DE102015120945A1 - Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor und Verfahren zum Steuern davon - Google Patents

Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor und Verfahren zum Steuern davon Download PDF

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Abstract

Ein Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor weist auf: einen Zylinderblock (1), Zylinder, welche in einer Reihe im Zylinderblock (1) angeordnet sind und aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) bestehen, sodass eine Viertaktverbrennung in zwei vom ersten, vom zweiten und vom dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) ausgeführt wird und eine Zweitaktverbrennung im verbleibenden Zylinder ausgeführt wird, eine Kurbelwelle (5), welche mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Kolben (3-1, 3-2, 3-3) bereitgestellt ist und Hin-und-her-Bewegungen im zugehörigen ersten, zweiten und dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) in eine Drehbewegung umwandelt, und eine Nockenwelle (11), welche von der Kurbelwelle (5) eine Drehkraft empfängt, um die Einlass- und Auslasssteuerzeiten eines jeden vom ersten, vom zweiten und vom dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) zu steuern.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Dreizylindermotor, und insbesondere einen Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor (z.B. einen Dreizylinder-Verbrennungsmotor, welcher ein Zweitaktverbrennungsverfahren mit einem Viertaktverbrennungsverfahren kombiniert und welcher entsprechend gesteuert wird, um die Verbrennungsverfahren auszuführen), welcher eine kompakte Struktur, eine hohe Kraftstoffeffizienz und ein verbessertes Geräusch-, Vibration- und Rauheitsverhalten (NVH-Verhalten) hat, während er mit Zweitakt- und Viertakt-Verbrennungszylinder betrieben wird, und ein Verfahren zum Steuern davon.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • In den vergangenen Jahren wurden Dreizylindermotoren hergestellt, um Beschränkungen von Vierzylinder-Viertaktmotoren in Bezug auf eine Kraftstoffeffizienz, eine Motorengröße, eine Gewichtsreduktion, usw. zu überwinden.
  • Strukturell gesehen besteht ein Dreizylindermotor aus drei Zylindern, von welchen jeder dieselbe Bohrung, denselben Hub und dieselbe Ventilsteuerzeit hat. Die drei Zylinder des Dreizylindermotors weisen zahlreiche Vorrichtungen auf, welche für eine Verbrennung notwendig sind, wie auch bei den Vierzylindermotoren. Die Einlass-/Auslasssteuerzeit während der Verbrennung in jedem Zylinder wird durch eine elektronische Motorsteuereinheit (ECU) gesteuert.
  • Der Dreizylindermotor verwendet ein Viertakt-Verbrennungsverfahren „Einlassen-Verdichten-Verbrennen-Auslassen“ oder ein Zweitakt-Verbrennungsverfahren „Einlassen/Auslassen-Verdichten/Verbrennen“.
  • Der Dreizylindermotor wird durch ein Einzeltakt-Verbrennungsverfahren gesteuert, in welchem alle der drei Zylinder durch ein Viertakt-Verbrennungsverfahren gesteuert werden (z.B. führt jeder Zylinder einen Verbrennungstakt/Arbeitstakt während des Viertakt-Verbrennungsverfahren aus) oder zwei der drei Zylinder durch ein Viertakt-Verbrennungsverfahren gesteuert werden (z.B. führen zwei der drei Zylinder einen Verbrennungstakt/Arbeitstakt während des Viertakt-Verbrennungsverfahren aus).
  • Da jedoch der Dreizylindermotor strukturelle Charakteristiken hat, in welchen Bohrung, Hub und Ventilsteuerzeit der zugehörigen Zylinder zueinander gleich sind, erzeugt der Motor verglichen mit den herkömmlichen Vierzylinder- oder Mehrzylindermotoren Lärm und Vibrationen. Um dies zu lösen ist es notwendig, eine Entwicklungstechnik/Gestaltungsart für Dreizylindermotoren zu schaffen, bei welcher ein Dreizylindermotor ein Viertaktverfahren mit einem Zweitaktverfahren kombiniert. Darüber hinaus, da eine Motorleistungsfähigkeit (z.B. Leistung und Drehmoment) verschlechtert ist, wenn dieser Kombinationstaktmotor gesteuert wird, kann eine Marktfähigkeit des Motors verringert sein.
  • Die Verschlechterung des NVH-Verhaltens und der Motorleistungsfähigkeit wird verursacht, da die Zweitakt- und Viertakt-Verbrennungszylinder den gleichen Hubraum bzw. die gleiche Verdrängung haben und da der Zweitaktmotor selbst eine schlechte Verbrennungseffizienz verglichen mit dem Viertaktmotor hat.
  • Erläuterung der Offenbarung
  • Die vorliegende Offenbarung ist auf einen Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gerichtet, welche es einer Bohrung (z.B. eine Zylinderbohrung) einem Hub (z.B. ein Kolbenhub) und einer Ventilsteuerzeit eines Zweitaktzylinders erlaubt, während einer Verbrennungssteuerung von der eines Viertaktzylinders abzuweichen, sodass im Zweitakt- und im Viertaktzylinder die gleiche Leistung erzeugt wird, wodurch eine Motorleistungsfähigkeit (Leistung und Drehmoment) daran gehindert wird, sich zu verschlechtern, wenn der Dreizylindermotor im kombinierten Viertakt-Zweitakt-Verfahren betrieben wird, wobei insbesondere Vorteile von herkömmlichen Dreizylindermotoren, beispielsweise eine kompakte Struktur und eine hohe Kraftstoffeffizienz, beibehalten werden, und ein Geräusch-, Vibration- und Rauheitsverhalten (NVH-Verhalten) weiter verbessert werden; und die vorliegende Offenbarung ist auf ein Verfahren des Steuerns davon gerichtet.
  • Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung können durch die folgende Beschreibung verstanden werden und werden mit Bezug auf die Ausführungsformen klar. Es ist dem Fachmann klar, welchen die vorliegende Offenbarung betrifft, dass die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Offenbarung durch die Mittel umgesetzt werden können, wie sie beansprucht sind, und durch Kombinationen davon.
  • In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist ein Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor auf: einen Zylinderblock, Zylinder, welche im Zylinderblock in einer Reihe angeordnet sind und aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Zylinder bestehen, sodass eine Viertaktverbrennung in zwei vom ersten, vom zweiten und vom dritten Zylinder ausgeführt wird und eine Zweitaktverbrennung im verbleibenden Zylinder ausgeführt wird. Eine Kurbelwelle wandelt Hin-und-her-Bewegungen eines ersten, eines zweiten und eines dritten Kolbens, welche im zugehörigen vom ersten, vom zweiten und vom dritten Zylindern bereitgestellt sind, in eine Drehbewegung um. Eine Nockenwelle empfängt eine Drehkraft von der Kurbelwelle, um Einlass- und Auslasssteuerzeiten eines jeden vom ersten, vom zweiten und vom dritten Zylinder zu steuern.
  • Die Viertaktverbrennung kann in jedem vom ersten und vom dritten Zylinder ausgeführt werden, und die Zweitaktverbrennung kann im zweiten Zylinder ausgeführt werden.
  • Der zweite Kolben, welcher im zweiten Zylinder bereitgestellt ist, kann einen Hub haben, welcher kürzer ist als ein Hub des ersten Kolbens, welcher im ersten Zylinder bereitgestellt ist, und als ein Hub des dritten Kolbens, welche im dritten Zylinder bereitgestellt ist. Der erste, der zweite und der dritte Kolben können jeweilig mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Kurbelwellenzapfen der Kurbelwelle gekuppelt sein. Ein Hauptzapfen bzw. ein Hauptlagerzapfen (im Weiteren kurz: Hauptzapfen) der Kurbelwelle kann ein erstes, ein zweites und ein drittes Gegengewicht aufweisen, welche in Intervallen angeordnet sind, wobei das erste, das zweite und das dritte Gegengewicht den ersten, den zweiten bzw. den dritten Kurbelwellenzapfen aufweisen und der zweite Kurbelwellenzapfen mit Bezug auf eine Drehachse des Hauptzapfens an einer höheren Position geformt sein kann als der erste und der dritte Kurbelwellenzapfen. Der erste, der zweite und der dritte Kolben haben verschiedene Hübe aufgrund einer Höhendifferenz zwischen dem zugehörigen ersten, zweiten und dritten Kurbelwellenzapfen.
  • Der erste Kurbelwellenzapfen und der dritte Kurbelwellenzapfen können die gleiche Höhe haben (z.B. bezogen auf die Achse o-o).
  • Die Nockenwelle kann zwei Viertaktnocken zum Steuern der Einlass- und Auslasssteuerzeiten des ersten und des dritten Zylinders und einen Zweitaktnocken zum Steuern der Einlass- und Auslasssteuerzeiten des zweiten Zylinders aufweisen. Der Zweitaktnocken kann eine Ellipsengestalt haben, um bilateral symmetrisch um eine Drehachse der Nockenwelle zu sein.
  • Jeder vom ersten und vom dritten Zylinder kann ein Viertaktzylinder-Einlassventil und ein Viertaktzylinder-Auslassventil aufweisen, von welchen Steuerzeiten durch jeden (z.B. einen zugehörigen) der Viertaktnocken gesteuert werden. Der zweite Zylinder kann ein Zweitaktzylinder-Einlassventil, von welchem eine Steuerzeit durch den Zweitaktnocken gesteuert wird, und einen Zweitaktzylinder-Auslass aufweisen, von welchem eine Steuerzeit durch eine Abwärtsbewegung des zweiten Kolbens gesteuert wird. Der Zweitaktzylinder-Auslass kann mit einem Innenabschnitt der Brennkammer des zweiten Zylinders an einer Seite des zweiten Zylinders kommunizieren (z.B. fluid-kommunizieren).
  • Jeder vom ersten und vom dritten Zylinder kann ein Viertaktzylinder-Einlassventil und ein Viertaktzylinder-Auslassventil aufweisen, von welchen Steuerzeiten durch jeden (z.B. einen zugehörigen) von den Viertaktnocken gesteuert werden. Der zweite Zylinder kann ein Zweitaktzylinder-Einlassventil und ein Zweitaktzylinder-Auslassventil aufweisen, von welchen Steuerzeiten durch den Zweitaktnocken gesteuert werden.
  • Die Nockenwelle kann mit einem variablen Ventilsystem (z.B. einem Ventilsystem, welches variable Ventilsteuerzeiten und/oder Ventilhübe realisiert) kombiniert sein.
  • Die Viertaktverbrennung und die Zweitaktverbrennung können durch eine Steuerungsvorrichtung gesteuert werden, und die Steuerungsvorrichtung kann Einlass- und Auslasssteuerzeiten für die Zweitaktverbrennung unter Verwendung von unteren Totpunkten (BDCs) steuern, welche für den zugehörigen ersten, zweiten und dritten Kolben erfasst werden. Die Steuerungsvorrichtung kann eine elektrische Motorsteuereinheit (im Weiteren kurz: ECU oder Motor-ECU) sein.
  • In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren des Steuerns eines Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotors aufweisen: Ausführen einer Kombinationstaktverbrennung, welche aus einer Viertaktverbrennung, die in einem ersten und einem dritten Zylinder eines ersten, eines zweiten und eines dritten Zylinders ausgeführt wird, und aus einer Zweitaktverbrennung besteht, die im zweiten Zylinder ausgeführt wird, wenn eine Motor-ECU eine Zündung des Motors erkennt, und Ausführen eines Kombinationstaktverbrennungssteuerns, bei welchem, wenn die Motor-ECU die Viertaktverbrennung im ersten und im dritten Zylinder und die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder steuert, ein Einlassventilöffnen bzw. IVO des zweiten Zylinders gesteuert wird, bevor oder nachdem ein Kolben des ersten oder des dritten Zylinders einen unteren Totpunkt bzw. BDC erreicht, und wobei ein Einlassventilschließen bzw. IVC des zweiten Zylinders gesteuert wird, wenn der Kolben des ersten oder des dritten Zylinders den unteren Totpunkt (BDC) erreicht.
  • In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Verfahren des Steuerns eines Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotors aufweisen: Ausführen einer Kombinationstaktverbrennung, welche aus einer Viertaktverbrennung, die in einem ersten und einem dritten Zylinder eines ersten, eines zweiten und eines dritten Zylinders ausgeführt wird, und aus einer Zweitaktverbrennung besteht, die in dem zweiten Zylinder ausgeführt wird, wenn eine Motor-ECU eine Zündung des Motors erfasst, und Ausführen eines Kombinationstaktverbrennungssteuern, bei welchem, wenn die Motor-ECU die Viertaktverbrennung im ersten und im dritten Zylinder und die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder steuert, ein Einlassventilöffnen (IVO) des zweiten Zylinders gesteuert wird, wenn ein Kolben des ersten oder des zweiten Zylinders einen unteren Totpunkt (BDC) erreicht, ein Auslassventilöffnen bzw. EVO des zweiten Zylinders nach dem Steuern des Einlassventilöffnens (IVO) gesteuert wird, und ein Einlassventilschließen (IVC) und ein Auslassventilschließen bzw. EVC des zweiten Zylinders gleichzeitig gesteuert werden, bevor oder nachdem der Kolben des ersten oder des dritten Zylinders den unteren Totpunkt (BDC) erreicht.
  • In Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, weist ein Verfahren des Steuerns eines Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor auf: Ausführen einer Kombinationstaktverbrennung, welche aus einer Viertaktverbrennung, die in einem ersten oder dritten Zylinder eines ersten, eines zweiten und eines dritten Zylinders ausgeführt wird, und einer Zweitaktverbrennung besteht, welche im zweiten Zylinder ausgeführt wird, wenn eine Motor-ECU eine Zündung des Motors erfasst, Ausführen einer Zweitaktzylinderermittlung, bei welcher die Motor-ECU ermittelt, ob der zweite Zylinder ein Zweitaktzylinder-Auslassventil hat, Ausführen eines Kombinationstaktverbrennungssteuerns eines ersten Typs, bei welcher, wenn die Motor-ECU die Viertaktverbrennung im ersten und im dritten Zylinder und die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder steuert, welcher kein Zweitaktzylinder-Auslassventil hat, ein Einlassventilöffnen (IVO) des zweiten Zylinders gesteuert wird, bevor oder nachdem ein Kolben des ersten oder des dritten Zylinders einen unteren Totpunkt (BDC) erreicht, und ein Einlassventilschließen (IVC) des zweiten Zylinders gesteuert wird, wenn der Kolben des ersten oder des dritten Zylinders den unteren Totpunkt (BDC) erreicht, und Ausführen eines Kombinationstaktverbrennungssteuerns eines zweiten Typs, bei welchem, wenn die Motor-ECU die Viertaktverbrennung im ersten und im dritten Zylinder und die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder, welcher das Zweitaktzylinder-Auslassventil hat, steuert, ein Einlassventilöffnen (IVO) des zweiten Zylinders gesteuert wird, wenn ein Kolben des ersten oder des dritten Zylinders einen unteren Totpunkt (BDC) erreicht, ein Auslassventilöffnen (EVO) des zweiten Zylinders nach dem Steuern des Einlassventilöffnens (IVO) gesteuert wird, und ein Einlassventilschließen (IVC) und ein Auslassventilschließen (EVC) des zweiten Zylinders gleichzeitig gesteuert werden, bevor oder nachdem der Kolben des ersten oder des dritten Zylinders den unteren Totpunkt (BDC) erreicht.
  • Der zweite Zylinder kann aufweisen: ein Zweitaktzylinder-Einlassventil, bei welchem das Einlassventilöffnungssteuern (IVO-Steuern) und das Einlassventilschließsteuern (IVC-Steuern) ausgeführt werden, und einen Zweitaktzylinder-Auslass, welcher geöffnet ist/wird, wenn sich ein Kolben nahe einem unteren Totpunkt befindet, und welcher geschlossen ist/wird, wenn sich der Kolben nahe dem unteren Totpunkt des ersten oder des dritten Zylinders befindet, oder der zweite Zylinder kann aufweisen: ein Zweitaktzylinder-Einlassventil, bei welchem das Einlassventilöffnungssteuern (IVO-Steuern) und das Einlassventilschließsteuern (IVC-Steuern) ausgeführt werden, und ein Zweitaktzylinder-Auslassventil, bei welchem das Auslassventilöffnungssteuern und das Auslassventilschließsteuern ausgeführt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Diagramm, welches eine Konfiguration eines Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 2 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration einer Kurbelwelle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 3A und 3B sind Ansichten, welche eine Konfiguration einer Nockenwelle gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
  • 4 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines variablen Ventilsystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 5 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines Viertaktzylinder-Einlass-/Auslassventilmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 6A und 6B sind Ansichten, welche eine Konfiguration eines Zweitaktzylinder-Einlass-/Auslassventilmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
  • 7A–7C sind Ansichten, welche einen Vergleich zwischen Hüben von Viertakt- und Zweitaktzylindern gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
  • 8A und 8B sind Flussdiagramme, welche ein Steuern des Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigen.
  • 9 ist ein Diagramm, welches einen Zustand einer Einlass-/Auslassbetätigung während einer in einem Zweitaktzylinder eines ersten Typs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 10 ist ein Diagramm, welches einen Zustand einer Einlass-/Auslassbetätigung während einer Verbrennung in einem Zweitaktzylinder eines zweiten Typs gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 11 ist ein Diagramm, welches eine Kombinationstaktverbrennungssteuerzeit während einer Viertakt- und Zweitaktverbrennung des Dreizylindermotors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die vorliegende Offenbarung ist nachfolgend im Detail mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in anderen Arten ausgeführt werden und sollte nicht als auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt angesehen werden. Stattdessen sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, sodass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und tragen den Umfang der vorliegenden Offenbarung vollständig zum Fachmann. Durchgehend durch die Offenbarung beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche/ähnliche Teile in den zahlreichen Figuren und Ausführungsformen.
  • Die 1 ist ein Diagramm, welches einen Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Bezugnehmend auf die 1 weist ein Dreizylindermotor auf: einen Zylinderblock 1, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Zylinder 1-1, 1-2 und 1-3, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Kolben 3-1, 3-2 und 3-3, eine Kurbelwelle 5, einen Zylinderkopf 10 und eine Steuerungsvorrichtung 20.
  • Der Zylinderblock 1 weist einen Zylinderkörper auf, welcher den ersten, den zweiten und den dritten Zylinder 1-1, 1-2 und 1-3 formt. Die Kurbelwelle 5 befindet sich an einem unteren Abschnitt des Zylinderkörpers. Der Zylinderkörper weist auf: eine Motorkühlmittel-Zirkulationsstruktur, und der untere Abschnitt des Zylinderkörpers formt einen Raum zum Aufnehmen/Bereitstellen von Motoröl. Der Zylinderblock weist weiter Motorhilfskomponenten auf, beispielsweise eine Wasserpumpe, einen Verdichter, usw., welche eine Drehkraft von der Kurbelwelle 5 empfangen.
  • Der erste und der dritte Zylinder 1-1 und 1-3 formen (jeweils) eine Viertaktbrennkammer, und der zweite Zylinder 1-2 formt eine Zweitaktbrennkammer. Der zweite Zylinder 1-2 befindet sich zwischen dem ersten und dem dritten Zylinder 1-1 und 1-3.
  • Jeder vom ersten, vom zweiten und vom dritten Kolben 3-1, 3-2 und 3-3 hat eine Pleuelstange (d.h., einen Verbindungsstab), welcher einen kleinen Endabschnitt, der am zugehörigen Kolben befestigt ist, und einen großen Endabschnitt hat, der an der Kurbelwelle 5 befestigt ist. Ein Kolbenhub wird durch eine Länge zwischen dem kleinen und dem großen Endabschnitt der Pleuelstange gebildet. Beispielsweise bildet jede der Pleuelstange des ersten und des dritten Kolbens 3-1 und 3-3 einen Kolbenhub für das Viertaktverfahren und bildet die Pleuelstange des zweiten Kolbens 3-2 einen Kolbenhub für das Zweitaktverfahren. Deshalb ist eine Länge der Pleuelstange des zweiten Kolbens 3-2 relativ gesehen kürzer als die Längen der Pleuelstangen des ersten und des dritten Kolbens 3-1 und 3-3.
  • Die Kurbelwelle 5 ist mit jedem vom ersten, vom zweiten und vom dritten Kolben 3-1, 3-2 und 3-3 durch die (zugehörige) Pleuelstange verbunden und wandelt die Hin-und-her-Bewegungen des ersten, des zweiten und des dritten Kolbens 3-1, 3-2 und 3-3 in eine Drehbewegung um.
  • Der Zylinderkopf 10 weist eine Nockenwelle und ein Ventilsystem auf und ist mit einem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 1 gekuppelt. Die Nockenwelle empfängt die Drehkraft von der Kurbelwelle 5 unter Verwendung eines Steuerriemens oder einer Steuerkette.
  • Die Steuerungsvorrichtung 20 empfängt Informationen bezüglich der Drehung der Kurbelwelle 5 und eines Betriebszustands des Dreizylindermotors, um das Ventilsystem zu betreiben und um Viertakt- und Zweitaktsteuerzeit-Steuersignale zu erzeugen. Insbesondere steuert die Steuerungsvorrichtung 20 die Verbrennung im zweiten Zylinder 1-2 gemäß einer Zweitaktsteuerzeit, wohingegen sie eine Verbrennung im ersten und im dritten Zylinder 1-1 und 1-3 gemäß Viertaktsteuerzeiten steuert, oder steuert eine Verbrennung in jedem vom ersten und vom dritten Zylinder 1-1 und 1-3 des ersten, des zweiten und des dritten Zylinders 1-1, 1-2 und 1-3 gemäß einer Zweitaktsteuerzeit. Die Steuerungsvorrichtung 20 kann eine elektronische Motorsteuereinheit (ECU) oder irgendeine andere Steuerungsvorrichtung sein. Insbesondere wird eine Motor-ECU für das Taktverfahren als die Motor-ECU verwendet, und deshalb können eine Viertaktverbrennung-Steuerungslogik und Konfigurationen davon verwendet werden durch nur Hinzufügen oder Ändern von einer Zweitaktverbrennung-Steuerungslogik und Konfigurationen davon.
  • Die 2 bis 6B zeigen detaillierte Konfigurationen einer Kurbelwelle, einer Nockenwelle, eines variablen Ventilsystems, eines Viertaktzylinder-Ventilmechanismus und eines Zweitaktzylinder-Ventilmechanismus.
  • Bezugnehmend auf die 2 weist die Kurbelwelle 5 auf: einen Hauptzapfen bzw. Kurbelwellen-Hauptlagerzapfen (im Weiteren kurz: Hauptzapfen), Gegengewichte 7-1, 7-2 und 7-3 und Kurbelwellenzapfen 8-1, 8-2 und 8-3 und dreht sich durch die Hin-und-her-Bewegungen des ersten, des zweiten und des dritten Kolbens 3-1, 3-2 und 3-3.
  • Der Hauptzapfen 6 hat einen vorderen Endabschnitt, an welchem eine Kurbelwellenscheibe (z.B. eine Kurbelwellenriemenscheibe) bzw. ein Kurbelwellenritzel angebracht ist, und einen hinteren Abschnitt, an welchen ein Schwungrad befestigt ist. Der Hauptzapfen 6 ist durch den Zylinderblock 1 abgestützt und führt Schmieröl zu den Kurbelwellenzapfen 8-1, 8-2 und 8-3 und Lagern durch eine darin geformte Passage zu.
  • Die Gegengewichte 7-1, 7-2 und 7-3 reduzieren Vibrationen aufgrund der Drehung unter Verwendung des Gewichts und der Gestaltung davon und bestehen aus einem ersten, einen zweiten und einen dritten Gegengewicht 7-1, 7-2 und 7-3, welche in Intervallen geformt sind. Jedes vom ersten, vom zweiten und vom dritten Gegengewicht 7-1, 7-2 und 7-3 ist als ein Paar von Gegengewichten geformt, welche einander zugewandt sind. Zum Beispiel befindet sich das erste Gegengewicht 7-1 am vorderen Endabschnitt des Hauptzapfens 6, befindet sich das dritte Gegengewicht 7-3 am hinteren Endabschnitt des Hauptzapfens 6 und befindet sich das zweite Gegengewicht 7-2 zwischen dem ersten und dem dritten Gegengewicht 7-1 und 7-3.
  • Die Kurbelwellenzapfen 8-1, 8-2 und 8-3 bestehen aus einem ersten Kurbelwellenzapfen 8-1, welcher im ersten Gegengewicht 7-1 (z.B. zwischen dem Paar von ersten Gegengewichten) bereitgestellt ist, einem zweiten Kurbelwellenzapfen 8-2, welcher im zweiten Gegengewicht 7-2 (z.B. zwischen dem Paar von zweiten Gegengewichten) bereitgestellt ist, und einen dritten Kurbelwellenzapfen 8-3, welcher im dritten Gegengewicht 7-3 (z.B. zwischen dem Paar von dritten Gegengewichten) bereitgestellt ist. Der erste Kurbelwellenzapfen 8-1 ist mit dem großen Endabschnitt der Pleuelstange verbunden, um die Hin-und-her-Bewegung des ersten Kolbens 3-1, welcher am kleinen Endabschnitt gekuppelt ist, in eine Drehbewegung umzuwandeln. Der zweite Kurbelwellenzapfen 8-2 ist mit dem großen Endabschnitt der Pleuelstange gekuppelt, um die Hin-und-her-Bewegung des zweiten Kolbens 3-2, welcher mit dem kleinen Endabschnitt gekuppelt ist, in eine Drehbewegung umzuwandeln. Der dritte Kurbelwellenzapfen 8-3 ist mit dem großen Endabschnitt der Pleuelstange gekuppelt, um die Hin-und-her-Bewegung des dritten Kolbens 3-3, welcher mit dem kleinen Endabschnitt gekuppelt ist, in eine Drehbewegung umzuwandeln.
  • Eine Höhe h ist durch eine Drehachse a-a von einem jedem des ersten und des dritten Kurbelwellenzapfens 8-1 und 8-3 und durch eine Drehachse o-o des Hauptzapfens 6 geformt, und eine Höhe H ist durch die Drehachse b-b des zweiten Kurbelwellenzapfens 8-2 und durch die Drehachse o-o des Hauptzapfens 6 geformt. Hier ist die Höhe H größer als die Höhe h. Deshalb ist der Hub des zweiten Kolbens 3-2, welcher mit dem zweiten Kurbelwellenzapfen 8-2 durch die Pleuelstange verbunden ist, kürzer als ein jeder Hub des ersten und des dritten Kolbens 3-1 und 3-3, welche jeweilig mit dem ersten und dem dritten Kurbelwellenzapfen 8-1 und 8-3 durch die jeweiligen die Pleuelstangen verbunden sind. Folglich kann die Länge der Pleuelstange, welche den zweiten Kurbelwellenzapfen 8-2 mit dem zweiten Kolben 3-2 verbindet, verkürzt sein.
  • Bezugnehmend auf die 3A und 3B empfängt die Nockenwelle 11 die Drehkraft der Kurbelwelle 5 unter Verwendung des Steuerriemens oder der Steuerkette und ist in einer langen Nockenwellengestalt geformt, welche einen kreisrunden Querschnitt hat. Die Nockenwelle 11 hat eine Mehrzahl von Nocken 11-1, 11-2 und 11-3 zum Öffnen und Schließen von Einlass-/Auslassventilen. Insbesondere bestehen die Nocken 11-1, 11-2 und 11-3 aus Viertaktnocken 11-1 und 11-3 zum Öffnen und Schließen der Einlass-/Auslassventile des ersten und des dritten Zylinders 1-1 und 1-3 und aus einem Zweitaktnocken 11-2 zum Öffnen und Schließen des Einlass-/Auslassventils des zweiten Zylinders 1-2. Der Zweitaktnocken 11-2 befindet sich zwischen den zwei Viertaktnocken 11-1 und 11-3. Der Zweitaktnocken 11-2 hat eine Ellipsengestalt und ist um die Drehachse der Nockenwelle 11 bilateral symmetrisch, und deshalb werden die Ventilsteuerzeiten unabhängig gesteuert.
  • Die Nockenwelle 11 ist ein Teil des variablen Ventilsystems 12 und kann deshalb mit zahlreichen variablen Ventilmechanismen zum unabhängigen Steuern der Ventilsteuerzeiten verbunden sein. Die 4 zeigt ein Beispiel der Nockenwelle 11 und des variablen Ventilsystems 12, welches eine variable Ventilvorrichtung 12-1 hat, die mit einem Kipphebel 12-2 verbunden ist.
  • Bezugnehmend auf die 5 weist der Viertaktzylinder- Ventilmechanismus ein Viertaktzylinder-Einlassventil 13 und ein Viertaktzylinder-Auslassventil 15 auf, welche jeweilig durch die Viertaktnocken 11-1 und 11-3 der Nockenwelle 11 innerhalb des Zylinderkopfs 10 geöffnet und geschlossen werden, und wird gemäß den Viertaktsteuerzeiten des ersten und des dritten Zylinders 1-1 und 1-3 gesteuert. Deshalb haben die Viertaktzylinder-Einlass-/Auslassventile 13 und 15 die gleiche Struktur und werden gleich wie die Einlass-/Auslassventile herkömmlicher Vierzylindermotoren betätigt.
  • Bezugnehmend auf die 6A und 6B besteht der Zweitaktzylinder-Ventilmechanismus aus einem Zweitaktzylinder-Ventilmechanismus eines ersten Typs, welcher ein Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 und einen Zweitaktzylinder-Auslass 16 aufweist, oder aus einem Zweitaktzylinder-Ventilmechanismus eines zweiten Typs, welcher ein Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 und ein Zweitaktzylinder-Auslassventil 15-1 aufweist.
  • Der Zweitaktzylinder-Ventilmechanismus des ersten Typs weist auf: das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1, welches sich im Zylinderkopf 10 befindet, um durch den Zweitaktnocken 11-2 der Nockenwelle 11 geöffnet und geschlossen zu werden, und den Zweitaktzylinder-Auslass 16, durch welchen Abgas ausgegeben wird durch eine Variation einer Position des zweiten Kolbens 3-2 gemäß einer Abwärtsbewegung davon in dem Zustand, in welchen er nicht auf die Nockenwelle 11 bezogen ist (z.B. wird der Zweitaktzylinder-Auslass 16 nicht durch eine Nockenwellenbetätigung geöffnet/geschlossen). Der Zweitaktzylinder-Ventilmechanismus des ersten Typs wird gemäß der Zweitaktsteuerzeit des zweiten Zylinders 1-2 betätigt. Deshalb hat das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 dieselbe Struktur wie die Einlassventile der herkömmlichen Vierzylindermotoren. Jedoch ist der Zweitaktzylinder-Auslass 16 angeordnet, um im Zylinderblock 10 ausgehend von der Seite des zweiten Zylinders 1-2 nach oben zu weisen, wodurch das Abgas von der unteren Seite des zweiten Zylinders 1-2 ausgegeben wird.
  • Der Zweitaktzylinder-Ventilmechanismus des zweiten Typs weist auf: das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1, welches durch den Zweitaktnocken 11-2 der Nockenwelle 11 innerhalb des Zylinderkopfs 10 geöffnet und geschlossen wird, und das Zweitaktzylinder-Auslassventil 15-1. Der Zweitaktzylinder-Ventilmechanismus des zweiten Typs wird gemäß der Zweitaktsteuerzeit des zweiten Zylinders 1-2 gesteuert. Deshalb haben die Zweitaktzylinder-Einlass-/Auslassventile 13-1 und 15-1 dieselbe Struktur wie die Einlass-/Auslassventile der herkömmlichen Vierzylindermotoren.
  • Die 7A und 7C zeigen Unterschiede zwischen den Hüben des ersten und des dritten Zylinders 1-1 und 1-2, wobei die Viertaktverbrennung gesteuert wird, und des Hubs des zweiten Zylinders 1-2, wobei die Zweitaktverbrennung gesteuert wird.
  • Ein unterer Totpunkt (BDC) des zweiten Zylinders 1-2 ist unter der Bedingung, dass ein oberer Totpunkt (TDC) des zweiten Zylinders 1-2 derselbe ist (z.B. die selbe Höhe hat), wie die des ersten und des dritten Zylinders 1-1 und 1-3, relativ gesehen niedriger gelegen als die des ersten und des dritten Zylinders 1-1 und 1-3. Deshalb ist der Hub s-2 des zweiten Zylinders 1-2 kürzer als der Hub s-1 des ersten und des dritten Zylinders 1-1 und 1-3. Folglich weicht die Ventilsteuerzeit des zweiten Zylinders 1-2 von den Ventilsteuerzeiten des ersten und des dritten Zylinders 1-1 und 1-3 ab, und deshalb kann fast die gleiche Leistung erzeugt werden und kann ein Geräusch-, Vibration-Rauheitsverhalten (NVH-Verhalten) verbessert sein.
  • Die 8A und 8B sind Flussdiagramme, welche ein Steuern des Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotors gemäß einer Ausführungsform zeigen. Das nachfolgend beschriebene Steuern wird durch die Steuerungsvorrichtung 20 ausgeführt, und die Steuerungsvorrichtung 20 ist eine Motor-ECU.
  • Das Bezugszeichen S10 betrifft einen Zustand, in welchem der Motor gezündet wird (z.B. erfolgt in einem der Zylinder eine Zündung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs). Dann erfasst die Motor-ECU die Motorzündung durch ein Schlüssel-ein (oder ein Zündungsschalter-ein), und teilt im Schritt S20 den ersten, den zweiten oder dritten Zylinder 1-1, 1-2 und 1-3 in den ersten und den dritten Zylinder 1-1 und 1-3 und im Schritt S30 in den zweiten Zylinder 1-2. Deshalb wird der Dreizylindermotor durch eine Verbrennung im kombinierten Viertakt- und Zweitaktverfahren betrieben.
  • im Schritt S20-1 werden die Verbrennungen im ersten und im dritten Zylinder 1-1 und 1-3 gemäß den Viertaktsteuerzeiten gesteuert. In diesem Fall werden das Viertaktzylinder-Einlassventil 13 und das Viertaktzylinder-Auslassventil 15, welche jeweilig im ersten und im dritten Zylinder 1-1 und 1-3 bereitgestellt sind, gemäß den Viertaktsteuerzeiten betrieben. Der Schritt S20-1 läuft während des Viertaktverbrennungsverfahrens ab und stoppt mit dem Nicht-Fortsetzen des Steuerns der Motor-ECU gemäß dem Stopp des Motors. Deshalb werden die Viertaktzylinder-Einlass-/Auslassventile 13 und 15 gleich zu den Einlass-/Auslassventilen von herkömmlichen Vierzylindermotoren betrieben und steuert die Motor-ECU gleich zu den ECU der herkömmlichen Vierzylindermotoren.
  • Im Schritt S30-1 ermittelt die Motor-ECU, ob der Zweitaktzylinder-Auslass 16 vorhanden ist, bevor die Verbrennung im zweiten Zylinder 1-2 gemäß der Zweitaktsteuerzeit gesteuert wird. Dieser Schritt kann weggelassen werden, wenn die Motor-ECU vorhergehend den zweiten Zylinder 1-2, welcher den Zweitaktzylinder-Auslass 16 hat, oder den zweiten Zylinder 1-2 erfasst, welcher das Zweitaktzylinder-Auslassventil 15-1 hat. Folglich kann das Verfahren für den zweiten Zylinder 1-2 unmittelbar nach dem Schritt S30 mit den Schritten S41, S42, S43 und S60 fortfahren, oder kann unmittelbar nach dem Schritt S30 mit den Schritten S51, S52, S53 und S60 fortfahren.
  • Jeder der Schritte S41, S42 und S43 ist ein Beispiel, bei welchem die Einlass-/Auslassventilsteuerzeiten des zweiten Zylinders 1-2, welcher das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 und den Zweitaktzylinder-Auslass 16 hat, durch die Motor-ECU gesteuert werden.
  • Hier bezeichnet „1. Zylinder“ den ersten Zylinder 1-2, „2. Zylinder“ den zweiten Zylinder 1-2, „3. Zylinder“ den dritten Zylinder 1-3 und „IVO“ und „IVC“ das Öffnen und Schließen des Zweitaktzylinder-Einlassventils 13-1. Die Motor-ECU führt ein Einlassventilöffnungssteuern (IVO-Steuern) davor oder danach aus, wenn die Kolben des 1. und/oder des 3. Zylinders die unteren Totpunkte BDCs im Schritt S41 erreichen, und führt dann ein Einlassventilschließsteuern (IVC-Steuern) im Schritt S43 aus, wenn die Kolben des 1. Zylinders oder des 3. Zylinders und der Kolben des 2. Zylinders die unteren Totpunkte im Schritt S42 erreichen. Dieser Schritt wird während des Zweitaktverbrennungsverfahrens im Schritt S60 weiter durchgeführt, und Schritt S60 wird durch das Nicht-Fortsetzen des Steuerns der Motor-ECU gemäß dem Stopp des Motors im Schritt S100 gestoppt.
  • Die 9 zeigt ein Beispiel, in welchem jeder der Schritte S41, S42 und S43 am zweiten Zylinder 1-2, der das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 und den Zweitaktzylinder-Auslass 16 hat, angewendet wird.
  • Beim Einlass-/Auslasstakt des zweiten Zylinders 1-2 ist das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 geöffnet, bevor oder nachdem der Kolben des ersten oder des dritten Zylinders 1-1 oder 1-3 den unteren Totpunkt BDC erreicht, um in einen IVO-Zustand geändert zu werden, und deshalb beginnt das Einlassen im zweiten Zylinder 1-2. Dann wird der Zweitaktzylinder-Auslass 16 geöffnet, wenn sich der zweite Kolben 3-2 nahe dem unteren Totpunkt BDC befindet, und deshalb beginnt das Auslassen/Ausstoßen. Das heißt, im zweiten Zylinder 1-2 beginnt das Auslassen, nachdem das Einlassen ausgeführt wird.
  • Als nächstes werden die Offen-Zustände des Zweitaktzylinder-Einlassventils 13-1 und des Zweitaktzylinder-Auslasses 16 beibehalten, während der Kolben des ersten oder des dritten Zylinders 1-1 oder 1-3 und der Kolben des zweiten Zylinders 1-2 an den unteren Totpunkten BDC verbleiben. Nachfolgend beginnt das Schließen des Zweitaktzylinder-Auslasses 16, wenn sich der zweite Kolben 3-2 nahe dem unteren Totpunkt BDC des ersten oder des dritten Zylinders 1-1 oder 1-3 befindet, und deshalb wird das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 in den IVC-Zustand geändert.
  • Jeder Schritt S51, S52 und S53 betrifft ein Beispiel, in welchem Einlass-/Auslassventilsteuerzeiten des zweiten Zylinders 1-2, welcher das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 und das Zweitaktzylinder-Auslassventil 15-1 hat, durch die Motor-ECU gesteuert werden.
  • Die Motor-ECU führt ein Auslassventilöffnungssteuern (EVO-Steuern) nach dem IVO-Steuern aus, wenn die Kolben des 1. und/oder des 3. Zylinders den unteren Totpunkt BDC im Schritt S51 erreichen und führt dann gleichzeitig das IVC-Steuern und ein Auslassventilschließsteuern (EVC-Steuern) im Schritt S53 aus, bevor oder nachdem der Kolben des 1. oder des 3. Zylinders den unteren Totpunkt BDC im Schritt S52 erreichen. Dies wird während des Zweitaktverbrennungsverfahrens im Schritt S60 fortgeführt, und der Schritt S60 wird gestoppt durch Nicht-Fortsetzen des Steuerns der Motor-ECU gemäß dem Stopp des Motors im Schritt S100. Hier bedeuten das EVO und das EVC das Öffnen und Schließen des Zweitaktzylinder-Auslassventils 15-1.
  • Die 10 zeigt ein Beispiel, in welchem jeder der Schritte S51, S52 und S53 auf den zweiten Zylinder 1-2 angewendet wird, welcher das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 und das Zweitaktzylinder-Auslassventil 15-1 hat.
  • Wie es in den Figuren gezeigt ist, ist beim Einlass-/Auslasstakt des zweiten Zylinders 1-2 das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 geöffnet, wenn der Kolben des ersten oder des dritten Zylinders 1-1 oder 1-3 den unteren Totpunkt BDC erreicht, um in einen IVO-Zustand geändert zu werden, und deshalb beginnt das Einlassen im zweiten Zylinder 1-2. Dann, nachdem IVO des Zweitaktzylinder-Einlassventils 13-1, wird das Zweitaktzylinder-Auslassventil 15-1 geöffnet, um in einen EVO-Zustand geändert zu werden, und deshalb beginnt das Auslassen (z.B. zusammen mit dem Einlassen) im zweiten Zylinder 1-2. Als nächstes werden die Offen-Zustände des Zweitaktzylinder-Einlassventils 13-1 und des Zweitaktzylinder-Auslassventils 15-1 beibehalten, bis der Kolben des ersten oder des dritten Zylinders 1-1 oder 1-3 den unteren Totpunkt erreicht. Danach werden das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 und das Zweitaktzylinder-Auslassventil 15-1 gleichzeitig geschlossen, wenn der Kolben des ersten oder des dritten Zylinders 1-1 oder 1-3 den unteren Totpunkt erreicht, sodass das Zweitaktzylinder-Einlassventil 13-1 in einen IVC-Zustand geändert wird und zur selben Zeit das Zweitaktzylinder-Auslassventil 15-1 in einen EVC-Zustand geändert wird.
  • Die 11 ist ein Diagramm, welches eine Kombinationstaktverbrennung-Steuerzeit während einer Viertakt- und Zweitaktverbrennung des Dreizylindermotors gemäß einer Ausführungsform zeigt.
  • Der Dreizylindermotor wird betrieben, sodass die Viertaktverbrennung und die Zweitaktverbrennung in einer kombinierten Art durch die Motor-ECU gesteuert werden. Folglich werden das Verdichten/Verbrennen im ersten Zylinder 1-1 und das Verdichten/Verbrennen im zweiten Zylinder 1-2 nach dem Auslassen/Einlassen im dritten Zylinder 1-3 ausgeführt, und werden das Verdichten/Verbrennen im dritten Zylinder 1-3 und das Verdichten/Verbrennen im zweiten Zylinder 1-2 nach dem Auslassen/Einlassen im ersten Zylinder 1-1 ausgeführt.
  • Deshalb, da das Verdichten/Verbrennen im zweiten Zylinder 1-2 während des Auslassens/Einlassens im ersten und im dritten Zylinder 1-1 und 1-3 erzeugt/ausgeführt wird, werden die zugehörigen Takte des zweiten Zylinders 1-2 und des ersten und des dritten Zylinders 1-1 und 1-3 kontinuierlich gemäß den unterschiedlichen Ventilsteuerzeiten ausgeführt. Insbesondere ist die Leistung des zweiten Zylinders 1-2 fast gleich zur Leistung des ersten und des dritten Zylinders 1-1 und 1-3, da der zweite Zylinder 1-2 einen kürzeren Hub hat als der erste und der dritte Zylinder 1-1 und 1-3, sodass der Dreizylindermotor eine gesteigerte Leistung und ein verbessertes NVH-Verhalten haben kann.
  • Wie es oben beschrieben ist, weist der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß der Ausführungsform auf: den Zylinderblock 1, welcher den ersten, den zweiten und den dritten Zylinder 1-1, 1-2 und 1-3 hat, in welchen die Verbrennung ausgeführt wird, die Kurbelwelle 5, welche einen Unterschied im Hub des ersten, des zweiten und des dritten Kolbens 3-1, 3-2 und 3-3 ausbildet, welche jeweilig im ersten, im zweiten und im dritten Zylinder 1-1, 1-2 und 1-3 bereitgestellt sind, und die Nockenwelle 11, welche die Drehkraft der Kurbelwelle 5 empfängt, um Einlass- und Auslasssteuerzeiten für jeden vom ersten, vom zweiten und vom dritten Zylinder 1-1, 1-2 und 1-3 zu bilden. Dementsprechend wird die Viertaktverbrennung im ersten und im dritten Zylinder 1-1 und 1-3 durch die Steuerungsvorrichtung 20 gesteuert und wird die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder 1-2 durch die Steuerungsvorrichtung 20 gesteuert. Deshalb ist es möglich zu verhindern, dass sich die Motorleistungsfähigkeit (Leistung und Drehmoment) verschlechtert, sogar falls die kombinierte Viertakt- und Zweitaktverbrennung ausgeführt wird. Insbesondere werden die Vorteile von herkömmlichen Dreizylindermotoren beibehalten, wie beispielsweise eine kompakte Struktur und eine hohe Kraftstoffeffizienz, und wird ein NVH-Verhalten weiter verbessert.
  • In Übereinstimmung mit den beispielhaften Ausführungsformen kann der Dreizylindermotor ein NVH-Verhalten auf das Niveau von Vierzylindermotoren verbessern, während eine kompakte Struktur, eine Gewichtsreduktion und eine Verbesserung der Kraftstoffeffizienz beibehalten werden.
  • Darüber hinaus kann der Dreizylindermotor der vorliegenden Offenbarung die Motorleistungsfähigkeit (Leistung und Drehmoment) auf ein höheres Niveau als bei den herkömmlichen Dreizylindermotoren verbessern und auf ein Niveau nahe der Vierzylindermotoren verbessern, während er durch ein kombiniertes Viertakt- und Zweitaktverfahren gesteuert wird.
  • Obwohl die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf besondere Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Geist und vom Umfang der Offenbarung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims (19)

  1. Ein Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor, aufweisend: einen Zylinderblock (1), Zylinder, welche in einer Reihe im Zylinderblock (1) angeordnet sind und aus einem ersten, einem zweiten und einem dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) bestehen, sodass eine Viertaktverbrennung in zwei vom ersten, vom zweiten und vom dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) ausgeführt wird und eine Zweitaktverbrennung im verbleibenden Zylinder ausgeführt wird, eine Kurbelwelle (5), welche mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Kolben (3-1, 3-2, 3-3) bereitgestellt ist und Hin-und-her-Bewegungen des zugehörigen ersten, zweiten und dritten Kolbens (3-1, 3-2, 3-3) in eine Drehbewegung umwandelt, und eine Nockenwelle (11), welche von der Kurbelwelle (5) eine Drehkraft empfängt, um die Einlass- und Auslasssteuerzeiten eines jeden vom ersten, vom zweiten und vom dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) zu steuern.
  2. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Zylinder (1-2) zwischen dem ersten und dem dritten Zylinder (1-1, 1-3) angeordnet ist.
  3. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Viertaktverbrennung in jedem vom ersten und vom dritten Zylinder (1-1, 1-3) ausgeführt wird und die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder (1-2) ausgeführt wird.
  4. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: der zweite Kolben (3-2), welcher im zweiten Zylinder (1-2) bereitgestellt ist, einen Hub hat, welcher kürzer ist als ein Hub des ersten Kolbens (3-1), welcher im ersten Zylinder (1-1) bereitgestellt ist, und als ein Hub des dritten Kolbens (3-3), welcher im dritten Zylinder (1-3) bereitgestellt ist, der erste, der zweite und der dritte Kolben (3-1, 3-2, 3-3) jeweilig mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Kurbelwellenzapfen (8-1, 8-2, 8-3) der Kurbelwelle (5) gekuppelt sind, ein Hauptzapfen (6) der Kurbelwelle (5) ein erstes, ein zweites und ein drittes Gegengewicht (7-1, 7-2, 7-3) aufweist, welche in Intervallen angeordnet sind, wobei das erste, das zweite und das dritte Gegengewicht (7-1, 7-2, 7-3) jeweilig den ersten, den zweiten oder den dritten Kurbelwellenzapfen (8-1, 8-2, 8-3) haben und der zweite Kurbelwellenzapfen (8-2) an einer mit Bezug auf eine Drehachse (o-o) des Hauptzapfens (6) höheren Position als der erste und der zweite Kurbelwellenzapfen (8-1, 8-3) geformt ist, und der erste, der zweite und der dritte Kolben (3-1, 3-2, 3-2) verschiedene Hübe aufgrund einer Höhendifferenz zwischen dem zugehörigen ersten, zweiten und dritten Kurbelwellenzapfen (8-1, 8-2, 8-3) haben.
  5. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß Anspruch 4, wobei der erste Kurbelwellenzapfen (8-1) und der dritte Kurbelwellenzapfen (8-3) die gleiche Höhe haben.
  6. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die Nockenwelle (11) zwei Viertaktnocken (11-1, 11-3) zum Steuern der Einlass- und Auslasssteuerzeiten des ersten und des dritten Zylinders (1-1, 1-3) und einen Zweitaktnocken (11-2) zum Steuern der Einlass- und Auslasssteuerzeiten des zweiten Zylinders (1-2) aufweist, und der Zweitaktnocken (11-2) eine Ellipsengestalt hat und um eine Drehachse der Nockenwelle (11) bilateral symmetrisch ist.
  7. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß Anspruch 6, wobei: jeder vom ersten und vom dritten Zylinder (1-1, 1-3) ein Viertaktzylinder-Einlassventil (13) und ein Viertaktzylinder-Auslassventil (15) aufweist, von welchen Steuerzeiten von jedem der Viertaktnocken (11-1, 11-3) gesteuert werden, und der zweite Zylinder (1-2) ein Zweitaktzylinder-Einlassventil (13-1), von welchem eine Steuerzeit durch den Zweitaktnocken (11-2) gesteuert wird, und einen Zweitaktzylinder-Auslass (16) aufweist, von welchem eine Steuerzeit durch eine Abwärtsbewegung des zweiten Kolbens (3-2) gesteuert wird.
  8. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß Anspruch 7, wobei der Zweitaktzylinder-Auslass (16) mit einem Innenabschnitt einer Brennkammer des zweiten Zylinders (1-2) an einer Seite des zweiten Zylinders (1-2) kommuniziert.
  9. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß Anspruch 6, wobei: jeder vom ersten und vom dritten Zylinder (1-1, 1-3) ein Viertaktzylinder-Einlassventil (13) und ein Viertaktzylinder-Auslassventil (15) aufweist, von welchen Steuerzeiten von jedem der Viertaktnocken (11-1, 11-3) gesteuert werden, und der zweite Zylinder (1-2) ein Zweitaktzylinder-Einlassventil (13-1) und ein Zweitaktzylinder-Auslassventil (15-1) aufweist, von welchen Steuerzeiten durch den Zweitaktnocken (11-2) gesteuert werden.
  10. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nockenwelle (11) mit einem variablen Ventilsystem (12) kombiniert ist.
  11. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Viertaktverbrennung und die Zweitaktverbrennung durch eine Steuerungsvorrichtung (20) gesteuert werden, und die Steuerungsvorrichtung (20) Einlass- und Auslasssteuerzeiten für die Zweitaktverbrennung bildet unter Verwendung von unteren Totpunkten (BDCs), die für den zugehörigen ersten, den zweiten und den dritten Kolben (3-1, 3-2, 3-3) erfasst werden.
  12. Der Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotor gemäß Anspruch 11, wobei die Steuerungsvorrichtung (20) eine elektronische Motorsteuereinheit ist (ECU).
  13. Ein Verfahren zum Steuern eines Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotors, aufweisend: Ausführen (S10) einer Kombinationstaktverbrennung, welche aus einer Viertaktverbrennung, die in einem ersten und in einem dritten Zylinder von einem ersten, einem zweiten und einem dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) ausgeführt wird, und einer Zweitaktverbrennung besteht, die im zweiten Zylinder (1-2) ausgeführt wird, wenn eine Motor-ECU (20) eine Zündung des Motors erkennt, und Ausführen (S60) eines Kombinationstaktverbrennungssteuerns, bei welchem, wenn die Motor-ECU (20) die Viertaktverbrennung im ersten und im dritten Zylinder (1-1, 1-3) und die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder (1-2) steuert, ein Einlassventilöffnen (IVO) des zweiten Zylinders (1-2) gesteuert wird, bevor oder nachdem ein Kolben (3-1, 3-3) des ersten oder des dritten Zylinders (1-1, 1-3) einen unteren Totpunkt erreicht, und ein Einlassventilschließen (IVC) des zweiten Zylinders (1-2) gesteuert wird, wenn der Kolben (3-1, 3-3) des ersten oder des dritten Zylinders (1-1, 1-3) den unteren Totpunkt erreicht.
  14. Das Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Motor-ECU (20) ein Verdichten und ein Verbrennen im ersten Zylinder (1-1) oder ein Auslassen und ein Einlassen im dritten Zylinder (1-3), ein Verdichten und ein Verbrennen im zweiten Zylinder (1-2), ein Verdichten und ein Verbrennen im dritten Zylinder (1-3) oder ein Auslassen und ein Einlassen im ersten Zylinder (1-1) und das Verdichten und das Verbrennen im zweiten Zylinder (1-2) in dieser Reihenfolge steuert.
  15. Das Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei der zweite Zylinder (1-2) aufweist: ein Zweitaktzylinder-Einlassventil (13-1), bei welchem das Einlassventilöffnungssteuern (IVO) (S41) und das Einlassventilschließen (IVC) ausgeführt wird, und einen Zweitaktzylinder-Auslass (16), welcher geöffnet ist/wird, wenn sich ein Kolben (3-2) des zweiten Zylinders (1-2) nahe einem unteren Totpunkt (BDC) befindet, und welcher geschlossen ist/wird, wenn sich der Kolben (3-2) des zweiten Zylinders (1-2) nahe dem unteren Totpunkt (BDC) des ersten oder des dritten Zylinders (1-1, 1-3) befindet.
  16. Ein Verfahren des Steuerns eines Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotors, aufweisend: Ausführen (S10) einer Kombinationstaktverbrennung, welche aus einer Viertaktverbrennung, die in einem ersten und einem dritten Zylinder von einem ersten, einem zweiten und einem dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) ausgeführt wird, und einer Zweitaktverbrennung besteht, die im zweiten Zylinder (1-2) ausgeführt wird, wenn eine Motor-ECU (20) eine Zündung des Motors erkennt, und Ausführen eines Kombinationstaktverbrennungssteuerns, bei welchem, wenn die Motor-ECU (20) die Viertaktverbrennung im ersten und im dritten Zylinder (1-1, 1-3) und die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder (1-2) steuert, ein Einlassventilöffnen (IVO) des zweiten Zylinders (1-2) gesteuert wird, wenn ein Kolben (3-1, 3-3) des ersten oder des dritten Zylinders (1-1, 1-3) einen unteren Totpunkt (BDC) erreicht, ein Auslassventilöffnen (EVO) des zweiten Zylinders (1-2) nach dem Steuern des Einlassventilöffnens (IVO) gesteuert wird (S51), und ein Einlassventilschließen (IVC) und ein Auslassventilschließen (EVC) des zweiten Zylinders (1-2) gleichzeitig gesteuert werden (S53), vor oder nachdem der Kolben (3-1, 3-3) des ersten oder des dritten Zylinders (1-1, 1-3) den unteren Totpunkt (BDC) erreicht.
  17. Das Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Motor-ECU (20) in der Reihenfolge steuert: Verdichten und Verbrennen im ersten Zylinder (1-1) oder Ausstoßen und Einlassen im dritten Zylinder (1-3), Verdichten und Verbrennen im zweiten Zylinder (1-2), Verdichten und Verbrennen im dritten Zylinder (1-3) oder Ausstoßen und Einlassen im ersten Zylinder (1-1) und Verdichten und Verbrennen im zweiten Zylinder (1-2).
  18. Das Verfahren gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei der zweite Zylinder (1-2) ein Zweitaktzylinder-Einlassventil (13-1), bei welchem das Einlassventilöffnungssteuern und das Einlassventilschließsteuern ausgeführt werden, und ein Zweitaktzylinder-Auslassventil (15-1) aufweist, bei welchem das Auslassventilöffnungssteuern und das Auslassventilschließsteuern ausgeführt werden.
  19. Ein Verfahren des Steuerns eines Kombinationstaktverbrennung-Steuertyp-Dreizylindermotors, aufweisend: Ausführen (S10) einer Kombinationstaktverbrennung, welche aus einer Viertaktverbrennung, die in einem ersten und einem dritten Zylinder von einem ersten, einem zweiten und einem dritten Zylinder (1-1, 1-2, 1-3) ausgeführt wird, und einer Zweitaktverbrennung besteht, die im zweiten Zylinder (1-2) ausgeführt wird, wenn eine Motor-ECU eine Zündung des Motors erkennt, Ausführen (S30-1) einer Zweitaktzylinder-Ermittlung, bei welcher die Motor-ECU (20) ermittelt, ob der zweite Zylinder (1-2) ein Zweitaktzylinder-Auslassventil (15-1) aufweist, Ausführen (S41–S43) eines Kombinationstaktverbrennungssteuerns eines ersten Typs, bei welchem, wenn die Motor-ECU die Viertaktverbrennung im ersten und im dritten Zylinder (1-1, 1-3) und die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder (1-2), welcher das Zweitaktzylinder-Auslassventil (15-1) nicht aufweist, steuert, ein Einlassventilöffnen (IVO) des zweiten Zylinders (1-2) gesteuert wird, bevor oder nachdem ein Kolben (3-1, 3-3) des ersten oder des dritten Zylinders (1-1, 1-3) einen unteren Totpunkt erreicht, und ein Einlassventilschließen (IVC) des zweiten Zylinders (1-2) gesteuert wird, wenn der Kolben (3-1, 3-3) des ersten oder dritten Zylinders (1-1, 1-3) den unteren Totpunkt erreicht, und Ausführen (S51–S53) eines Kombinationstaktverbrennungssteuerns eines zweiten Typs, bei welchem, wenn die Motor-ECU die Viertaktverbrennung im ersten und im dritten Zylinder (1-1, 1-3) und die Zweitaktverbrennung im zweiten Zylinder (1-2), welcher das Zweitaktzylinder-Auslassventil (15-1) aufweist, steuert, ein Einlassventilöffnen (IVO) des zweiten Zylinders (1-2) gesteuert wird, wenn ein Kolben (3-1, 3-3) des ersten oder des dritten Zylinders (1-1, 1-3) einen unteren Totpunkt erreicht, ein Auslassventilöffnen (EVO) des zweiten Zylinders (1-2) nach dem Einlassventilöffnen (IVO) gesteuert wird, und ein Einlassventilschließen (IVC) und ein Auslassventilschließen (EVC) des zweiten Zylinders (1-2) geleichzeitig gesteuert werden, bevor oder nachdem der Kolben (3-1, 3-1) des ersten oder des dritten Zylinders (1-1, 1-3) den unteren Totpunkt (BDC) erreicht.
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