DE102012209792A1

DE102012209792A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102012209792A1
Application number: DE102012209792A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Murai
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2013-01-24
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: JP5502033B2; JP2013024145A; US20130024093A1; CN102889143A; DE102012209792B4; US9014949B2

Abstract

Es werden eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor angegeben, in dem das Innere einer Verbrennungskammer in eine Schicht aus internem EGR-Gas und eine brennbare Schicht unterteilt ist, um eine geschichtete Verbrennung durchzuführen. In einem Einspritzmotor, der mit einem ersten Einlassventil und einem zweiten Einlassventil ausgestattet ist, wird die Öffnungszeit des ersten Einlassventils vor einem oberen Totpunkt gesetzt, wird die Öffnungszeit des zweiten Einlassventils nach dem oberen Totpunkt gesetzt und werden die Schließzeiten des ersten Einlassventils und des zweiten Einlassventils nach einem unteren Totpunkt gesetzt. Dann wird eine Kraftstoffeinspritzung zu dem ersten Einlassventil gestartet, nachdem das EGR-Gas, das zu der Einlassöffnung vor dem ersten Einlassventil rückgestoßen wurde, nach dem oberen Totpunkt in die Verbrennungskammer gezogen wurde. Es wird eine Mischung von Kraftstoff in das EGR-Gas unterdrückt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, in dem das Innere einer Verbrennungskammer in eine Schicht aus internem EGR-Gas und in eine brennbare Schicht unterteilt ist, um eine geschichtete Verbrennung durchzuführen.
Wie in dem offen gelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2008-255866 beschrieben, ist in einem herkömmlichen Verbrennungsmotor das Innere einer Verbrennungskammer in eine Schicht aus internem EGR-Gas und in eine brennbare Schicht unterteilt, um die brennbare Schicht zu zünden und dadurch eine geschichtete Verbrennung durchzuführen.
In dem Verbrennungsmotor wird in einem Abgashub das interne EGR-Gas in eine erste Einlassöffnung eingeführt, die vor einem ersten Einlassventil angeordnet ist. Dann wird in einem Einlasshub das interne EGR-Gas in der ersten Einlassöffnung durch das erste Einlassventil in eine Verbrennungskammer eingeführt und wird Frischluft in einer zweiten Einlassöffnung, die vor einem zweiten Einlassventil angeordnet ist, in die Verbrennungskammer eingeführt, um eine Schicht aus internem EGR-Gas und eine brennbare Schicht in der Verbrennungskammer zu erzeugen.
Währenddessen wird gemäß der herkömmlichen Technik das erste Einlassventil in der ersten Einlassöffnung, in die das interne EGR-Gas eingeführt wird, mitten während des Einlasshubs geschlossen. Dadurch wird die Einführung von Einlassluft durch die erste Einlassöffnung mitten während des Einlasshubs unterbrochen. Daraus resultiert, dass der Gasfluss in der Verbrennungskammer geschwächt wird, wodurch wiederum das Problem verursacht wird, dass eine Mischung von Frischluft und Kraftstoff nicht ausreichend gefördert werden kann.
Wenn dabei der Gasfluss verstärkt wird, kann die Mischung von Frischluft und Kraftstoff gefördert werden. Wenn jedoch der Gasfluss verstärkt wird, wird eine Mischung von Kraftstoff in das interne EGR-Gas wahrscheinlicher, sodass die Menge des internen EGR-Gases nicht ausreichend vergrößert werden kann.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors anzugeben, die eine Mischung von Kraftstoff in das Interne EGR-Gas unterdrücken und gleichzeitig den Gasfluss für eine Förderung der Mischung von Frischluft und Kraftstoff verstärken können.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, gibt die Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (101) an, der mit einem ersten Einlassventil (105a) und einem zweiten Einlassventil (105b) in jeder Verbrennungskammer (104), einem Kraftstoffeinspritzer (106, 106a, 106b) in einer Einlassöffnung (113a, 113b) zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil (105a) und dem zweiten Einlassventil (105b) sowie einem variablen Ventilmechanismus (114a, 114b) zum Ändern der Ventilzeit des ersten Einlassventils (105a) und der Ventilzeit des zweiten Einlassventils (105b) zu jeweils unterschiedlichen Ventilzeiten ausgestattet ist, wobei die Steuereinrichtung (201) umfasst:
eine erste Steuereinrichtung zum Steuern des variablen Ventilmechanismus (114a, 114b) und eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern des Kraftstoffeinspritzers (106, 106a, 106b), wobei:
die erste Steuereinrichtung die Öffnungszeit des ersten Einlassventils (105a) vor einem oberen Totpunkt und die Öffnungszeit des zweiten Einlassventils (105b) nach dem oberen Totpunkt und weiterhin die Schließzeit des ersten Einlassventils (105a) und die Schließzeit des zweiten Einlassventils (105b) nach einem unteren Totpunkt setzt, und
die zweite Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzstartzeit des Kraftstoffeinspritzers (106, 106a, 106b) zu dem ersten Einlassventil (105a) auf eine von dem oberen Totpunkt verzögerte Zeit setzt.
Das Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (101), der mit einem ersten Einlassventil (105a) und einem zweiten Einlassventil (105b) in jeder Verbrennungskammer (104), einem Kraftstoffeinspritzer (106, 106a, 106b) in einer Einlassöffnung (113a, 113b) zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil (105a) und dem zweiten Einlassventil (105b) sowie einem variablen Ventilmechanismus (114a, 114b) zum Ändern der Ventilzeit des ersten Einlassventils (105a) und der Ventilzeit des zweiten Einlassventils (105b) zu jeweils unterschiedlichen Ventilzeiten ausgestattet ist, wobei das Steuerverfahren folgende Schritte umfasst:
Setzen der Öffnungszeit des ersten Einlassventils (105a) vor einem oberen Totpunkt,
Setzen der Öffnungszeit des zweiten Einlassventils (105b) nach dem oberen Totpunkt,
Setzen der Schließzeit des ersten Einlassventils (105a) und der Schließzeit des zweiten Einlassventils (105b) beide nach einem unteren Totpunkt, und
in den Ventilzeiteinstellungen, Setzen der Kraftstoffeinspritzstartzeit des Kraftstoffeinspritzers (106, 106a, 106b) zu dem ersten Einlassventil (105a) auf eine von dem oberen Totpunkt verzögerte Zeit.
Andere Aufgaben und Merkmale gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist ein Blockdiagramm eines Motors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Diagramm, das Eigenschaften eines variablen Ventilmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Diagramm, das Eigenschaften des variablen Ventilmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Kurvendiagramm, das schematisch die Steuerung zeigt, die durch den variablen Ventilmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
5 ist ein Diagramm, das einen Kraftstoffeinspritzer gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das Ventilzeiten und eine Einspritzzeit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das eine arithmetische Verarbeitung zum Berechnen der Einspritzzeit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Diagramm, das einen anderen Typ von Kraftstoffeinspritzer gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine arithmetische Verarbeitung zum Berechnen von Einspritzzeiten gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Diagramm, das Ventilzeiten und Einspritzzeiten gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Diagramm, das Ventilzeiten, Einspritzzeiten und Kraftstoffeinspritzmengen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Flussdiagramm, das eine arithmetische Verarbeitung zum Berechnen des Verhältnisses zwischen den Kraftstoffeinspritzmengen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das Diagramm von 1 zeigt ein Fahrzeugmotorsystem, auf das eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet ist
Ein in 1 gezeigter Motor 101 ist ein serieller Mehrzylinder-Verbrennungsmotor, wobei es sich aber auch um einen V-Motor oder Boxermotor handeln könnte.
In einem Einlassrohr 102 zum Einführen von Luft in jeden Zylinder des Motors 101 ist ein Einlassluftmengensensor 103 vorgesehen, um die Einlassluftmenge QA des Motors 101 zu erfassen. Als Einlassluftmengensensor 103 kann zum Beispiel ein Heißdrahtflussmesser zum Erfassen der Massenflussrate der Einlassluft oder eine ähnliche Einrichtung verwendet werden.
In jeder Verbrennungskammer 104 sind ein erstes Einlassventil 105a und ein zweites Einlassventil 105b zum Öffnen und Schließen einer Einlassöffnung der Verbrennungskammer 104 vorgesehen. Weiterhin ist ein Kraftstoffeinspritzventil 106 für jeden Zylinder in einem Einlassöffnungsteil des Einlassrohrs 102 vor den Einlassventilen 105a und 105b vorgesehen.
Von dem Kraftstoffeinspritzventil 106 durch die Einlassventile 105a und 105b in die Verbrennungskammer 104 eingespritzter Kraftstoff wird zusammen mit Luft eingezogen. Der Kraftstoff in der Verbrennungskammer wird durch eine Funkenzündung mittels einer Zündkerze 107 gezündet und verbrannt. Daraufhin drückt der Feuerungsdruck einen Kolben 108 nach unten zu einer Kurbelwelle 109, um die Kurbelwelle 109 drehend anzutreiben.
Weiterhin sind in jeder Verbrennungskammer 104 ein erstes Abgasventil 110a und ein zweites Abgasventil 110b zum Öffnen und Schließen einer Abgasöffnung der Verbrennungskammer 104 vorgesehen. Die Abgasventile 110a und 110b werden geöffnet, um Abgas in ein Abgasrohr 111 auszuführen.
Ein katalytischer Wandler 112 mit einem Drei-Wege-Katalysator oder ähnlichem ist in dem Abgasrohr 111 angeordnet. Der katalytische Wandler 112 reinigt das Abgas.
Wie zuvor genannt, ist der Motor 101 mit zwei Einlassventilen 105a und 105b und zwei Abgasventilen 110a und 110b für jeden Zylinder ausgestattet. Eine erste Einlassöffnung 113a vor dem ersten Einlassventil 105a und eine zweite Einlassöffnung 113b vor dem zweiten Einlassventil 105b sind miteinander und mit dem Einlassrohr 102 verbunden.
Die Einlassventile 105a, 105b und die Abgasventile 110a, 110b werden in Verbindung mit der Drehung einer Einlassluft-Nockenwelle und einer Abgas-Nockenwelle betätigt, die durch die Kurbelwelle 109 drehend angetrieben werden.
Zwei Abgasventile 110a und 110b werden zu einer bestimmten Ventilzeit geöffnet. Weiterhin variieren die Ventilzeiten der zwei Einlassventile 105a, 105b in Abhängigkeit von den variablen Ventilmechanismen 114a und 114b.
Der erste variable Ventilmechanismus 114a ist ein bekannter Mechanismus zum Ändern der Drehphase der Einlassluft-Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle 109, um die Phasen der Ventilbetätigungswinkel der Einlassventile 105a und 105b kontinuierlich zu ändern.
Der zweite variable Ventilmechanismus 114b ist ein Mechanismus zum Variieren der Ventilzeit des zweiten Einlassventils 105b ohne eine Variation der Ventilzeit des ersten Einlassventils 105a. Der zweite variable Ventilmechanismus 114b kann die Ventilzeit des zweiten Einlassventils 105b von einer Zeit, die identisch mit derjenigen des ersten Einlassventils 105a ist, zu einer unterschiedlichen Zeit variieren.
Als zweiter variabler Ventilmechanismus 114b kann ein in dem offen gelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2008-255866 , in dem offen gelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2008-255866 oder in dem offen gelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2009-197597 angegebener Mechanismus oder ein ähnlicher Mechanismus verwendet werden.
Der in dem offen gelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2008-255866 angegebene Mechanismus ist ein Mechanismus zum Ändern des Winkels der Steuerachse, um die maximale Ventilhubmenge des Einlassventils kontinuierlich zusammen mit dem Ventilbetätigungswinkel variieren zu können. Der in dem offen gelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2008-255866 angegebene Mechanismus ist ein Mechanismus zum Wechseln eines für den Antrieb des Einlassventils verwendeten Nockens zu einem ersten Nocken mit einem großen Betätigungswinkel oder einem zweiten Nocken mit einem kleinen Betätigungswinkel. Der in dem offen gelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2009-197597 angegebene Mechanismus ist ein Mechanismus, der mit mehreren Nockennasen für ein Ventil und mit einer Einrichtung zum Übertragen der Antriebskraft eines der mehreren Nockennasen auf das Ventil versehen ist.
Wenn der Mechanismus zum Wechseln des Nockens als der zweite variable Ventilmechanismus 114b wie in 2 gezeigt verwendet wird, wird eine derartige Einstellung vorgenommen, dass bei der Wahl des Nockens mit dem großen Betätigungswinkel die Ventilhubgröße und der Ventilbetätigungswinkel des ersten Einlassventils 105a beinahe gleich denjenigen des zweiten Einlassventils 105b sind, während bei der Wahl des Nockens mit dem kleinen Betätigungswinkel die Ventilhubgröße und der Ventilbetätigungswinkel des zweiten Einlassventils 105b kleiner als diejenigen des ersten Einlassventils 105a sind.
Und wenn der Mechanismus zum kontinuierlichen Variieren der maximalen Ventilhubgröße als zweiter variabler Ventilmechanismus 114b wie in 3 gezeigt verwendet wird, wird eine derartige Einstellung vorgenommen, dass die maximale Ventilhubgröße und der Ventilbetätigungswinkel gleich der Ventilhubgröße und dem Ventilbetätigungswinkel des ersten Einlassventils 105a sind, wobei die maximale Ventilhubgröße und der Ventilbetätigungswinkel bei der Wahl des Nockens mit dem kleinen Betätigungswinkel wie oben genannt in einem variablen Bereich der maximalen Ventilhubgröße und des Ventilbetätigungswinkels des zweiten Einlassventils 105b enthalten sind.
Ein Zündungsmodul 116 ist direkt an jeder der Zündkerzen 107 montiert, um einen Zündungsstrom zu der Zündkerze 107 zuzuführen. Das Zündungsmodul 116 ist mit einer Zündungsspule und einem Leistungstransistor zum Steuern der Stromversorgung zu der Zündungsspule ausgestattet.
Eine Steuervorrichtung 201 umfasst eine Berechnungseinrichtung zum Empfangen von Signalen, die von verschiedenen Sensoren eingegeben werden, und wechselt zu der Durchführung einer arithmetischen Berechnung in Übereinstimmung mit einem zuvor gespeicherten Programm. Die Steuervorrichtung 201 gibt dann manipulierte Variablen des Kraftstoffeinspritzventils 106, der variablen Ventilmechanismen 114a und 114b, des Zündungsmoduls 116 usw. aus.
Die Steuervorrichtung 201 empfängt nicht nur eine Signalausgabe von dem Einlassluftmengensensor 103, sondern auch Signale von einem Kurbelwinkelsensor 203, der ein Drehwinkelsignal POS der Kurbelwelle 109 ausgibt, von einem Gaspedalöffnungssensor 206, der eine Gaspedalöffnung ACC eines Drosselpedals 207 erfasst, von einem Nockenwinkelsensor 204, der ein Drehwinkelsignal CAM der Einlassnockenwelle ausgibt, von einem Wassertemperatursensor 208, der die Temperatur TW eines Kühlwassers für den Motor 101 misst, und von einem Luft/Kraftstoff-Sensor 209, der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF auf der Basis des Sauerstoffpegels im Abgas misst, usw. Die Steuervorrichtung 201 empfängt weiterhin eine Signalausgabe von einem Zündungsschalter 205, der als Hauptschalter zum Starten und Stoppen des Motors 101 dient.
Die Steuerung der variablen Ventilmechanismen 114a und 114b durch die Steuervorrichtung 201 wird im Folgenden schematisch mit Bezug auf 4 beschrieben.
Auf der Basis von verschiedenen Betriebsbedingungen wie etwa der Last am Motor 101, der Drehgeschwindigkeit und der Temperatur des Motors 101 setzt die Steuervorrichtung 201 die Ventilzeit für jedes der Einlassventile 105a und 105b passend für jede Betriebsbedingung und steuert die variablen Ventilmechanismen 114a und 114b, um diese Ventilzeit zu erreichen.
Zum Beispiel werden wie in 4 gezeigt die Betriebsbedingungen des Motors 101 in Situationen wie etwa einen Bereich geringer Last für eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie, einen Bereich großer Last für eine Unterdrückung eines Klopfens, eine Aufwärmbetriebszeit für eine Reinigung des Abgases und eine Beschleunigungszeit für eine Verbesserung der Motorleistung unterteilt, um in jeder dieser Situationen einen entsprechenden Zielwert für die Ventilzeit des Einlassventils 105a, 105b zu setzen.
Eine Betriebsbedingung für die Verbesserung der Kraftstoffökonomie ist eine Betriebsbedingung mit einer niedrigen Drehzahl und einer geringen Last, in welcher der Kraftstoffökonomie Vorrang vor der Leistungsausgabe gegeben wird. In dieser Betriebsbedingung für eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie veranlasst die Steuervorrichtung 201 den ersten variablen Ventilmechanismus 114a, die Drehphase der Einlassnockenwelle vorzurücken, und veranlasst den zweiten variablen Ventilmechanismus 114b, den Ventilbetätigungswinkel des zweiten Einlassventils 105b kleiner als denjenigen des ersten Einlassventils 105a zu setzen. Dadurch wird die Öffnungszeit IVO des ersten Einlassventils 105a vor einem oberen Totpunkt TDC gesetzt, wird die Öffnungszeit IVO des zweiten Einlassventils 105b nach dem oberen Totpunkt TDC gesetzt und werden die Schließzeit IVC des ersten Einlassventils 105a und die Schließzeit IVC des zweiten Einlassventils 105b auf ungefähr dieselbe Zeit nach einem unteren Totpunkt BDC gesetzt, um die Kraftstoffökonomie mittels einer geschichteten Verbrennung zu verbessern. Zum Beispiel wird die Öffnungszeit IVO des ersten Einlassventils 105a auf BTDC 8 Grad gesetzt, wird die Öffnungszeit IVO des zweiten Einlassventils 105b auf ATDC 36 Grad gesetzt und werden die Schließzeit IVC des ersten Einlassventils 105a und die Schließzeit IVC des zweiten Einlassventils 105b auf ABDC 40 Grad gesetzt.
Eine Bedingung für eine Unterdrückung eines Klopfens ist eine Betriebsbedingung auf der Seite einer großen Last nach dem Aufwärmen, während welcher ein Klopfen auftreten kann. In dieser Bedingung für eine Unterdrückung eines Klopfens veranlasst die Steuervorrichtung 201 den ersten variablen Ventilmechanismus 114a, die Drehphase der Einlassnockenwelle zu verzögern, während der Ventilbetriebswinkel des Einlassventils 105a, 105b gleich demjenigen während der Bedingung zum Verbessern der Kraftstoffökonomie gehalten wird. Dann veranlasst die Steuervorrichtung 201 eine Verzögerung der Ventilzeit der Einlassventile 105a, 105b von derjenigen während der Bedingung für eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie, um die Öffnungszeit IVO des ersten Einlassventils 105 in der Nähe des oberen Totpunkts zu setzen. Dies führt zu einer Reduktion in der Menge des internen EGR-Gases und zu einer Erhöhung in der Verbrennungsrate aufgrund einer Erhöhung des Gasflusses, wodurch ein Klopfen unterdrückt wird.
Die Bedingung für eine Abgasreinigung entspricht der Aufwärmbetriebszeit des Motors 101, die erforderlich ist, um die Temperatur des katalytischen Wandlers 112 schnell zu einer Aktivierungstemperatur zu erhöhen. Während des Aufwärmbetriebs setzt die Steuervorrichtung 201 dieselben Ventilzeiten wie während der Bedingung für eine Unterdrückung eines Klopfens. Dies ermöglicht eine Zündung zu einer stärker verzögerten Zündungszeit, wobei durch die Verzögerung der Zündungszeit die Abgastemperatur erhöht wird, wodurch wiederum die Aktivität des katalytischen Wandlers 112 stimuliert wird.
Eine Bedingung für eine Verbesserung der Motorleistung ist eine Betriebsbedingung während einer Beschleunigung oder ein Bereich mit einer mittleren oder großen Last, in welchem der Motorleistung Vorrang vor der Kraftstoffökonomie gegeben wird. In dieser Bedingung für eine Verbesserung der Motorleistung veranlasst die Steuervorrichtung 201 den zweiten variablen Ventilmechanismus 114b, den Ventilbetätigungswinkel des zweiten Einlassventils 105b gleich demjenigen des ersten Einlassventils 105a zu setzen, und veranlasst den ersten variablen Ventilmechanismus 114a, die Drehphase der Einlassnockenwelle gleich derjenigen in der Bedingung für eine Unterdrückung eines Klopfens und in der Bedingung für eine Abgasreinigung zu halten. Dann werden die Öffnungszeiten IVO der Einlassventile 105a und 105b beide in der Nähe des oberen Totpunkts gesetzt und werden die Schließzeiten IVC der Einlassventile 105a und 105b beide auf ungefähr die gleiche Zeit nach dem unteren Totpunkt gesetzt. Dies führt zu einer Steigerung der volumetrischen Effizienz der Frischluft, sodass eine homogene Verbrennung erzielt wird.
Im Folgenden werden die Steuerung der Ventilzeiten und die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung beschrieben, die durch die Steuervorrichtung 201 in der oben genannten Bedingung für eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie durchgeführt werden.
Der Motor 101 umfasst wie in 5 gezeigt ein Einlassrohr 102 und einen Kraftstoffeinspritzer mit einem Kraftstoffeinspritzventil 106 für jeden Zylinder. Mit Bezug auf 6 wird im Folgenden die Steuerung beschrieben, die durchgeführt wird, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 106 Kraftstoff in zwei Richtungen zu dem ersten Einlassventil 105a und zu dem zweiten Einlassventil 105b einspritzt.
In der Bedingung für eine Verbesserung der Kraftstoffökonomie setzt die Steuervorrichtung 201 wie bereits weiter oben genannt die Öffnungszeit IVO des ersten Einlassventils 105a vor dem oberen Totpunkt, die Öffnungszeit IVO des zweiten Einlassventils 105b nach dem oberen Totpunkt und die Schließzeit IVC des ersten Einlassventils 105a und die Schließzeit IVC des zweiten Einlassventils 105b ungefähr auf die gleiche Zeit nach dem unteren Totpunkt BDC.
Es ist zu beachten, dass die Schließzeit EVC des Abgasventils 110a, 110b nahe dem oberen Totpunkt gesetzt wird und die Öffnungszeit EVO des Abgasventils 110a, 110b nahe dem unteren Totpunkt gesetzt wird. Zum Beispiel wird die Schließzeit EVC des Abgasventils 110a, 110b auf ATDC 23 Grad gesetzt und wird die Öffnungszeit EVO des Abgasventils 110a, 110b auf BBDC 5 Grad gesetzt.
Daraus resultiert, dass das erste Einlassventil 105a in einem Abgashub des sich nach oben bewegenden Kolbens geöffnet wird. Wenn das erste Einlassventil 105a geöffnet ist, während sich der Kolben nach oben bewegt, stößt das verbrannte Gas in der Verbrennungskammer zurück in eine erste Einlassöffnung 113a vor dem ersten Einlassventil 105a.
Dann wird in dem geöffneten Zustand des ersten Einlassventils 105a das in die erste Einlassöffnung 113a rückgestoßene Gas, bis der Kolben den oberen Totpunkt TDC erreicht, in die Verbrennungskammer 104 gezogen, nachdem der Kolben sich nach unten wendet, um zu einem Einlasshub zu wechseln. Nach dem Einziehen des internen EGR-Gases wird Frischluft durch das erste Einlassventil 105a in die Verbrennungskammer 104 gezogen.
Weiterhin wird das zweite Einlassventil 105b in dem Abgashub des sich nach oben bewegenden Kolbens nicht geöffnet. Weil das zweite Einlassventil 105b in dem Einlasshub geöffnet wird, nachdem der Kolben den oberen Totpunkt TDC erreicht hat, stößt das verbrannte Gas nicht zurück zu der zweiten Einlassöffnung 113b vor dem zweiten Einlassventil 105b.
Weil das erste Einlassventil 105a und das zweite Einlassventil 105b mit einer Phasendifferenz geöffnet werden, wird ein Wirbelfluss in der Verbrennungskammer 104 erzeugt. Weil dann ein geöffneter Zustand beider Einlassventile 105a und 105b nach dem unteren Totpunkt BDC andauert, bleibt der zu Beginn der Ventilöffnung erzeugte Wirbelfluss bestehen, sodass der Wirbelfluss in der Verbrennungskammer 104 verstärkt wird. Daraus resultiert, dass sich die mittlere Flussrate in der Verbrennungskammer 104 und damit die kinetische Energie des Gases in der Verbrennungskammer 104 erhöht, sodass die Mischung von Frischluft und Kraftstoff gefördert werden kann.
Wenn das erste Einlassventil 105a mitten während des Einlasshubs geschlossen wird, unmittelbar nachdem die Einführung des EGR-Gases in die Verbrennungskammer 104 beinahe abgeschlossen ist, wird der Wirbelfluss geschwächt. Wenn dagegen die Einlassventile 105a und 105b mit einer Phasendifferenz derart geöffnet werden, dass der geöffnete Zustand beider Ventile nach dem unteren Totpunkt BDC andauert, kann der Wirbelfluss verstärkt werden.
Wenn jedoch der Gasfluss in die Verbrennungskammer verstärkt wird, ist eine Mischung von Kraftstoff in das interne EGR-Gas wahrscheinlicher, wodurch die Stabilität der Verbrennung reduziert wird, sodass die Menge des internen EGR-Gases nicht ausreichend vergrößert werden kann.
Deshalb setzt die Steuervorrichtung 201 die Einspritzstartzeit des Kraftstoffeinspritzventils 106 auf eine derartige Zeit, dass Kraftstoff von dem Kraftstoffeinspritzventil 106 in die Frischluft eingespritzt wird, nachdem das zu der ersten Einlassöffnung 113a rückgestoßene Gas durch das erste Einlassventil 105a in die Verbrennungskammer 104 gezogen wurde.
Weil mit anderen Worten das interne EGR-Gas durch das erste Einlassventil 105a zu Beginn des Einlasshubs unmittelbar nach dem nach unten gerichteten Wenden des Kolbens in die Verbrennungskammer gezogen wird, wird zu diesem Zeitpunkt Kraftstoff durch das Kraftstoffeinspritzventil 106 eingespritzt und wird der Kraftstoff in das interne EGR-Gas gemischt. Deshalb wird eine Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 106 nach dem Beginn des Einlasshubs während einer Periode zum Einziehen des internen EGR-Gases gestartet, sodass das interne EGR-Gas bereits in die Verbrennungskammer 104 gezogen wurde, wenn eine Versprühung des Kraftstoffs von dem Kraftstoffeinspritzventil 106 das erste Einlassventil 105a erreicht.
Weil dadurch eine Mischung von Kraftstoff in das interne EGR-Gas unterdrückt werden kann, kann die Öffnungszeit IVO des ersten Einlassventils 105a weiter vorgerückt werden, um die Menge des internen EGR-Gases zu vergrößern. Und weil der Gasfluss verstärkt wird, um die Mischung von Frischluft und Kraftstoff zu fördern, kann die Homogenität der brennbaren Gasmischung verbessert werden, wodurch die Kraftstoffökonomie verbessert wird.
Dabei kann die Verzögerungsperiode von dem oberen Totpunkt TDC bis zum Start der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 106 als eine fixe Zeitperiode oder ein fixer Kurbelwinkel voreingestellt werden. Je größer jedoch die Menge des zu der ersten Einlassöffnung 113a rückgestoßenen internen EGR-Gases ist, desto länger ist die Zeit, die für das Einziehen des rückgestoßenen Gases in die Verbrennungskammer benötigt wird. Wenn also die Verzögerungsperiode von dem oberen Totpunkt TDC zu der Einspritzstartzeit derart gesetzt wird, dass auch bei einer großen Menge an rückgestoßenen Gas kein Kraftstoff in das interne EGR-Gas gemischt wird, wird die Einspritzstartzeit übermäßig verzögert, wenn die Menge des rückgestoßenen Gases klein ist. Daraus resultiert, dass die Zeit der Kraftstoffzerstäubung verkürzt wird und die Homogenität einer verbrannten Gasmischung reduziert wird, wodurch die Stabilität der Verbrennung reduziert wird.
Im Folgenden wird das Einstellen der Verarbeitung zum Variieren der Verzögerungsperiode von dem oberen Totpunkt TDC zu der Einspritzstartzeit in Übereinstimmung mit der Menge des rückgestoßenen Gases mit Bezug auf das Flussdiagramm von 7 beschrieben.
Das Flussdiagramm von 7 zeigt eine Verarbeitung zum Setzen einer Verzögerungszeit für das Starten der Einspritzung, die durch die Steuervorrichtung 201 mit fixen Intervallen durchgeführt wird.
Zuerst wird in Schritt S1 die Menge des rückgestoßenen Gases Wm (cm³) in die erste Einlassöffnung 113a berechnet.
Die Menge des rückgestoßenen Gases Wm kann zum Beispiel berechnet werden, indem ein in dem offen gelegten japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2004-044548 angegebenes Schätzungsverfahren verwendet wird.
Insbesondere wird auf der Basis der Ventilhubgröße des ersten Einlassventils 105a pro Kurbelwinkel und der Öffnungszeit IVO des ersten Einlassventils 105a eine Ventilöffnungsfläche AWm des ersten Einlassventils 105a während einer Ventilüberlappungszeit berechnet. Dann wird auf der Basis dieser Ventilöffnungsfläche AWm eine Basisgröße des rückgestoßenen Gases Wm0 während der Ventilüberlappungszeit berechnet.
Wenn die Ventilöffnungsfläche AWm größer wird, wird die Basisgröße des rückgestoßenen Gases Wm0 auf einen größeren Wert gesetzt.
Dann wird die Basismenge des rückgestoßenen Gases Wm0 einer Korrektur in Übereinstimmung mit dem Einlassluftdruck oder der Motorgeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt unterworfen, um die Menge des rückgestoßenen Gases Wm zu berechnen.
Wenn bei der Korrektur in Übereinstimmung mit dem Einlassluftdruck der Einlassrohrdruck als der vorgeordnete Druck des ersten Einlassventils 105a größer wird, wird die Menge des rückgestoßenen Gases Wm um eine kleinere Größe korrigiert. Und wenn die Motorgeschwindigkeit Ne größer wird, wird die Menge des rückgestoßenen Gases Wm um eine kleinere Größe korrigiert.
In dem folgenden Schritt S2 wird auf der Basis der in Schritt S1 erhaltenen Menge des rückgestoßenen Gases Wm die für das Ziehen des rückgestoßenen Gases in die Verbrennungskammer erforderliche Zeit TD (ms) berechnet.
Wenn das Zylindervolumen eines Zylinders als VOL (cm³) angegeben wird und eine Einlassluftzykluszeit als T1 (ms) angegeben wird, wird die Zeit TD durch die folgende Gleichung berechnet: TD = (Wm/VOL) × T1 wobei eine Einlassluftzykluszeit T1 (ms) auf der Motorgeschwindigkeit Ne (U/min) basiert und durch die folgende Gleichung berechnet wird: T1 = (60 × 1000)/Ne/2
Weiterhin basiert das Zylindervolumen VOL (cm³) eines Zylinders auf der Zylinderbohrung und dem Kolbenhub und wird durch die folgende Gleichung berechnet: VOL = (Bohrung/2)² × π × Hub
In Schritt S3 wird die Einspritzstartzeit des Kraftstoffeinspritzventils 106 auf einen Zeitpunkt gesetzt, zu dem die Zeit TD nach dem oberen Totpunkt TDC, bei dem das Einziehen des rückgestoßenen Gases in die Verbrennungskammer 104 gestartet wurde, abgelaufen ist.
Weil eine Übergangszeit, bis der von dem Kraftstoffeinspritzventil 106 eingespritzte Kraftstoff das Einlassventil 105 erreicht, gegeben ist, kann die Zeit TD um die Übergangszeit korrigiert werden. Weil die Kraftstoff-Übergangszeit eine kurze Zeitdauer ist, wird die Einspritzstartzeit auf der Basis der Zeit TD entschieden, sodass die Mischung von Kraftstoff in das interne EGR-Gas ausreichend unterdrückt werden kann.
Weiterhin wird eine Map zum Speichern der Zeit TD mit einer Toleranz für die Menge des zu diesem Zeitpunkt rückgestoßenen Gases Wm für jeden anhand der Motorlast und der Motorgeschwindigkeit klassifizierten Betriebsbereich gesetzt, sodass die in Assoziation mit der Motorlast und der Motorgeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt gespeicherte Zeit TD aus der Map abgerufen werden kann.
Wenn wie weiter oben genannt die Menge des rückgestoßenen Gases Wm groß ist, wird die Einspritzstartzeit des Kraftstoffeinspritzventils 106 weiter verzögert, weil die Zeit bis zum Einziehen des rückgestoßenen Gases in die Verbrennungskammer länger wird. Deshalb kann die Einspritzstartzeit des Kraftstoffeinspritzventils 106 als eine möglichst frühe Zeit gesetzt werden, während eine Mischung des von dem Kraftstoffeinspritzventil 106 eingespritzten Kraftstoffes in das interne EGR-Gas unterdrückt wird. Wenn die Einspritzstartzeit des Kraftstoffeinspritzventils 106 auf eine möglichst frühe Zeit gesetzt werden kann, kann die Zerstäubungszeit für eine Versprühung des Kraftstoffs länger vorgesehen werden und kann die Homogenität der brennbaren Gasmischung gefördert werden, wodurch eine Verbesserung der Stabilität der Verbrennung ermöglicht wird.
Währenddessen können wie in 8 gezeigt auch in einem Motor 101, der mit einem Kraftstoffeinspritzer einschließlich eines ersten Kraftstoffeinspritzventils 106a zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil 105a und eines zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem zweiten Einlassventil 105b ausgestattet ist, die Ventilzeiten der Einlassventile 105a und 105b wie oben genannt gesetzt werden, um die Einspritzstartzeit des Kraftstoffs zu dem ersten Einlassventil 105a zu setzen.
Wenn das erste Kraftstoffeinspritzventil 106a und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 106b vorgesehen sind, muss das erste Kraftstoffeinspritzventil 106a zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil 105a mit der Kraftstoffeinspritzung beginnen, nachdem das interne EGR-Gas in die Verbrennungskammer gezogen wurde, um die Qualität der Verbrennung zu verbessern. Dagegen muss das zweite Kraftstoffeinspritzventil 106b zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem zweiten Einlassventil 105b ohne Rückstoß keinen Kraftstoff zu derselben Zeit wie das erste Kraftstoffeinspritzventil 106a einspritzen.
Deshalb kann in einem Motor 101, der mit dem ersten Kraftstoffeinspritzventil 106a und dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 106b ausgestattet ist, die Steuervorrichtung 201 die Einspritzstartzeit des ersten Kraftstoffeinspritzventils 106a und die Einspritzstartzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b einzeln in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm von 9 setzen.
Das Flussdiagramm von 9 zeigt eine Verarbeitung zum Setzen einer Einspritzstartzeit, die durch die Steuervorrichtung 201 mit fixen Intervallen ausgeführt wird.
In Schritt S11 wird die Menge des rückgestoßenen Gases Wm (cm³) in gleicher Weise wie in Schritt S1 berechnet, wobei in Schritt S12 die Zeit TD (ms), die zum Einziehen des rückgestoßenen Gases in die Verbrennungskammer 104 benötigt wird, in gleicher Weise wie in Schritt S2 berechnet wird.
In Schritt S13 wird die Einspritzstartzeit IT2 des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b berechnet. Wie weiter oben genannt, kann die Einspritzstartzeit IT2 des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b zu einer anderen Zeit als die Einspritzstartzeit IT1 des ersten Kraftstoffeinspritzventils 106a gesetzt werden. Auch wenn das zweite Kraftstoffeinspritzventil 106b mit der Kraftstoffeinspritzung zu einer Zeit startet, die früher als die Einspritzstartzeit IT1 des ersten Kraftstoffeinspritzventils 106a ist, kann eine Mischung von Kraftstoff in das interne EGR-Gas unterdrückt werden.
Die Einspritzstartzeit IT2 des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b kann also auf eine Zeit gesetzt werden, bei der eine ausreichende Kraftstoffzerstäubungszeit sichergestellt werden kann und der Kraftstoff homogen mit der durch das zweite Einlassventil 105b in die Verbrennungskammer gezogenen Frischluft gemischt werden kann.
Insbesondere kann zum Beispiel wie in 10 gezeigt die Öffnungszeit IVO des zweiten Einlassventils 105b als die Einspritzstartzeit IT2 des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b gesetzt werden. Wenn dabei das zweite Kraftstoffeinspritzventil 106b mit einer Einspritzung synchron zu der Öffnungszeit IVO des zweiten Einlassventils 105b beginnt, kann Kraftstoff eingespritzt werden, wenn der durch das zweite Einlassventil 105b in die Verbrennungskammer gezogene Gasfluss verstärkt wird. Dadurch können eine homogene brennbare Gasmischung und eine ausreichende Zerstäubungszeit für eine Versprühung von Kraftstoff sichergestellt werden.
Es ist zu beachten, dass die Einspritzstartzeit IT2 des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b nicht auf die Öffnungszeit IVO des zweiten Einlassventils 105b beschränkt ist. Zum Beispiel kann sie vor der Öffnungszeit IVO des zweiten Einlassventils 105b gesetzt werden.
In Schritt S14 wird die Einspritzstartzeit IT1 des ersten Kraftstoffeinspritzventils 106a in gleicher Weise wie in Schritt S3 auf einen Zeitpunkt gesetzt, zu dem die Zeit TD nach dem oberen Totpunkt TDC, bei dem das Ziehen des rückgestoßenen Gases in die Verbrennungskammer gestartet wird, abgelaufen ist.
In dem Beispiel von 10 werden die Einspritzpulsbreite des ersten Kraftstoffeinspritzventils 106a und die Einspritzpulsbreite des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b gleich gesetzt. Mit anderen Worten wird eine Hälfte des in Übereinstimmung mit der in die Verbrennungskammer 104 gezogenen Frischluftmenge erforderlichen Kraftstoffs von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil 106a eingespritzt und wird die andere Hälfte von dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 106b eingespritzt.
Es ist zu beachten, dass internes EGR-Gas und Frischluft über das erste Einlassventil 105a in die Verbrennungskammer 104 gezogen werden, während Frischluft über das zweite Einlassventil 105b in die Verbrennungskammer 104 gezogen wird. Die durch das zweite Einlassventil 105b gehende Frischluftmenge ist größer als die durch das erste Einlassventil 105a gehende Frischluftmenge.
Um also eine homogene brennbare Gasmischung zu bilden, kann die durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil 106b eingespritzte Kraftstoffmenge wie in 11 gezeigt größer gesetzt werden als die durch das erste Kraftstoffeinspritzventil 106a eingespritzte Kraftstoffmenge.
Dabei ist das Verhältnis zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils 106a und der Kraftstoffeinspritzmenge des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b auf einen voreingestellten konstanten Wert fixiert, sodass das erste Kraftstoffeinspritzventil 106a und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 106b in Übereinstimmung mit dem Verhältnis jeweils aufgeteilte Kraftstoffmengen in Entsprechung zu den Frischluftmengen einspritzen können.
Weiterhin kann in Reaktion auf eine Änderung der durch das erste Einlassventil 105a gehenden Frischluftmenge in Übereinstimmung mit der Menge des internen EGR-Gases das Verhältnis zwischen der Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils 106a und der Kraftstoffeinspritzmenge des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b variabel gesetzt werden.
Das Flussdiagramm von 12 zeigt eine Verarbeitung zum Setzen eines Einspritzmengenverhältnisses, die durch die Steuervorrichtung 201 mit fixen Intervallen ausgeführt wird.
In Schritt S21 wird die gezogene Luftmenge Qa auf der Basis eines Signals von dem Einlassluftmengensensor 103 berechnet.
In Schritt S22 wird die Menge der Kraftstoffeinspritzung Tp auf der Basis der gezogenen Luftmenge Qa, der Motorgeschwindigkeit Ne usw. berechnet.
In Schritt S23 wird die Menge des rückgestoßenen Gases Wm in gleicher Weise wie oben für den Schritt S1 beschrieben berechnet.
In Schritt S24 wird das Verhältnis zwischen der durch das erste Einlassventil 105a in die Verbrennungskammer 104 gezogenen Frischluftmenge und der durch das zweite Einlassventil 105b in die Verbrennungskammer 104 gezogenen Frischluftmenge berechnet.
Dabei werden Frischluft und rückgestoßenes Gas durch das erste Einlassventil 105a in die Verbrennungskammer 104 gezogen, wobei die Gesamtmenge der Frischluft und des rückgestoßenen Gases beinahe gleich der Menge der durch das zweite Einlassventil 105b in die Verbrennungskammer 104 gezogenen Frischluft wird.
Wenn mit anderen Worten die Menge der durch das erste Einlassventil 105a gezogenen Frischluft durch Qa1 angegeben wird und die Menge der durch das zweite Einlassventil 105b gezogenen Frischluft durch Qa2 angegeben wird, entspricht Qa + Wm der Gesamtmenge des in die Verbrennungskammer gezogenen Gases. Weil die Hälfte der Gesamtmenge beinahe gleich der durch das zweite Einlassventil 105b gezogenen Frischluftmenge Qa2 wird, kann die Frischluftmenge Qa2 als Qa2 = (Qa + Wm)/2 bestimmt werden.
Und weil Qa2 = Qa1 + Wm ist, kann die Frischluftmenge Qa1 als Qa1 = Qa2 – Wm = (Qa + Wm)/2 – Wm bestimmt werden und liegt das Verhältnis der Frischluftmengen bei: Qa1:Qa2 = (Qa + Wm)/2 – Wm:(Qa + Wm)/2.
Weil Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil 106a und dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 106b mit einem Verhältnis einfach in Entsprechung zu dem Verhältnis der Frischluftmengen eingespritzt werden muss, werden die Kraftstoffeinspritzmenge Tp1 von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil 106a und die Kraftstoffeinspritzmenge Tp2 von dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 106b in dem folgenden Schritt S25 auf der Basis des oben genannten Verhältnisses der Frischluftmengen berechnet.
Mit anderen Worten werden die entsprechenden Einspritzmengen Tp1 und Tp2 als Tp1 = Tp × Qa1/Qa und Tp2 = Tp × Qa2/Qa berechnet, um Tp = Tp1 + Tp2 und Tp1:Tp2 = Qa1:Qa2 zu erhalten.
Wenn also die entsprechenden Kraftstoffeinspritzmengen der Kraftstoffeinspritzventile 106a und 106b einzeln in Reaktion auf die Differenz zwischen den durch die Einlassventile 105a und 105b gehenden Frischluftmengen gesetzt werden, wird eine Kraftstoffmenge, die ein angestrebtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis für die durch jedes Einlassventil 105a, 105b gehende Frischluft erzielen kann, eingespritzt, sodass eine homogene brennbare Gasmischung mit dem angestrebten Luft/Kraftstoff-Verhältnis erzeugt werden kann, wodurch die Stabilität der Verbrennung verbessert wird.
Wenn das erste Kraftstoffeinspritzventil 106a und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 106b vorgesehen sind, können diese Kraftstoffeinspritzventile 106a und 106b in stromaufwärts und stromabwärts gerichteten Richtungen des Einlassrohrs 102 beabstandet sein.
Ein elektromagnetisches Antriebsventil, das durch eine magnetische Anziehungskraft eines Elektromagneten betätigt wird, kann als Einlassventil 105a, 105b verwendet werden.
Weiterhin kann in dem Motor 101, der mit dem ersten Kraftstoffeinspritzventil 106a und dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 106b ausgestattet ist, die Verzögerungszeit von der Einspritzstartzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 106b zu der Einspritzstartzeit des ersten Kraftstoffeinspritzventils 106a in Übereinstimmung mit der Größe des rückgestoßenen internen EGR-Gases gesetzt werden, um mit der Einspritzung von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil 106a zu beginnen, wenn die Verzögerungszeit nach dem Starten der Einspritzung von dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 106b abgelaufen ist. Die Bezugsposition der Einspritzstartzeit von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil 106a ist also nicht auf den oberen Totpunkt beschränkt.
Weiterhin kann Kraftstoff von dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 106a in zwei separaten Einspritzungen vor und nach dem Öffnen des zweiten Einlassventils 105b oder in mehreren separaten Einspritzungen nach der Öffnung des zweiten Einlassventils 105b eingespritzt werden.
Weiterhin können ein Zwei-Wege-Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil 105a und zu dem zweiten Einlassventil 105b und ein Einweg-Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem zweiten Einlassventil 105b derart vorgesehen werden, dass eine der durch das erste Einlassventil 105a gehenden Frischluftmenge entsprechende Kraftstoffmenge von dem Zwei-Wege-Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird und eine der durch das zweite Einlassventil 105b gehenden Frischluftmenge entsprechende Kraftstoffmenge aus der Summe der Einspritzmenge von dem Zwei-Wege-Kraftstoffeinspritzventil und der Einspritzmenge von dem Einweg-Kraftstoffeinspritzventil erhalten wird.
Weiterhin können das erste Kraftstoffeinspritzventil 106a und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 106b gleiche Sprüheigenschaften aufweisen, wobei aber auch Kraftstoffeinspritzventile mit jeweils verschiedenen Sprühwinkeln, Zerstäubungspartikelgrößen usw. verwendet werden können. Außerdem kann ein anderer Kraftstoffzufuhrdruck zu dem ersten Kraftstoffeinspritzventil 106a vorgesehen sein als zu dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 106b.
Weiterhin können die Schließzeit des ersten Kraftstoffeinspritzventils 105a und die Schließzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 105b auf unterschiedliche Zeiten nach dem unteren Totpunkt gesetzt werden. Zum Beispiel können die Öffnungsperiode des ersten Einlassventils 105a und die Öffnungsperiode des zweiten Einlassventils 105b auf dieselbe Periode gesetzt werden, um die Schließzeit IVC des ersten Einlassventils 105a früher als die Schließzeit IVC des zweiten Einlassventils 105b zu setzen.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-160142 vom 21. Juli 2011 ist hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
Vorstehend wurde eine ausgewählte Ausführungsform beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu verdeutlichen. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an der hier beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der durch die folgenden Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
Weiterhin ist die vorstehende Beschreibung der Ausführungsform gemäß der Erfindung beispielhaft zu verstehen und schränkt den durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente definierten Erfindungsumfang in keiner Weise ein.
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 2008-255866 [0002, 0034, 0034, 0035, 0035]
JP 2009-197597 [0034, 0035]
JP 2004-044548 [0065]
JP 2011-160142 [0110]

Claims

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (101), der mit einem ersten Einlassventil (105a) und einem zweiten Einlassventil (105b) in jeder Verbrennungskammer (104), einem Kraftstoffeinspritzer (106, 106a, 106b) in einer Einlassöffnung (113a, 113b) zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil (105a) und dem zweiten Einlassventil (105b) sowie einem variablen Ventilmechanismus (114a, 114b) zum Ändern der Ventilzeit des ersten Einlassventils (105a) und der Ventilzeit des zweiten Einlassventils (105b) zu jeweils unterschiedlichen Ventilzeiten ausgestattet ist, wobei die Steuereinrichtung (201) umfasst: eine erste Steuereinrichtung zum Steuern des variablen Ventilmechanismus (114a, 114b) und eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern des Kraftstoffeinspritzers (106, 106a, 106b), dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Steuereinrichtung die Öffnungszeit des ersten Einlassventils (105a) vor einem oberen Totpunkt und die Öffnungszeit des zweiten Einlassventils (105b) nach dem oberen Totpunkt und weiterhin die Schließzeit des ersten Einlassventils (105a) und die Schließzeit des zweiten Einlassventils (105b) nach einem unteren Totpunkt setzt, und die zweite Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzstartzeit des Kraftstoffeinspritzers (106, 106a, 106b) zu dem ersten Einlassventil (105a) auf eine von dem oberen Totpunkt verzögerte Zeit setzt.
Steuervorrichtung (201) für einen Verbrennungsmotor (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn die durch das erste Einlassventil (105a) zu der Seite der Einlassöffnung (113a, 113b) rückgestoßene Gasmenge größer wird, die zweite Steuereinrichtung die Startzeit der Kraftstoffeinspritzung zu dem ersten Einlassventil auf eine stärker von dem oberen Totpunkt verzögerte Zeit setzt.
Steuervorrichtung (201) für einen Verbrennungsmotor (101) nach Anspruch 2, weiterhin gekennzeichnet durch: eine Schätzungseinrichtung zum Schätzen der durch das erste Einlassventil (105a) zu der Seite der Einlassöffnung (113a, 113b) rückgestoßenen Gasmenge auf der Basis der Öffnungszeit des ersten Einlassventils (105a), des Einlassluftdrucks des Verbrennungsmotors (101) und der Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors (101).
Steuervorrichtung (201) für einen Verbrennungsmotor (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass: der Kraftstoffeinspritzer (106a, 106b) ein erstes Kraftstoffeinspritzventil (106a) zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil (105a) und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil (106b) zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem zweiten Einlassventil (105b) umfasst, und die zweite Steuereinrichtung eine Kraftstoffeinspritzstartzeit des ersten Kraftstoffeinspritzventils (106a) auf eine von dem oberen Totpunkt verzögerte Zeit setzt und eine Kraftstoffeinspritzstartzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzventils (106b) vor der Kraftstoffeinspritzstartzeit des ersten Kraftstoffeinspritzventils (106a) setzt.
Steuervorrichtung (201) für einen Verbrennungsmotor (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass: der Kraftstoffeinspritzer (106a, 106b) ein erstes Kraftstoffeinspritzventil (106a) zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil (105a) und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil (106b) zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem zweiten Einlassventil (105b) umfasst, und die Steuervorrichtung (201) weiterhin eine dritte Steuereinrichtung zum Setzen der Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils (106a) kleiner als die Kraftstoffeinspritzmenge des zweiten Kraftstoffeinspritzventils (106b) in den durch die erste Steuereinrichtung vorgenommenen Ventilzeiteinstellungen umfasst.
Steuervorrichtung (201) für einen Verbrennungsmotor (101) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn die durch das erste Einlassventil (105a) zu der Seite der Einlassöffnung (113a, 113b) rückgestoßene Gasmenge größer wird, die dritte Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils (106a) noch kleiner setzt.
Steuervorrichtung (201) für einen Verbrennungsmotor (101) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: die dritte Steuereinrichtung die Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils (106a) und die Kraftstoffeinspritzmenge des zweiten Kraftstoffeinspritzventils (106b) in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen der durch das erste Einlassventil (105a) in die Verbrennungskammer (104) eingezogenen Frischluftmenge und der durch das zweite Einlassventil (105b) in die Verbrennungskammer (104) eingezogenen Frischluftmenge setzt.
Steuervorrichtung (201) für einen Verbrennungsmotor (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Steuereinrichtung in einem Bereich niedriger Drehzahl und geringer Last des Verbrennungsmotors (101) die Öffnungszeit des ersten Einlassventils (105a) vor dem oberen Totpunkt und die Öffnungszeit des zweiten Einlassventils (105b) nach dem oberen Totpunkt setzt und die Schließzeit des ersten Einlassventils (105a) und die Schließzeit des zweiten Einlassventils (105b) beide nach dem unteren Totpunkt setzt.
Steuervorrichtung (201) für einen Verbrennungsmotor (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Steuereinrichtung die Schließzeit des ersten Einlassventils (105a) und die Schließzeit des zweiten Einlassventils (105b) auf eine gleiche Zeit nach dem unteren Totpunkt setzt.
Steuervorrichtung (201) für einen Verbrennungsmotor (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass: der Kraftstoffeinspritzer (106) mit einem Kraftstoffeinspritzventil (106) zum Einspritzen von Kraftstoff in zwei Richtungen zu dem ersten Einlassventil (105a) und zu dem zweiten Einlassventil (105b) ausgestattet ist.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, der mit einem ersten Einlassventil und einem zweiten Einlassventil in jeder Verbrennungskammer, einem Kraftstoffeinspritzer in einer Einlassöffnung zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil und dem zweiten Einlassventil sowie einem variablen Ventilmechanismus zum Ändern der Ventilzeit des ersten Einlassventils und der Ventilzeit des zweiten Einlassventils zu jeweils unterschiedlichen Ventilzeiten ausgestattet ist, wobei das Steuerverfahren folgende Schritte umfasst: Setzen der Öffnungszeit des ersten Einlassventils vor einem oberen Totpunkt, Setzen der Öffnungszeit des zweiten Einlassventils nach dem oberen Totpunkt, Setzen der Schließzeit des ersten Einlassventils und der Schließzeit des zweiten Einlassventils beide nach einem unteren Totpunkt, und in den Ventilzeiteinstellungen, Setzen der Kraftstoffeinspritzstartzeit des Kraftstoffeinspritzers zu dem ersten Einlassventil auf eine von dem oberen Totpunkt verzögerte Zeit.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass: in dem Schritt zum Setzen der Kraftstoffeinspritzstartzeit die Startzeit für die Kraftstoffeinspritzung zu dem ersten Einlassventil auf eine stärker von dem oberen Totpunkt verzögerte Zeit gesetzt wird, wenn die durch das erste Einlassventil zu der Seite der Einlassöffnung rückgestoßene Gasmenge größer wird.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 12, weiterhin gekennzeichnet durch folgenden Schritt: Schätzen der durch das erste Einlassventil zu der Seite der Einlassöffnung rückgestoßenen Gasmenge auf der Basis der Öffnungszeit des ersten Einlassventils, des Einlassluftdrucks des Verbrennungsmotors und der Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass: der Kraftstoffeinspritzer ein erstes Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem zweiten Einlassventil umfasst, und in dem Schritt zum Setzen der Kraftstoffeinspritzstartzeit die Kraftstoffeinspritzstartzeit des ersten Kraftstoffeinspritzventils auf eine von dem oberen Totpunkt verzögerte Zeit gesetzt wird und die Kraftstoffeinspritzstartzeit des zweiten Kraftstoffeinspritzventils vor der Kraftstoffeinspritzstartzeit des ersten Kraftstoffeinspritzventils gesetzt wird.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass: der Kraftstoffeinspritzer ein erstes Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem ersten Einlassventil und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff zu dem zweiten Einlassventil umfasst, wobei das Steuerverfahren weiterhin folgenden Schritt umfasst: Setzen der Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils kleiner als die Kraftstoffeinspritzmenge des zweiten Kraftstoffeinspritzventils.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass: der Schritt zum Setzen der Kraftstoffeinspritzmenge folgenden Schritt umfasst: noch kleineres Setzen der Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils, wenn die durch das erste Einlassventil zu der Seite der Einlassöffnung rückgestoßene Gasmenge größer wird.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass: der Schritt zum Setzen der Kraftstoffeinspritzmenge folgenden Schritt umfasst: Setzen der Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils und der Kraftstoffeinspritzmenge des zweiten Kraftstoffeinspritzventils in Übereinstimmung mit dem Verhältnis zwischen der durch das erste Einlassventil in die Verbrennungskammer gezogenen Frischluft und der durch das zweite Einlassventil in die Verbrennungskammer gezogenen Frischluft.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 11 bis 17, weiterhin gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Bestimmen, ob der Verbrennungsmotor in einem Bereich niedriger Drehzahl und geringer Last betrieben wird, wobei, wenn der Verbrennungsmotor in dem Bereich niedriger Drehzahl und geringer Last betrieben wird, in dem Schritt zum Setzen der Ventilzeiten die Öffnungszeit des ersten Einlassventils vor dem oberen Totpunkt gesetzt wird, die Öffnungszeit des zweiten Einlassventils nach dem oberen Totpunkt gesetzt wird und die Schließzeit des ersten Einlassventils und die Schließzeit des zweiten Einlassventils beide nach dem unteren Totpunkt gesetzt werden.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Setzen der Schließzeit des ersten Einlassventils und der Schließzeit des zweiten Einlassventils folgenden Schritt umfasst: Setzen der Schließzeit des ersten Einlassventils und der Schließzeit des zweiten Einlassventils auf eine gleiche Zeit nach dem unteren Totpunkt.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor nach einem der Schritte 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass: der Kraftstoffeinspritzer mit einem Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in zwei Richtungen zu dem ersten Einlassventil und zu dem zweiten Einlassventil ausgestattet ist.