreifende Nase 106 sich in den tiefen Nutabschnitt 100 des Arbeitskolbens 92 zu bewegen. Die eingreifende Nase 106 berührt in diesem Fall den Arbeitskolben 92 nicht, so dass der Anschlag des zweiten Kipphebels 60 nicht an den ersten Kipphebel 58 überführt wird.
  • Wie oben erwähnt, wird das Arbeitsöl der Ölkammer 96 zugeführt und aus der Ölkammer 96 durch Ansteuerung des Arbeitsölsteuerventils 46 durch die ECU 48 ausgestoßen.
  • Die Nockenprofile der ersten und zweiten Nocke 72 und 82 werden derart festgelegt, dass der durch die erste Nocke 72 hervorgerufene Hub des Auslassventils 78 nicht größer ist als der durch die zweite Nocke 82 zum selben Zeitpunkt hervorgerufene Hub des Auslassventils 78. Wenn die Zufuhr des Arbeitsöls an die Ölkammer 96 die eingreifende Nase 106 veranlasst, den Arbeitskolben 92 zu berühren, welcher tief im Zylinderabschnitt 90 angeordnet ist, so dass der Anschlag des zweiten Kipphebels 60 an den ersten Kipphebel 58 überführt wird, wird das Auslassventil 78 folglich durch den ersten Kipphebel 58 geöffnet und geschlossen, welcher gemäß dem Nockenprofil der zweiten Nocke 82 schwingt.
  • Wenn das Arbeitsöl der Ölkammer 96 nicht so zugeführt wird, dass der Arbeitskolben 92 soeben innerhalb des Zylinderabschnitts 90 angeordnet ist, dann wird im Gegensatz dazu das Auslassventil 78 durch den ersten Kipphebel 58 geöffnet und geschlossen, welcher gemäß dem Nockenprofil der ersten Nocke 72 schwingt, weil der Hub des zweiten Kipphebels 60 nicht an den ersten Kipphebel 58 wie oben beschrieben überführt wird.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Nockenprofile der ersten und zweiten Nocke 72 und 82 derart festgelegt, dass das Auslassventil 78 entweder durch die Nocke 72 oder 82 gemäß den Charakteristiken eines Hubes und Öffnen/Schließen-Taktes relativ zum Kurbelwickel, wie in 7 gezeigt, angetrieben wird.
  • Insbesondere in 7 zeigt die Kurve EX1 den Hub und den Öffnen/Schließen-Takt (erster Öffnen/Schließen-Takt) für das Auslassventil 78, welcher durch das Nockenpro fil der ersten Nocke 72 festgelegt wird, während die Kurve EX2 den Hub und den Öffnen/Schließen-Takt (zweiter Öffnen/Schließen-Takt) für das Auslassventil 78 zeigt, welcher durch das Nockenprofil der zweiten Nocke 82 festgelegt wird. Die Kurve IN in 7 zeigt den Hub und den Öffnen/Schließen-Takt für das Einlassventil, welches in Kombination mit dem Auslassventil 78 benutzt wird.
  • Die Kurve EX2 in 7 zeigt den Beginn der Öffnung des durch die zweite Nocke 82 geöffneten und geschlossenen Auslassventils 78 vor dem unteren Totpunkt (BDC) des Expansionshubes, und beendet die Schließung nachdem das Einlassventil geöffnet wird. Weiterhin überdeckt die Dauer, für welche das Auslassventil 78 offen ist, die Dauer, für welche das Einlassventil offen ist. Derartige Charakteristiken der zweiten Nocke 82 sind vergleichbar mit den Charakteristiken der Auslassventil-Antriebsnocke, welche in bekannten Dieselmotoren benutzt werden, die keine Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung haben.
  • Im Gegensatz dazu beginnt, wie in Kurve EX1 in 7 gezeigt, die Öffnung des Auslassventils 78, welches durch die erste Nocke 82 geöffnet und geschlossen wird, bei einem Kurbelwinkel A (Grad) nach dem unteren Totpunkt (BDC) des Expansionshubes. Die Verzögerung A relativ zum BDC wird auf einen speziellen Kurbelwinkel zwischen 40° und 70° aus den folgenden Gründen festgesetzt. Weiterhin überlappt die Dauer, für welche das Auslassventil 78 offen ist, die Dauer, für welche das Einlassventil offen ist, und das Ende der Schließung des Auslassventils 78 stimmt im wesentlichen mit dem Ende des Schließens des Auslassventils 78 überein, wenn dieses durch die zweite Nocke 82 angesteuert wird.
  • Wie aus dem Obigen ersichtlich, wird der Beginn des Öffnens für das Auslassventil 78 wesentlich verzögert, verglichen damit, wenn das Auslassventil durch die zweite Nocke 82 geöffnet und geschlossen wird. Dennoch wird der maximale Hub L1 für das Auslassventil 78, welches durch die erste Nocke 72 geöffnet und geschlossen wird, zwischen einem Fünftel und einem Drittel des maximalen Hubes L2 festgesetzt, welcher dem Hub des durch die zweite Nocke 82 geöffneten und geschlossenen Auslassventils 78 entspricht. Folglich liegt die Veränderung des Hubes für das durch die erste Nocke 72 geöffnete und geschlossene Auslassventil 78 innerhalb eines Bereiches mit geeigneten Werten, wodurch sichergestellt wird, dass das Auslassventil 78 ohne Schwierigkeiten geöffnet und geschlossen wird.
  • Insbesondere wenn das Auslassventil 78, für welches nur der Beginn des Öffnens auf zwischen 40° und 70° nach dem BDC verzögert wird, während das Ende des Schließens im Wesentlichen mit dem für das durch die zweite Nocke 82 geöffnete und geschlossene Auslassventil 78 übereinstimmt, den maximalen Hub bei L2 hat, hat die Ventilfeder des Auslassventils 78 eine wesentlich verkleinerte Belastungsspanne, was zu einem fehlerhaften Betrieb des Auslassventils 78 führt, wie beispielsweise ein Herausspringen aus dem Auslassventil 78. Um einen derartigen fehlerhaften Betrieb zu vermeiden, muss der maximale Hub L1 für das Auslassventil 78 zwischen ein Fünftel und ein Drittel des maximalen Hubes L2 für das durch die zweite Nocke 82 geöffnete und geschlossene Auslassventil 78 festgesetzt werden.
  • Nun wird beschrieben, wie ein Anstieg der Abgastemperatur durch Benutzung der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 mit dem oben beschriebenen Aufbau erzeugt wird.
  • 8 ist ein Graph, der zeigt wie ein Luftüberschussverhältnis λ und die Abgastemperatur Tti mit dem Beginn der Öffnung für das Auslassventil 78 zusammenhängen, welche durch Veränderung des Öffnen/Schließen-Taktes für das Auslassventil 78 erhalten wird, das durch die erste Nocke 72 durch Veränderung des Nockenprofils der ersten Nocke 72 geöffnet und geschlossen wird, oder genauer gesagt durch allmähliches Verzögern nur des Beginns der Öffnung verglichen mit dem normalen Öffnen/Schließen-Takt als wenn das Auslassventil 78 durch die zweite Nocke 82 geöffnet und geschlossen wird, unter der Voraussetzung, dass der Motor in einem Zustand mit mittlerer Geschwindigkeit und mittlerer Belastung arbeitet. In 8 ist die Veränderung des Luftüberschussverhältnisses λ mit durchgezogener Linie dargestellt, während die Veränderung der Abgastemperatur Tti mit strichpunktierter Linie dargestellt ist. Der Beginn der Öffnung des Auslassventils 78 ist als Kurbelwinkel spezifiziert, wobei der Beginn der Öffnung als 0°, positive Grade und negative Grade ausgedrückt ist, wenn das Auslassventil sich beginnt zu öffnen, wenn der Kolben beim BDC ist, vor dem BDC oder entsprechend nach dem BDC. Die Abgastemperatur Tti ist die Temperatur des Abgases nahe des Einlasses der Turbine 8b des Turboladers 8.
  • 8 zeigt, dass größere Verzögerung des Beginns der Öffnung des Auslassventils 78 zu höherer Abgastemperatur Tti führt. Der Beginn der Öffnung von 40° nach dem BDC, nämlich –40° BBDC (vor dem unteren Totpunkt) führt zu der Abgastemperatur von nicht weniger als 400°C und dem Luftüberschussverhältnis λ von ungefähr 2,3, was bedeutet, dass das Luftüberschussverhältnis λ von nicht weniger als 1,5 sichergestellt ist. Der Grund, warum die Verzögerung des Beginns der Öffnung des Auslassventils 78 eine höhere Abgastemperatur zur Folge hat, ist folgender:
    Eine Verzögerung des Beginns der Öffnung vom Auslassventil 78 führt zu einer Vergrößerung des Pumpverlustes in jedem Zylinder weil der Kolben Gase innerhalb des Zylinders komprimiert. Um eine Motorausgangsleistung zu erhalten, die mit der durch den Beschleunigungssensor 54 detektierten Beschleunigungsvorgabe korrespondiert, erhöht die ECU 48 in diesem Fall die von den Injektoren 4 in die Zylinder zugeführte Treibstoffmenge, so dass die Erhöhung des Pumpverlustes kompensiert wird. Dies führt zu einer Erhöhung der Temperatur des vom Motor 1 ausgestoßenen Abgases.
  • Weiterhin führt der Beginn der Öffnung für das verzögerte Auslassventils 78, verglichen mit den durch die zweite Nocke 82 geöffneten und geschlossenen Auslassventil 78, zu einer erhöhten im Zylinder verbleibenden Gasmenge, was wiederum zu einer korrespondierenden Verringerung der in den Zylinder angesaugten Frischluftmenge führt. Eine derartige Verringerung der Frischluft, auf welche die durch die Treibstoffverbrennung erzeugte Hitze übertragen wird, führt zu einer Erhöhung der Abgastemperatur.
  • Das Luftüberschussverhältnis λ verringert sich, wenn der Beginn der Öffnung für das Auslassventil 78 verzögert wird. Das Luftüberschussverhältnis λ ist auch bei einem Beginn der Öffnung von 70° nach dem BDC (–70° BBDC) ungefähr 2,0, was bedeutet, dass das Luftüberschussverhältnis λ von nicht weniger als 1,5 sichergestellt ist. Der Grund, aus dem die Verzögerung des Beginns der Öffnung für das Auslassventil 78 nicht zu einer erheblichen Verringerung des Luftüberschussverhältnisses λ führt, ist folgender:
    Auch wenn der Beginn der Öffnung für das Auslassventil 78 verzögert wird, überlappen sich, wie oben erwähnt, die Dauer, für welche das Auslassventil 78 offen ist, und die Dauer, für welche das Einlassventil offen ist, oder mit anderen Worten ist das Auslassventil 78 offen, nachdem das Einlassventil einigermaßen geöffnet wurde. Obwohl die Verzögerung des Beginns der Öffnung des Auslassventils 78 zu einer Erhöhung der im Zylinder verbleibenden Gasmenge führt, ist die Erhöhung daher nicht besonders groß. Folglich behindert das verbleibende Gas die Frischluftzufuhr in den Zylinder nicht besonders, und die Zufuhr von Frischluft, welche keine große Verringerung erfährt, sichert ein ausreichendes Luftüberschussverhältnis.
  • Es ist bekannt, dass ein auf weniger als 1,5 verringertes Luftüberschussverhältnis λ dazu neigt, Schwarzrauch zu erzeugen. Bei einem Öffnungsbeginn von 70° nach dem BDC beträgt das Luftüberschussverhältnis λ dennoch, wie oben erwähnt, ungefähr 2,0, wodurch das Luftüberschussverhältnis λ von nicht weniger als 1,5 sichergestellt ist. Auch wenn die Verzögerung des Öffnungsbeginns für das Auslassventil 78 eine Verringerung des Luftüberschussverhältnisses nach sich zieht, führt die Verringerung des Luftüberschussverhältnisses nicht zur Erzeugung von Schwarzrauch. Weiterhin bewirkt die Verzögerung des Öffnungsbeginns auf 70° nach dem BDC einen weiteren Anstieg der Abgastemperatur, so dass die Abgastemperatur 500°C oder mehr erreicht. Daher kann ein Festsetzen des Öffnungsbeginns für das Auslassventil 78 auf einen speziellen Kurbelwinkel zwischen 40° und 70° nach dem BDC einen gewünschten Anstieg der Abgastemperatur bewirken, während das Luftüberschussverhältnis λ auf einem Niveau gehalten wird, dass nicht zur Erzeugung von Schwarzrauch führt.
  • Es soll angemerkt werden, dass das Abgas sich auf eine höhere Temperatur erwärmt, wenn der Öffnungsbeginn für das Auslassventil 78 auf diese Weise verzögert wird, verglichen damit, wenn der Öffnungsbeginn nicht verzögert wird. Die Betriebssicherheit des Motors einmal außer Acht gelassen, hat daher die ECU 48 bei der vorliegenden Ausführungsform eine Funktion, die Treibstoffinjektion von den Injektoren 4 zu stoppen, wenn die Abgastemperatur einen vorbestimmten erlaubten oberen Grenzwert erreicht, wodurch erheblicher Anstieg der Abgastemperatur verhindert wird.
  • Zum Vergleich mit der vorliegenden Ausführungsform zeigt 9 einen Graph, der wiederum in ähnlicher Art und Weise wie der Graph aus 8 zeigt, wie das Luftüberschußverhältnis λ und die Abgastemperatur Tti mit dem Öffnungsbeginn für ein Auslassventil zusammenhängen, welcher aber durch Veränderung des Öffnen-Schließen-Taktes für das Auslassventil durch Veränderung der Phase der Abgasnockenwelle relativ zum Kurbelschaft erhalten wird, oder insbesondere durch Vorverlegung des Öffnungsbeginns für das Auslassventil, während die Ventilöffnungsdauer unverändert bleibt, so wie in der im oben genannten Dokument 1 offenbarten Einrichtung.
  • 9 zeigt, dass eine größere Vorverlegung von sowohl dem Öffnungsbeginn als auch dem Schließen zu höherer Abgastemperatur Tti führt und dennoch eine erhebliche Verringerung des Luftüberschussverhältnisses λ nach sich zieht. Der Grund dieser erheblichen Verringerung des Luftüberschussverhältnisses λ ist der folgende: In diesem Fall bewirkt eine Vorverlegung des Öffnungsbeginns für das Auslassventil eine Vorverlegung des Schließens, so dass das Auslassventil schließt, bevor das Einlassventil geöffnet wird. Dies führt zu einer großen im Zylinder verbleibenden Gasmenge, was das Ansaugen von Frischluft in den Zylinder wesentlich behindert, wodurch eine erhebliche Verringerung des Luftüberschussverhältnisses λ hervorgerufen wird.
  • Die Verringerung des Luftüberschussverhältnisses λ ist so groß, dass beispielsweise ein Versuch, die Abgastemperatur auf 600°C zu steigern, eine Verringerung des Luftüberschussverhältnisses λ auf ungefähr zwischen 1,3 und 1,4 nach sich zieht, und daher auch eine Verringerung der Schwarzraucherzeugung nach sich zieht.
  • Demgegenüber kann die vorliegende Ausführungsform eine Erhöhung der Abgastemperatur in einer guten Weise erzeugen, ohne das Luftüberschussverhältnis λ derart zu verringern, dass es zur Erzeugung von Schwarzrauch kommt. Dies zeigt die signifikante Übermacht der Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung über das Vergleichsbeispiel mit den in 9 gezeigten Charakteristiken.
  • Die ECU 48 führt eine Anstiegssteuerung der Abgastemperatur unter Nutzung der oben beschriebenen Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 durch, abhängig vom Betriebszustand des Motors 1. Diese Anstiegssteuerung der Abgastemperatur wird gemäß dem Flussdiagramm aus 10 in Steuerkreisen von vorbestimmter Dauer durchgeführt, während der Motor 1 arbeitet.
  • Beim Start der Anstiegssteuerung für die Abgastemperatur bestimmt die ECU 48 zuerst den Schritt S1, ob der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet oder nicht, und zwar basierend auf dem durch den Wassertemperatursensor 50 detektierten Wert. Wenn die durch den Wassertemperatursensor 50 detektierte Temperatur des Kühlwassers des Motors 1 unter einer vorbestimmten Referenzwassertemperatur liegt, dann bestimmt die ECU 48, dass der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet. Wenn das vom Arbeitsölsteuerventil 46 an die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 zugeführte Arbeitsöl niedrige Temperatur hat, besteht eine Möglichkeit, dass die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 46 wegen der hohen Viskosität des Arbeitsöls nicht geeignet funktioniert. Daher wird die Referenzwassertemperatur basierend auf einer Referenzöltemperatur vorbestimmt, welche auf den unteren Grenzwert festgesetzt ist, der der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 eine geeignete Funktion ermöglicht. Durch die Bestimmung, dass der durch den Wassertemperatursensor 50 detektierte Wert unter der Referenzwassertemperatur liegt, bestimmt die ECU 48, dass der Motor 1 in einem Kaltzustand mit dem Arbeitsöl unter der Referenzöltemperatur arbeitet, und setzt den Vorgang mit Schritt S2 fort.
  • In Schritt S2 steuert die ECU 48 das Arbeitsölsteuerventil 46 an, das Arbeitsöl an die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 zuzuführen, um die erste Nocke 72 zum Antrieb des Auslassventils 78 auszuwählen und beendet den gegenwärtigen Steuerkreis. Bei der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 ist der Arbeitskolben 92 des ersten Kipphebels 58 soeben innerhalb des Zylinderabschnitts 90 wie oben erwähnt angeordnet, weil das Arbeitsöl nicht zugeführt wurde. Die eingreifende Nase 106 des zweiten Kipphebels 60 erstreckt sich daher in den tiefen Nutabschnitt 100 des Arbeitskolbens 92 und kontaktiert den Arbeitskolben 92 nicht. Daher wird der Anschlag des zweiten Kipphebels 60 nicht an den ersten Kipphebel 58 überführt, und der erste Kipphebel 58 wird durch die erste Nocke 58 so angetrieben, dass das Auslassventil 78 gemäß dem Nockenprofil der ersten Nocke 72 geöffnet und geschlossen wird. Folglich wird der Öffnungsbeginn des Auslassventils 78 auf einen speziellen Kurbelwinkel zwischen 40° und 70° nach dem BDC wie oben erwähnt verzögert, was einen Anstieg der Abgastemperatur hervorruft.
  • Bei den folgenden Steuerkreisen setzt die ECU den Vorgang mit Schritt S2 fort solange, wie im Schritt S1 bestimmt wird, dass der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet. Daher wird das Auslassventil 78 auf die oben beschriebene Weise durch die erste Nocke 72 geöffnet und geschlossen, so dass der Anstieg der Abgastemperatur kontinuierlich erzeugt wird.
  • Grundsätzlich hat die Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 ebenfalls niedrige Temperatur, wenn der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet. Das Erzeugen eines Anstiegs der Abgastemperatur auf die oben beschriebene Art und Weise, wenn der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet, ermöglicht eine frühe Aktivierung des Vorstufenoxidationskatalysators 32, des SCR-Katalysators 36 und des Nachstufenoxidationskatalysators 38. Weiterhin ruft dies ebenfalls einen schnellen Anstieg der Temperatur des Filters 34 hervor und ermöglicht daher eine kontinuierliche früh startende Regeneration des Filters 34. Weiterhin wird, wie oben erwähnt, die Erzeugung von Schwarzrauch gut unterdrückt, während der Abgastemperaturanstieg auf diese Weise hervorgerufen wird.
  • Wenn die ECU 48 weiterhin bestimmt, dass der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet, nämlich dass das Arbeitsöl die Referenzöltemperatur nicht erreicht hat, wird das Auslassventil 78 durch die Nocke 72 geöffnet und geschlossen, und zwar ohne die Zufuhr des Arbeitsöls. Dadurch kann der Abgastemperaturanstieg hervorgerufen werden, ohne dass der Betrieb der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 aufgrund des Arbeitsöls mit niedriger Temperatur instabil wird.
  • Der Aufwärmbetrieb des Motors 1 ruft einen Anstieg der Kühlwassertemperatur des Motors 1 hervor. Wenn die ECU in Schritt 48 S1 bestimmt, dass der durch den Wassertemperatursensor 50 detektierte Wert nicht niedriger ist als die Referenzwassertemperatur, nämlich der Motor nicht in einem Kaltzustand arbeitet, bedeutet dies, dass bestimmt wird, dass das Arbeitsöl die Referenzöltemperatur erreicht hat, welche einen stabilen Betrieb der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 ermöglicht. In diesem Fall setzt die ECU 48 den Vorgang mit Schritt S3 fort.
  • Im Schritt S3 bestimmt die ECU 48 auf die durch den Einlasstemperatursensor 44 detektierte Abgastemperatur Tex nicht niedriger als eine vorbestimmte Referenzabgastemperatur Ts ist oder nicht. Diese Referenzabgastemperatur Ts wird basierend auf der Temperatur vorbestimmt, welche nicht nur eine Aktivierung des SCR-Katalysators 36, sondern auch des Vorstufenoxidationskatalysators 48 und des Nachstufenoxidationskatalysators 38 ermöglicht. Wenn die ECU 48 bestimmt, dass die Abgastemperatur Tex niedriger ist als die Referenzabgastemperatur Ts, hat die Abgastemperatur das Niveau erreicht, welches eine Aktivierung des SCR-Katalysators 36, des Vorstufenoxidationskatalysators 48 und des Nachstufenoxidationskatalysators 38 ermöglicht.
  • Wenn daher in Schritt S3 die ECU 48 bestimmt, dass die Abgastemperatur Tex niedriger ist als die Referenzabgastemperatur Ts, dann hat die Abgastemperatur nicht das Niveau erreicht, welches eine Aktivierung der oben genannten Katalysatoren ermöglicht. Daher setzt die ECU 48 den Vorgang mit Schritt 52 fort, wählt die Öffnung und Schließung des Auslassventils 78 durch die erste Nocke 72 und beendet den gegenwärtigen Steuerkreis. Folglich wird der Abgastemperaturanstieg wie oben beschrieben hervorgerufen.
  • Weiterhin setzt die ECU 48 in den folgenden Steuerkreisen den Vorgang mit Schritt S2 fort, solange wie in Schritt S1 bestimmt wird, dass der Motor nicht in einem Kaltzustand arbeitet und dann in Schritt S3 bestimmt wird, dass die Abgastemperatur Tex die Referenzabgastemperatur Ts nicht erreicht hat. Daher wird das Auslassventil 78 durch die erste Nocke 72 auf die oben beschriebene Art und Weise geöffnet und geschlossen, so dass der Abgastemperaturanstieg kontinuierlich hervorgerufen wird.
  • Wenn daher die Abgastemperatur nicht jenes Niveau erreicht hat, welches die Aktivierung der oben genannten Katalysatoren ermöglicht, obwohl der Motor 1 nicht weiter in einem Kaltzustand arbeitet oder wenn eine Veränderung der Motorbetriebszustände eine Verringerung der Abgastemperatur unter jenes Niveau hervorruft, das die Aktivierung der oben genannten Katalysatoren ermöglicht, wird der Abgastemperaturanstieg durch die Öffnung und Schließung des Auslassventils 78 durch die erste Nocke 72 hervorgerufen. Dies ermöglicht schnellen Temperaturanstieg der zuvor genannten Katalysatoren auf das Niveau, welches ihre Aktivierung ermöglicht.
  • Wenn im Schritt S3 bestimmt wird, dass die Abgastemperatur Tex nicht niedriger ist als die Referenzabgastemperatur Ts, setzt die ECU 48 den Vorgang mit Schritt S4 fort. In Schritt S4 bestimmt die ECU 48, ob das Fahrzeug bremst oder nicht, und zwar basierend auf der Motordrehzahl, die durch den Drehzahlsensor 52 detektiert wurde, und der Beschleunigungsvorgabe, welche durch den Gaspedalsensor 54 detektiert wurde.
  • Beim Bremsen des Fahrzeugs verlangsamt ebenfalls der Motor 1, so dass der Motor 1 in einen Zustand mit niedriger Belastung kommt, oder die Treibstoffinjektion aus den Injektoren 4 wird gestoppt. Dies ruft eine Verringerung der Temperatur des vom Motor 1 ausgestoßenen Abgases hervor, so dass das Abgas mit verringerter Temperatur an die Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 geleitet wird.
  • Wenn daher die ECU 48 in Schritt S4 bestimmt, dass das Fahrzeug bremst, arbeitet der Motor 1 in einem Zustand, welcher eine Verringerung der Abgastemperatur hervorruft. In diesem Fall setzt die ECU den Vorgang mit Schritt S2 fort. In Schritt S2 wählt die ECU 48 die Öffnung und Schließung des Auslassventils 78 durch die erste Nocke 72 wie oben erwähnt aus, und beendet den gegenwärtigen Steuerkreis.
  • Die ECU 48 setzt den Vorgang in den folgenden Steuerkreisen mit Schritt S2 fort, solange wie in Schritt S1 bestimmt wird, dass der Motor nicht in einem Kaltzustand arbeitet, dann in Schritt S3 bestimmt wird, dass die Abgastemperatur Tex die Referenzabgastemperatur TS erreicht hat, und dann in Schritt S4 bestimmt wird, dass das Fahrzeug bremst. Folglich wird das Auslassventil 78 durch die erste Nocke 72 auf die oben beschriebene Art und Weise geöffnet und geschlossen.
  • Wie oben erwähnt, wird der Öffnungsbeginn für das Auslassventil 78 verzögert, wenn die ECU 48 die Öffnung und Schließung des Auslassventils 78 durch die erste Nocke 72 auswählt. Dies führt zu einer Erhöhung der im Zylinder verbleibenden Gasmenge, verglichen damit, wenn das Auslassventil 78 durch die zweite Nocke 82 geöffnet und geschlossen wird sowie einer korrespondierenden Verringerung in den Zylinder gesaugten Frischluftmenge. Dies wiederum führt zu einer Verringerung der an die Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 geleiteten Abgasmenge, was die Verringerung der Temperatur der Abgasbehandlungseinrichtung 24 unterdrücken kann.
  • Wenn weiterhin die ECU 48 festlegt, das Auslassventil 78 durch die erste Nocke 72 zu öffnen und zu schließen, wenn das Fahrzeug bremst, dann wird der Öffnungsbeginn für das Auslassventil 78 verzögert, was auch zu einer Vergrößerung des Pumpverlustes führt, weil der Kolben Gase im Zylinder komprimiert. Beim Bremsen des Fahrzeugs erzeugt eine derartige Erhöhung des Pumpverlustes einen Motorbremseffekt.
  • Wenn in Schritt S4 bestimmt wird, dass das Fahrzeug nicht bremst, setzt die ECU 48 den Vorgang mit Schritt S5 fort. In Schritt S5 entscheidet die ECU 48, das Auslassven til 78 durch die zweite Nocke 82 zu öffnen und zu schließen, und beendet den gegenwärtigen Steuerkreis. Damit wird der oben beschriebene Vorgang des Erzeugens eines Abgastemperaturanstiegs durch Verzögerung des Öffnungsbeginns für das Auslassventil 78 nicht ausgeführt und der Motor 1 wird auf normale Art und Weise betrieben.
  • Wenn der Motor in einem Kaltzustand arbeitet oder wenn die Abgastemperatur Tex die Referenzabgastemperatur Ts nicht erreicht hat, kann unter der durch die ECU 48 auf die oben beschriebene Art und Weise ausgeführten Abgastemperaturanstiegssteuerung ein schneller Anstieg der Abgastemperatur durch Öffnen und Schließen des Auslassventils 78 durch die erste Nocke 72 erreicht werden, wodurch der Öffnungsbeginn für das Auslassventil 78 verzögert wird.
  • Insbesondere, wenn der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet, hat das Arbeitsöl zum Betrieb der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 eine niedrige Temperatur und daher eine hohe Viskosität. Unter dieser Bedingung kann ein Schalten der Arbeitsposition der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 durch Zufuhr oder Ausstoß des Arbeitsöls einen stabilen Betrieb der Ventilssteuerungsschaltvorrichtung 56 behindern. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schalten vom Öffnen und Schließen des Auslassventils 78 durch die erste Nocke 72 auf ein Öffnen und Schließen des Auslassventils durch die zweite Nocke 82 dennoch verhindert, bis die durch den Wassertemperatursensor 50 detektierte Kühlwassertemperatur bis zur Referenzwassertemperatur oder darüber angestiegen ist, nämlich das Arbeitsöl sich bis zur Referenzöltemperatur oder darüber erwärmt hat. Es soll angemerkt werden, dass das Öffnen und Schließen des Auslassventils 78 durch die erste Nocke 72 keine Arbeitsölzufuhr erfordert. Dies bedeutet, dass die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 stabil funktionieren kann, auch wenn der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet.
  • Wen der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet, so dass das Auslassventil 78 durch die erste Nocke 72 wie erwähnt geöffnet und geschlossen wird, dann überlappt die Dauer, für welche das Auslassventil 78 offen ist, die Dauer, für welche das Einlassventil offen ist, oder mit anderen Worten bleibt das Auslassventil offen, nachdem das Einlassventil einigermaßen geöffnet wurde. Dadurch wird eine Behinderung der Frischluftzufuhr in den Zylinder durch im Zylinder verbliebene Gase unterbunden, wodurch eine erhebliche Verringerung der in den Zylinder gesaugten Frischluftmenge unterbunden wird. Wenn daher in dieser Situation der Motor 1 in einen Betriebszustand mit hoher Belastung kommt, steigt die Abgastemperatur nicht erheblich an.
  • Auch wenn das Fahrzeug bremst, wird das Auslassventil 78 durch die erste Nocke 72 geöffnet und geschlossen, nämlich der Öffnungsbeginn für das Auslassventil 78 wird verzögert. Dies führt zu einer Verringerung der an die Abgasnachbehandlungseinrich tung 24 geleiteten Abgasmenge, was eine Verringerung der Temperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 unterdrücken kann und den Motorbremseffekt erzeugt.
  • Mit dem obigen wurde die Steuereinrichtung für einen Dieselmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist dennoch nicht auf diese beschriebene Ausführungsform beschränkt.
  • Obwohl beispielsweise in der beschriebenen Ausführungsform die Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 einen Vorstufenoxidationskatalysator 32, einen Filter 34, einen SCR-Katalysator 36 und einen Nachstufenoxidationskatalysator 38 umfasst, ist der Aufbau der Abgasnachbehandlungseinrichtung 24 nicht darauf beschränkt, sondern kann je nach Bedarf verändert werden. Mit anderen Worten kann die Verwendung der vorliegenden Erfindung an einem Dieselmotor die gleichen Wirkungen erzeugen, solange wir der Dieselmotor mit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung ausgestattet ist, welche aufgrund einer Verringerung der Abgastemperatur mit der zufriedenstellenden Durchführung der Abgasreinigungsfunktion Probleme haben kann.
  • Weiterhin bestimmt bei der beschriebenen Ausführungsform die ECU 48 in Schritt S4 der Abgastemperaturanstiegssteuerung, dass der Motor 1 in einem eine Verringerung der Abgastemperatur hervorrufenden Zustand arbeitet, indem sie bestimmt, dass das Fahrzeug bremst, und entscheidet die Öffnung und Schließung durch die erste Nocke 72. Die Art und Weise der Bestimmung, ob der Motor 1 in einem Zustand arbeitet, der eine Verringerung der Abgastemperatur hervorruft, oder nicht, ist dennoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass, wenn der Motor 1 bremst oder in einem vorbestimmten Zustand unter niedriger Geschwindigkeit und niedriger Belastung arbeitet, die ECU 48 bestimmten kann, dass der Motor 1 in einem Zustand arbeitet, der eine Verringerung der Abgastemperatur hervorruft.
  • Gleichfalls kann bestimmt werden, ob der Motor 1 bremst oder nicht, beispielsweise basierend auf der durch den Drehzahlsensor 52 detektierten Motordrehzahl wie oben erwähnt, oder basierend auf der Treibstoffzufuhr des Motors 1. Weiterhin kann die ECU 48 bestimmen, ob der Motor in einem vorbestimmten Zustand mit niedriger Geschwin digkeit und niedriger Belastung arbeitet oder nicht, basierend auf der Referenzbelastung und Drehzahl, was zu einer Abgastemperatur führt, die wiederum zu einer Verminderung der Abgasreinigungsfunktion der Abgasnachbehandlungseinrichtung führt, wobei derartige Referenzbelastungen und Drehzahlen durch Experimente erhalten werden.
  • Wenn bestimmt wird, ob das Fahrzeug wie in der beschriebenen Ausführungsform bremst, ist der Weg der Bestimmung nicht auf den in der beschriebenen Ausführungsform festgelegten beschränkt. Beispielsweise kann bestimmt werden, ob das Fahrzeug bremst oder nicht basierend auf der Änderungsfrequenz der Reisegeschwindigkeit des Fahrzeugs oder basierend auf der Veränderung der Beschleunigung, welche durch den Fahrer des Fahrzeugs verändert wird.
  • Weiterhin umfasst die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 bei der beschriebenen Ausführungsform einen durch eine erste Nocke 72 angesteuerten ersten Kipphebel 58 und einen durch eine zweite Nocke 82 angesteuerten zweiten Kipphebel 60, und die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 ist eingerichtet zur Veränderung des Öffnen/Schließen-Taktes für das Auslassventil 78 durch Ermöglichen oder Blocken der Überführung des Anschlags des zweiten Kipphebels 60 an den ersten Kipphebel 80. Der Aufbau der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 ist dennoch nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten kann jede Konfiguration eingesetzt werden, solange wir sie ein Umschalten zwischen erstem Öffnen/Schließen-Takt und zweiten Öffnen/Schließen-Takt in der vorliegenden Erfindung ermöglicht.
  • Weiterhin bestimmt in der vorliegenden Ausführungsform die ECU 48, dass der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet basierend auf der durch den Wassertemperatursensor 50 detektierten Kühlwassertemperatur des Motors 1. Der Weg der Bestimmung, dass der Motor in einem Kaltzustand arbeitet, ist nicht darauf beschränkt. Ob der Motor 1 in einem Kaltzustand arbeitet oder nicht, kann beispielsweise bestimmt werden basierend auf der Temperatur des Arbeitsöls, welche beim Betrieb der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung 56 benutzt wird oder der Temperatur des Zylinderblocks des Motors 1.
  • Es wird offensichtlich sein, dass die nun beschriebene Erfindung auf viele verschiedene Arten und Weisen verändert werden kann. Derartige Veränderungen sollen nicht als ein Abweichen vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung betrachtet werden, und all solche Modifikationen – wie einem Fachmann offensichtlich sein wird – sollen als im Schutzbereich der folgenden Ansprüche umfasst angesehen werden.
  • 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 10-68332 [0006]

Claims (9)

  1. Steuereinrichtung für einen Dieselmotor, umfassend: eine Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung (56), welche geeignet ist, zwischen einem ersten Öffnen/Schließen-Takt und einem zweiten Öffnen/Schließen-Takt für ein Auslassventil (78) des Dieselmotors (1) selektiv zu schalten; eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (24) zum Reinigen von vom Dieselmotor (1) ausgestoßenem Abgas; und ein Steuermittel (48), welches eingerichtet ist zur Steuerung der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung (56) derart, dass das Auslassventil (78) gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird, zumindest wenn der Dieselmotor (1) in einem vorbestimmten Kaltzustand arbeitet, wobei der erste Öffnen/Schließen-Takt derart festgelegt wird, dass die Dauer, für welche das Auslassventil (78) offen ist, die Dauer überlappt, für welche ein mit dem gleichen Zylinder, mit dem auch das Auslassventil (78) verbunden ist, verbundenes Einlassventil offen ist, und dass die Öffnung des Auslassventils (78) nach einem unteren Totpunkt eines Expansionshubes eines Kolbens im Zylinder beginnt, und der zweite Öffnen/Schließen-Takt derart festgelegt wird, dass der Öffnungsbeginn des Auslassventils (78) verglichen mit dem Öffnungsbeginn gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt vorverlegt wird.
  2. Steuereinrichtung für einen Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsbeginn des Auslassventil (78) gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt auf einen vorbestimmten Kurbelwinkel des Kolbens zwischen 40 Grad und 70 Grad nach dem unteren Totpunkt festgesetzt wird.
  3. Steuereinrichtung für einen Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (78) gemäß dem zweiten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird wenn der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung (56) ein Arbeitsöl zugeführt wird, und das Auslassventil (78) gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird wenn der Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung (56) das Arbeitsöl nicht zugeführt wird.
  4. Steuereinrichtung für einen Dieselmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Steuermittel (48) die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung (56) derart steuert, dass das Auslassventil (78) gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird, das Steuermittel (48) verhindert, dass die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung (56) vom ersten Öffnen/Schließen-Takt in den zweiten Öffnen/Schließen-Takt schaltet, solange bis bestimmt wird, dass die Temperatur des Arbeitsöls auf eine vorbestimmte Öltemperatur oder darüber angestiegen ist.
  5. Steuereinrichtung für einen Dieselmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Steuermittel (48) bestimmt, dass der Dieselmotor (1) in einem vorbestimmten Zustand arbeitet, welcher eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft, das Steuermittel (48) die Ventilsteuerungs-Schaltvorrichtung (56) derart steuert, dass das Auslass ventil (78) gemäß dem ersten Öffnen/Schließen-Takt geöffnet und geschlossen wird.
  6. Steuereinrichtung für einen Dieselmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dieselmotor (1) an einem Fahrzeug als Energiequelle befestigt ist; und wenn das Fahrzeug bremst, das Steuermittel (48) bestimmt, dass der Dieselmotor (1) in dem vorbestimmten Zustand arbeitet, welcher eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft.
  7. Steuereinrichtung für einen Dieselmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Dieselmotor (1) bremst, das Steuermittel (48) bestimmt, dass der Dieselmotor (1) in dem vorbestimmten Zustand arbeitet, welcher eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft.
  8. Steuereinrichtung für einen Dieselmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Dieselmotor (1) in einem vorbestimmten Zustand bei niedriger Geschwindigkeit und niedriger Belastung arbeitet, das Steuermittel (48) bestimmt, dass der Dieselmotor (1) in dem vorbestimmten Zustand arbeitet, welcher eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft.
  9. Steuereinrichtung für einen Dieselmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Temperatur des Abgases des Dieselmotors (1) unter einer vorbestimmten Abgastemperatur liegt, das Steuermittel bestimmt, dass der Dieselmotor (1) in dem vorbestimmten Zustand arbeitet, welcher eine Verringerung der Temperatur des Abgases hervorruft.
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