DE102017111053B4 - Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine - Google Patents

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Abstract

Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10; 100), welche enthält:eine Zündkerze (58), die an einer oberen Brennkammerfläche (62a; 116a; 118a; 120a; 122a) eines Zylinders (62) angeordnet ist;ein Brennstoffeinspritzventil (56), das derart konfiguriert ist, dass es Brennstoff in den Zylinder (62) zuführt;drei Ansaugöffnungen (64a - 64c), die in der oberen Brennkammerfläche (62a; 116a; 118a; 120a; 122a) ausgebildet sind, wobei die Fläche einer mittleren Ansaugöffnung (64c) der drei Ansaugöffnungen (64a - 64c) kleiner als die Summe der Flächen der Ansaugöffnungen (64a, 64b) an gegenüberliegenden Enden ist;zumindest eine Auslassöffnung (66), die in der oberen Brennkammerfläche (62a; 116a; 118a; 120a; 122a) ausgebildet ist;erste Einlassventile (68a, 68b), die derart konfiguriert sind, dass sie die Ansaugöffnungen (64a, 64b) an den gegenüberliegenden Enden öffnen und schließen;ein zweites Einlassventil (70), das derart konfiguriert ist, dass es die mittlere Ansaugöffnung (64c) öffnet und schließt;zumindest ein Auslassventil (72), das derart konfiguriert ist, dass es die zumindest eine Auslassöffnung (66) öffnet und schließt;eine variable Einlassventilvorrichtung (60; 102), die derart konfiguriert ist, dass sie getrennt ein Öffnen und Schließen der ersten Einlassventile (68a, 68b) und ein Öffnen und Schließen des zweiten Einlassventils (70) steuert; undeinen Ansaugkanal (12), der erste Abzweigkanäle (74a, 74b) und einen zweiten Abzweigkanal (76) enthält, wobei die ersten Abzweigkanäle (74a, 74b) mit den Ansaugöffnungen (64a, 64b) an den gegenüberliegenden Enden verbunden sind, und derart konfiguriert sind, dass sie eine normale Tumbleströmung erzeugen, die an einer Einlassseite ansteigt und an einer Auslassseite in dem Zylinder (62) abfällt, und der zweite Abzweigkanal (76) mit der mittleren Ansaugöffnung (64c) verbunden ist, und derart konfiguriert ist, dass eine Strömungsrate der Ansaugluft, welche einen Raum an einer Seite gegenüber einem Zentrum einer Brennkammer passiert, größer ist als eine Strömungsrate der Ansaugluft, welche einen Raum an einer Seite der mittleren Ansaugöffnung (64c) passiert, welche näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt,wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilvorrichtung (60; 102) zu steuern, wenn einer Erhöhung eines Strömungskoeffizienten der ersten Abzweigkanäle (74a, 74b) und des zweiten Abzweigkanal (76) eine höhere Priorität als einem Verstärken einer Stärke der normalen Tumbleströmung gegeben wird, so dass ein erster Antriebsmodus ausgewählt wird, in dem sowohl die ersten Einlassventile (68a, 68b) als auch das zweite Einlassventil (70) geöffnet und geschlossen werden,wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilsteuerung (60; 102) zu steuern, wenn die Stärke der normalen Tumbleströmung verstärkt wird, so dass ein zweiter Antriebsmodus ausgewählt wird, in dem die ersten Einlassventile (68a, 68b) geöffnet und geschlossen werden, während das zweite Einlassventil (70) weder geöffnet noch geschlossen wird, oder die ersten Einlassventile (68a, 68b) geöffnet und geschlossen werden, während zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel des zweiten Einlassventils (70) eingestellt wird, um kleiner als zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel des zweiten Einlassventils (70) in dem ersten Antriebsmodus zu sein, undwobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilvorrichtung (60; 102) zu steuern, wenn ein Erzeugen der normalen Tumbleströmung verringert wird, so dass ein dritter Antriebsmodus gewählt wird, in dem das zweite Einlassventil (70) geöffnet und geschlossen wird, während die ersten Einlassventile (68a, 68b) weder geöffnet noch geschlossen werden oder das zweite Einlassventil (70) geöffnet und geschlossen wird, während zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel der ersten Einlassventile (68a, 68b) derart eingestellt wird, um kleiner als zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel der ersten Einlassventile (68a, 68b) in dem ersten Antriebsmodus zu sein.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine und insbesondere eine Steuervorrichtung, welche geeignet ist eine Verbrennungsmaschine zu steuern, in welcher drei Ansaugöffnungen in einer oberen Brennkammerfläche ausgebildet sind.
  • Stand der Technik
  • Beispielsweise offenbart die JP H07 - 054 618 A eine Mehrventil-Verbrennungsmaschine, die mit drei Ansaugöffnungen und zwei Auslassöffnungen ausgebildet ist, welche in einer oberen Brennkammerfläche ausgebildet sind. Die drei Ansaugöffnungen sind entlang eines Bogens um eine Zündkerze angeordnet. Ein Ansaugkanal der Verbrennungsmaschine verzweigt sich in drei Richtungen zu den drei Ansaugöffnungen, wobei die Abzweigkanäle mit den drei Ansaugöffnungen verbunden sind. Erste Abzweigkanäle, welche mit den (zwei) Ansaugöffnungen an den gegenüberliegenden Enden der drei Ansaugöffnungen verbunden sind, sind derart konfiguriert, dass sie eine normale Tumbleströmung erzeugen, welche an der Ansaugseite steigt und an der Auslassseite sinkt. Ein zweiter Abzweigkanal, welcher mit der (einen) mittleren Ansaugöffnung verbunden ist, ist derart konfiguriert, dass er eine umgekehrte Tumbleströmung erzeugt, welche an der Ansaugseite sinkt und an der Auslassseite steigt.
  • In der in der JP H07 - 054 618 A beschriebenen Verbrennungsmaschine werden drei Einlassventile, welche die drei Ansaugöffnungen öffnen und schließen, mit den gleichen Ventilbetriebscharakteristiken betrieben, d.h., mit der gleichen Zeitsteuerung des Öffnens, der gleichen Zeitsteuerung des Schließens und dem gleichen Hubbetrag.
  • Die JP H07 - 054 618 A ist eine Offenlegungsschrift, welche mit der vorliegenden Erfindung in Verbindung stehen könnte.
  • Zudem ist aus der AT 407 773 B eine Viertakt-Brennkraftmaschine mit dachförmigem Brennraum und mindestens zwei Einlassventilen pro Zylinder bekannt, mit mindestens zwei zu den Einlassventilen führenden Einlasskanälen, von welchen ein erster Einlasskanal als ungedrosselter Tangentialkanal ausgeführt ist und ein zweiter Einlasskanal eine in Abhängigkeit von der Motorlast betätigbare Drosseleinrichtung aufweist und als Neutralkanal ausgeführt ist, wobei - in Richtung der Kurbelwellenachse betrachtet - die Mittellinie des ersten Einlasskanales unmittelbar am Einlassventil mit einer von der Zylinderachse und der Kurbelwellenachse aufgespannten Längsebene einen größeren Winkel einschließt als eine Mittellinie des zweiten Einlasskanales, und wobei-in Richtung der Zylinderachse gesehen - am Brennraumeintritt die Mittellinie des ersten Einlasskanales mit einer die Zylinderachse und die Mitte des Einlassventils des ersten Einlasskanales einschließenden ersten Ebene einen größeren Winkel einschließt als eine Mittellinie des zweiten Einlasskanales mit einer die Zylinderachse und die Mitte eines Einlassventiles des zweiten Einlasskanales einschließenden zweiten Ebene, sowie mit einem in einen Einlasskanal mündenden Kraftstoffeinspritzventil und einer zentral im Brennraum angeordneten Zündkerze.
  • Aus der DE 41 08 469 A1 ist ein Einlasssystem für einen Verbrennungsmotor bekannt, der eine Mehrzahl von Einlassventilen pro Zylinder aufweist. Dieses System umfasst eine Mehrzahl von Ansauganschlüssen, welche in eine Verbrennungskammer des Motors münden und Öffnungen aufweisen, die sich auf eine Seite des Verbrennungsmotors zu erstrecken. Weiterhin ist zumindest ein Auslassanschluss vorgesehen, der in die Verbrennungskammer mündet und eine Öffnung aufweist, die sich auf die andere Seite des Motors zu erstreckt und in dem Zylinderkopf auf der anderen Seite ausgebildet ist, die in Gegenüberlage zu der zuerst genannten Seite des Verbrennungsmotors zu liegen kommt. Die Ansauganschlüsse sind derart angeordnet, dass der zentrale Ansauganschluss um einen größeren Winkel geneigt ist, als die anderen, seitlichen Ansauganschlüsse, um Kraftstoffgemischströme, welche über die seitlichen Ansauganschlüsse zugeführt werden, auf eine Innenfläche der Zylinderbohrung oberhalb der Oberseite des Kolbens zu richten, wenn dieser sich in einem unteren Totpunkt befindet.
  • Die DE 195 35 147 A1 offenbart schließlich einen Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Zylinder, in dem ein Kolben arbeitet, wenigstens einem Einlassventil zum Öffnen bzw. Schließen eines in den Zylinder mündenden Einlasskanals, welches Einlassventil in Schließstellung an einen im Mündungsbereich des Einlasskanals ausgebildeten Ventilsitz anliegt, und einer Vorrichtung, mit der der Hub und/oder die Öffnungsdauer des Einlassventils steuerbar ist. Das Einlassventil und/oder die sich an den Ventilsitz in Einströmrichtung anschließende Wand des Einlasskanals ist bzw. sind derart gestaltet, dass bei kleinen Ventilhüben der der Strömung zur Verfügung stehende Einströmquerschnitt zumindest in einem Winkelbereich um die Bewegungsachse des Einlassventils gezielt verengt ist, so dass bei kleinen Ventilhüben eine gerichtete Einströmung mit erhöhter Geschwindigkeit erfolgt.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Eine Tumbleströmung wird herkömmlich in einer Verbrennungsmaschine vom Fremdzündungstyp verwendet, um eine Verbrennung zu verbessern. Die benötigte Stärke der Tumbleströmung hängt von den Betriebsbedingungen der Verbrennungsmaschine ab. Eine bekannte Vorrichtung, welche die Stärke der Tumbleströmung steuert, ist ein in dem Ansaugkanal angeordnetes Tumblesteuerungsventil. Wenn das Tumblesteuerventil verwendet wird, um eine gerichtete Strömung in dem Ansaugkanal zu erzeugen, kann die erzeugte gerichtete Strömung vor einem Erreichen des Zylinders diffus sein bzw. sich zerstreuen, wenn die gerichtete Strömung an einer Position erzeugt wird, die von der Brennkammer entfernt ist, und es kann schwierig sein, die Tumbleströmung effizient zu erzeugen. Zudem ist es möglich, dass ein Reibverlust an der Wand des Ansaugkanals aufgrund der gerichteten Strömung steigt, wodurch ein Pumpverlust der Verbrennungsmaschine ansteigen kann.
  • Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um das oben beschriebenen Problem zu adressieren, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine auszubilden, die eine Anforderung erfüllt, dass die Stärke einer Tumbleströmung in Abhängigkeit der Betriebsbedingung der Verbrennungsmaschine gesteuert werden kann, ohne von einem Tumblesteuerungsventil abhängig zu sein.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit der Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1; vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist derart konfiguriert, dass sie eine Verbrennungsmaschine steuert, die enthält: eine Zündkerze, die an einer oberen Brennkammerfläche eines Zylinders angeordnet ist; ein Brennstoffeinspritzventil, das derart konfigurier ist, dass es Brennstoff in den Zylinder zuführt; drei Ansaugöffnungen, die in der oberen Brennkammerfläche ausgebildet sind, wobei die Fläche einer mittleren Ansaugöffnung der drei Ansaugöffnungen kleiner als die Summe der Flächen der Ansaugöffnungen an gegenüberliegenden Enden ist; zumindest eine Auslassöffnung, die in der oberen Brennkammerfläche ausgebildet ist; erste Einlassventile, die derart konfiguriert sind, dass sie die Ansaugöffnungen an den gegenüberliegenden Enden öffnen und schließen; ein zweites Einlassventil, das derart konfiguriert ist, dass es die mittlere Ansaugöffnung öffnet und schließt; zumindest ein Auslassventil, das derart konfiguriert ist, dass es die zumindest eine Auslassöffnung öffnet und schließt; eine variable Einlassventilvorrichtung, die derart konfiguriert ist, dass sie getrennt ein Öffnen und Schließen der ersten Einlassventile und ein Öffnen und Schließen des zweiten Einlassventils steuert; und einen Ansaugkanal, der erste Abzweigkanäle und einen zweiten Abzweigkanal enthält. Die ersten Abzweigkanäle sind mit den Ansaugöffnungen an den gegenüberliegenden Enden verbunden und derart konfiguriert, dass sie eine normale Tumbleströmung erzeugen, die an einer Einlassseite bzw. Ansaugseite ansteigt und an einer Auslassseite in dem Zylinder abfällt. Der zweite Abzweigkanal ist mit der mittleren Ansaugöffnung verbunden ist und derart konfiguriert, dass eine Strömungsrate von Ansaugluft, welche einen Raum an einer Seite gegenüber einem Zentrum einer Brennkammer passiert, größer ist als eine Strömungsrate von Ansaugluft, welche einen Raum an einer Seite der mittleren Ansaugöffnung passiert, welche näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt. Die Steuervorrichtung ist derart programmiert, um, wenn einer Erhöhung eines Strömungskoeffizienten der ersten Abzweigkanäle und des zweiten Abzweigkanal eine höhere Priorität als einem Verstärken einer Stärke der normalen Tumbleströmung gegeben wird, die variable Einlassventilvorrichtung zu steuern, so dass ein erster Antriebsmodus ausgewählt wird, in dem sowohl die ersten Einlassventile als auch das zweite Einlassventil geöffnet und geschlossen werden. Die Steuervorrichtung ist derart programmiert, um, wenn die Stärke der normalen Tumbleströmung verstärkt wird, die variable Einlassventilsteuerung zu steuern, so dass ein zweiter Antriebsmodus ausgewählt wird, in dem die ersten Einlassventile geöffnet und geschlossen werden, während das zweite Einlassventil weder geöffnet noch geschlossen wird, oder die ersten Einlassventile geöffnet und geschlossen werden, während zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel des zweiten Einlassventils eingestellt wird, um kleiner als zumindest einer von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel des zweiten Einlassventils in dem ersten Antriebsmodus zu sein. Die Steuervorrichtung ist derart programmiert ist, um, wenn ein Erzeugen der normalen Tumbleströmung verringert wird, die variable Einlassventilvorrichtung zu steuern, so dass ein dritter Antriebsmodus gewählt wird, in dem das zweite Einlassventil geöffnet und geschlossen wird, während die ersten Einlassventile weder geöffnet noch geschlossen werden, oder das zweite Einlassventil geöffnet und geschlossen wird, während zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel der ersten Einlassventile derart eingestellt wird, um kleiner als zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel der ersten Einlassventile in dem ersten Antriebsmodus zu sein.
  • Die Steuervorrichtung kann derart programmiert sein, um die variable Einlassventilvorrichtung zu steuern, so dass der erste Antriebsmodus gewählt wird, wenn eine Drehzahl höher als ein Grenzwert ist, und, um die variable Einlassventilvorrichtung zu steuern, so dass der zweite Antriebsmodus gewählt wird, wenn die Drehzahl gleich oder kleiner dem Grenzwert ist.
  • Die Verbrennungsmaschine kann eine EGR-Vorrichtung enthalten, welche derart konfiguriert ist, dass sie einen Teil des in einen Auslasskanal strömenden Abgases zurück zu dem Ansaugkanal als EGR-Gas führt. Die Steuervorrichtung kann programmiert sein, um die variable Einlassventilvorrichtung zu steuern, so dass der zweite Antriebsmodus gewählt wird, wenn das EGR-Gas zurück zu dem Ansaugkanal mittels Verwendung der EGV-Vorrichtung geführt wird.
  • Die Steuervorrichtung kann derart programmiert sein, um die variable Einlassventilvorrichtung zu steuern, so dass der zweite Antriebsmodus gewählt wird, wenn ein magerer Brennvorgang bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird, das größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  • Die Steuervorrichtung kann derart programmiert sein, um die variable Einlassventilvorrichtung zu steuern, so dass der erste Antriebsmodus gewählt wird, wenn ein Atkinson-Zyklus verwendet wird, indem ein Schließzeitpunk von zumindest einem der ersten Einlassventile und dem zweiten Einlassventil nach vorne oder hinten verschoben wird.
  • Die Steuervorrichtung kann derart programmiert sein, um die variable Ventileinlassvorrichtung zu steuern, so dass der zweite Antriebsmodus in einem Klopfbereich an einer Niederdrehzahl- und einer Hochlastseite ausgewählt wird.
  • Die Steuervorrichtung kann derart programmiert sein, um die variable Einlassventilvorrichtung zu steuern, so dass der dritte Antriebsmodus ausgewählt wird, wenn eine Schichtladungsbrennbetrieb zu einem Zeitpunkt ausgeführt wird, wenn die Verbrennungsmaschine gestartet wird.
  • Die mittlere Ansaugöffnung kann von den drei Ansaugöffnungen am weitesten von der zumindest einen Auslassöffnung entfernt sein. Ein erstes Maskierungsteil kann um die mittlere Ansaugöffnung in Form eines Vorsprungs, welcher die mittlere Ansaugöffnung umgibt, an einer Seite ausgebildet sein, die in einer Richtung, welche senkrecht zu einer Achse einer Kurbelwelle bezogen auf die obere Brennkammerfläche steht, gesehen von unten entlang einer Achse des Zylinders näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt. Eine Ventilüberlappungsphase bzw. Ventilüberschneidungsphase kann ausgebildet sein, in welcher sich nur eine Phase, in der das zweite Einlassventil geöffnet ist, mit einer Phase überschneidet, in welcher das zumindest eine Auslassventil geöffnet ist, wenn der erste Antriebsmodus in einem Spülbereich ausgewählt wird, in dem ein Ansaugluftdruck höher als ein Abgasdruck ist.
  • Ein erster Maskierungsteil kann um die mittlere Ansaugöffnung in Form eines die mittlere Ansaugöffnung umgebenden Vorsprungs an einer Seite ausgebildet sein, die in einer Richtung, welche senkrecht zu einer Achse einer Kurbelwelle bezogen auf die oberen Brennkammerfläche steht, gesehen von unten entlang einer Achse des Zylinders näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt.
  • Zweite Maskierungsteile können um die Ansaugöffnungen an den gegenüberliegenden Enden in Form eines Vorsprungs, welcher eine entsprechende Ansaugöffnung umgibt, an einer Seite ausgebildet sein, die gesehen von unten entlang einer Achse des Zylinders näher an einem Außenumfang der Brennkammer in einer Richtung liegt, die senkrecht zu einer Achse einer Kurbelwelle bezogen auf die obere Brennkammerfläche steht.
  • Gemäß der Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine der vorliegenden Erfindung wird die variable Einlassventilvorrichtung gesteuert, wenn eine höhere Priorität auf einen Anstieg des Strömungskoeffizienten der ersten Abzweigkanäle und des zweiten Abzweigkanals gelegt wird als auf eine Verstärkung der Stärke der normalen Tumbleströmung, so dass der erste Antriebsmodus ausgewählt wird. In dem ersten Antriebsmodus kann im Vergleich zu dem zweiten und dritten Antriebsmodus ein Anstieg des Widerstands der Ansaugluft vermieden werden, so dass eine hohe Strömungsrate erreicht werden kann. Gemäß der Steuervorrichtung wird, wenn die Stärke der normalen Tumbleströmung erhöht bzw. verstärkt wird, die variable Einlassventilvorrichtung gesteuert, so dass der zweite Antriebsmodus ausgewählt wird. In dem zweiten Antriebsmodus wird ein Öffnen und Schließen des zweiten Ansaugventils, das mit dem zweiten Abzweigkanal verbunden ist, welches eine Luftströmung erzeugt, die auf die normale Tumbleströmung abschwächend wirkt, gestoppt oder beschränkt. In dem ersten Antriebsmodus wird die durch die Ansaugluft von den Ansaugöffnungen an den gegenüberliegenden Enden erzeugte normale Tumbleströmung durch die Luftströmung von der mittleren Ansaugöffnung abgeschwächt, deren Strömungsrate in der Nähe des Außenumfangs der Brennkammer höher ist. Daher kann in dem zweiten Antriebsmodus von den drei Antriebsmodi die stärkste normale Tumbleströmung erzeugt werden. Mit anderen Worten kann eine hohe bzw. große Tumbleströmung erreicht werden. Gemäß der Steuervorrichtung wird darüber hinaus die variable Einlassventilvorrichtung gesteuert, so dass der dritte Antriebsmodus ausgewählt wird, wenn eine Erzeugung der Tumbleströmung reduziert wird. In dem dritten Antriebsmodus wird ein Öffnen und Schließen der ersten Ansaugventile, welche mit den ersten Abzweigkanälen verbunden sind, welche die normale Tumbleströmung erzeugen, gestoppt oder beschränkt. In dem dritten Antriebsmodus kann daher ein Erzeugen der normalen Tumbleströmung verringert werden. Gemäß der Steuervorrichtung kann daher die Anforderung, dass die Stärke der Tumbleströmung in Abhängigkeit der Betriebsbedingung der Verbrennungsmaschine gesteuert werden kann, ohne von einem Tumblesteuerventil abzuhängen, erfüllt werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform;
    • 2 zeigt eine obere Brennkammerfläche eines Zylinders, wenn diese von unten entlang der Achse des Zylinders gesehen wird;
    • 3A und 3B sind schematische Diagramme, die eine Konfiguration des Zylinders und seiner Umgebung zeigen;
    • 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration einer variablen Einlassventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 5A bis 5C zeigen Ventilhubkurven zum Darstellen verschiedener Antriebsmodi der Einlassventile, die durch die variable Einlassventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erreicht werden;
    • 6 ist ein Diagramm, das Verwendungsbereich der Antriebsmodi in der ersten Ausführungsform zeigt;
    • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess darstellt, der durch eine ECU in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird;
    • 8 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel zum Einstellen von Verwendungsbereichen des Zwei-Ventil-Antriebsmodus und des Drei-ventil-Antriebsmodus zeigt;
    • 9 ist ein Diagramm, das Verwendungsbereiche von Antriebsmodi zeigt, die in einer zweiten Ausführungsform verwendet werden;
    • 10 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration einer variablen Einlassventilvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
    • 11 ist ein Diagramm, das Verwendungsbereiche von Antriebsmodi gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
    • 12A bis 12D zeigen Ventilhubkurven zum Darstellen verschiedener Antriebsmodi von Einlassventilen, die durch die variable Einlassventilvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform erreicht werden;
    • 13 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zeigt, der durch die ECU in der dritten Ausführungsform durchgeführt wird;
    • 14A und 14B zeigen andere Beispiele von Maskierungsteilen;
    • 15A bis 15C zeigen Ventilhubkurven zum Darstellen eines anderen Beispiels von Antriebsmodi der Einlassventile;
    • 16A bis 16C zeigen Ventilhubkurven zum Darstellen eines anderen Beispiels von Antriebsmodi der Einlassventile;
    • 17A und 17B zeigen andere Beispiele der Anordnung von drei Ansaugöffnungen;
    • 18 ist ein Diagramm, das eine gemeinsame Konfiguration eines Zylinder und seiner Umgebung einer Verbrennungsmaschine zum Darstellen eines Problems beim Ausführen der Spülfördersteuerung zeigt;
    • 19 zeigt Ventilhubkurven für die Einlassventile und eine Ventilhubkurve für die Auslassventile, die durch das Profil von ersten Nocken erreicht werden, die in der dritten Ausführungsform verwendet werden;
    • 20 ist ein Diagramm, das Verwendungsbereiche von Antriebsmodi gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
    • 21 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zeigt, der durch die ECU in der vierten Ausführungsform durchgeführt wird;
    • 22A und 22B sind Diagramme zum Darstellen einer Verringerung eines Blowbys von Frischluft und eines Erreichens eines effizienten Spülens durch die Steuerung gemäß der vierten Ausführungsform; und
    • 23 ist ein Diagramm zum Darstellen eines anderen Verfahrens, bei welchem nur die Phase, in welcher das zweite Einlassventil geöffnet ist, sich mit der Phase überschneidet, in welcher das Auslassventil geöffnet ist.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Die gleichen Bestandteile in den Zeichnungen werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und eine redundante Beschreibung dieser wird ausgelassen.
  • Erste Ausführungsform
  • [Beschreibung der Konfiguration eines Systems gemäß der ersten Ausführungsform]
  • (Gesamtkonfiguration)
  • 1 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Konfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform. Das System gemäß dieser Ausführungsform enthält eine Verbrennungsmaschine 10 vom Fremdzündungstyp. Die Verbrennungsmaschine 10 ist beispielsweise ein Kompressormotor. Die Verbrennungsmaschine, bei welcher die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, kann jedoch auch ein Saugmotor sein.
  • Jeder Zylinder der Verbrennungsmaschine 10 ist mit einem Ansaugkanal 12 und einem Auslasskanal 14 verbunden. Ein Luftfilter 16 ist an dem Ansaugkanal 12 an einer Position befestigt, die nahe einem Einlass des Ansaugkanals 12 liegt. Ein Luftströmungssensor 18, welcher ein Signal ausgibt, welches die Strömungsrate von Luft angibt, welche in den Ansaugkanal 12 eingesaugt wird, ist in der Nähe sowie stromabwärts des Luftfilters 16 ausgebildet.
  • Die Verbrennungsmaschine 10 enthält als Beispiel eines Kompressors einen Turbolader 20. Ein Kompressor 20a des Turboladers 20 ist stromabwärts des Luftströmungssensors 18 ausgebildet. Der Kompressor 20a ist integral mit einer Turbine 20b mittels einer Kupplungswelle 20c verbunden, die in dem Auslasskanal 14 angeordnet ist.
  • Ein Ladeluftkühler 22, welcher die Luft kühlt, die durch den Kompressor 20a verdichtet wird, ist stromabwärts des Kompressors 20a ausgebildet. Ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 24 ist stromabwärts des Ladeluftkühlers 22 ausgebildet. Ein Ansaugluftdrucksensor 26, welcher den Druck von Ansaugluft erfasst, ist an dem Ansaugkanal 12 an einer Position stromabwärts des Drosselventils 24 angebracht (beispielsweise an einem Ausgleichstank 12a).
  • Ein Auslassbypasskanal 28, welcher die Turbine 20b zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Turbine 20b umgeht, ist mit dem Auslasskanal 14 verbunden. Der Auslassbypasskanal 28 ist mit einem elektronisch gesteuerten Ladedruckregelventil (WGV) bzw. Bypassventil 30 ausgebildet, das den Auslassbypasskanal 28 öffnet und schließt. Darüber hinaus ist ein das Abgas reinigender Abgasreinigungskatalysator 32 in dem Auslasskanal 14 an einer Position stromabwärts der Turbine 20b angeordnet.
  • Die in 1 gezeigte Verbrennungsmaschine 10 enthält eine EGR-Vorrichtung 34, die derart konfiguriert ist, dass sie einen Teil des Abgases in dem Auslasskanal 14 zurück in den Ansaugkanal 12 als EGR-Gas führt. Die EGR-Vorrichtung 34 ist beispielsweise vom Niederdruckkreis-(LPL)-Typ und enthält einen EGR-Kanal 36, welcher einen Teil des Auslasskanals 14 stromabwärts der Turbine 20b und einen Teil des Ansaugkanals 12 stromaufwärts des Kompressors 20a miteinander verbindet. Gesehen von der stromaufwärtigen Seite der Strömung von EGR-Gas, das zurück zu dem Ansaugkanal 12 über den EGR-Kanal 36 geführt wird, enthält der EGR-Kanal 36 einen EGR-Kühler 38 und ein EGR-Ventil 40 in dieser Reihenfolge. Das EGR-Ventil 40 ist ausgebildet, um den Betrag von EGR-Gas anzupassen. Als Alternative zu dem oben beschriebenen LPL-Typ können weitere Typen, wie etwa der Hochdruckkreis-(HPL)-Typ zum Einleiten von EGR-Gas verwendet werden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, enthält das System gemäß dieser Ausführungsform beispielsweise eine elektronische Steuereinheit (ECU) 50. Die ECU 50 enthält beispielsweise einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) und eine zentrale Recheneinheit (CPU). Die ECU 50 empfängt und verarbeitet Signale verschiedener Sensoren, die in einem Fahrzeug an welchem die Verbrennungsmaschine 10 angebracht ist, ausgebildet sind. Die verschiedenen Sensoren enthalten nicht nur den Luftströmungssensor 18 und den Ansaugluftdrucksensor 26, welche oben beschrieben wurden, sondern auch zumindest einen Kurbelwinkelsensor 52 zum Erfassen der Drehzahl und einen Gaspedalsensor 54, welcher den Betrag des Niedertretens eines Gaspedals des Fahrzeugs erfasst (Gasposition). Die ECU 50 verarbeitet die von den Sensoren empfangenen Signale und steuert einen Betrieb verschiedener Aktuatoren gemäß vordefinierter Steuerprogrammen. Die Aktuatoren, welcher durch die Steuerung der ECU 50 arbeiten, enthalten nicht nur das Drosselventil 24, das WGV 30 und das EGR-Ventil 40, welche oben beschrieben sind, sondern auch zumindest ein Kraftstoffeinspritzventil 56, welches jedem Zylinder der Verbrennungsmaschine 10 Kraftstoff zuführt, eine Zündvorrichtung, welche das Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Zylinder zündet (weitere Bestandteile dieser als eine Zündkerze 58 sind in der Zeichnung nicht dargestellt) und eine variable Einlassventilvorrichtung 60 (siehe 4, welche später beschrieben wird). Gemäß dieser Ausführungsform ist das Kraftstoffeinspritzventil 56 derart konfiguriert, dass Kraftstoff beispielsweise direkt in den Zylinder eingespritzt wird.
  • (Konfiguration des Zylinders und seiner Umgebung)
  • 2 zeigt eine obere Brennkammerfläche 62a eines Zylinders 62 aus Sicht von unten entlang der Achse des Zylinders. 3A und 3B sind schematische Zeichnungen, die eine Konfiguration des Zylinders 62 und seiner Umgebung zeigen. Noch genauer ist 3A eine Querschnittsansicht des Zylinders 62 und seiner Umgebung, die entlang der Linie A-A in 2 entnommen ist, und 3B ist eine Querschnittsansicht des Zylinders 62 und seiner Umgebung, die entlang der Linie B-B in 2 entnommen ist. Obwohl 3A die Konfiguration an der Seite eine Ansaugöffnung 64b zeigt, sind der Zylinder 62 und seine Umgebung in der gleichen Weise an der Seite einer Ansaugöffnung 64a gezeigt.
  • Wie in 2 gezeigt ist, sind das Kraftstoffeinspritzventil 56 und die Zündkerze 58 an der oberen Brennkammerfläche (auch als „obere Fläche“ nachfolgend bezeichnet) 62a jedes Zylinders 62 angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform sind beispielsweise das Kraftstoffeinspritzventil 56 und die Zündkerze 58 um das Zentrum der oberen Fläche 62a angeordnet. In der oberen Fläche 62a sind drei Ansaugöffnungen 64 (64a, 64b und 64c) und zwei Auslassöffnungen 66 ausgebildet. Die Anzahl der Auslassöffnungen 66, die in der oberen Fläche 62a ausgebildet sind, ist nicht auf zwei beschränkt, solange zumindest eine Auslassöffnung 66 ausgebildet ist.
  • Gemäß dieser Ausführungsform sind drei Ansaugöffnungen 64a, 64b und 64c beispielsweise entlang einer Kurve um die Achse des Zylinders angeordnet. In 2 stellt der Punkt P einen Zylindermittelpunkt (Brennkammermittelpunkt) dar, welchen die Achse des Zylinders passiert. Die an den gegenüberliegenden Enden angeordneten Ansaugöffnungen 64a und 64b der drei Ansaugöffnungen 64 öffnen und schließen jeweils durch die ersten Ansaugöffnungen 68 (68a und 68b). Die verbleibende Ansaugöffnung 64c (welche in der Mitte angeordnet ist) wird durch ein zweites Einlassventil 70 geöffnet und geschlossen. Die zwei Auslassöffnungen 66 werden durch die jeweiligen Auslassventile 72 geöffnet und geschlossen. In der folgenden Beschreibung wird die Seite, an welcher die drei Ansaugöffnungen 64 in der oberen Brennkammerfläche 62a angeordnet sind, als „Einlassseite“ bezeichnet werden und die gegenüberliegende Seite (an welcher die zwei Auslassöffnungen 66 angeordnet sind) wird als eine „Auslassseite“ bezeichnet werden.
  • Die drei Ansaugöffnungen 64 sind Enden des Ansaugkanals 12. D.h., der Ansaugkanal 12 verzweigt sich, um die drei Ansaugöffnungen 64 zu bilden. Die Abzweigungen des Ansaugkanals 12 sind erste Abzweigkanäle 74 (74a und 74b) und ein zweiter Abzweigkanal 76. Die ersten Abzweigkanäle 74 sind als Paar ausgebildet und mit den Ansaugöffnungen 64a und 64b verbunden, die an den gegenüberliegenden Enden angeordnet sind. Der zweite Abzweigkanal 76 ist mit der Ansaugöffnung 64c verbunden, der in der Mitte angeordnet ist.
  • Die ersten Abzweigkanäle 74 und der zweite Abzweigkanal 76 sind derart konfiguriert, dass sie zum Erzeugen einer Luftströmung in dem Zylinder 62, wie oben beschrieben, geeignet sind. Wie in 3A gezeigt ist, sind die ersten Abzweigkanäle 74 derart geformt, dass sie eine normale Tumbleströmung erzeugen, die an der Einlassseite steigt und an der Auslassseite in dem Zylinder 62 sinkt. Gemäß dieser Ausführungsform sind zweite Maskierungsteile 78 (78a und 78b) in der oberen Fläche 62a an Positionen ausgebildet, die jeweils nahe an den Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden sind (d.h., Positionen nahe an den Auslässen der ersten Abzweigkanäle 74).
  • Aus Sicht der oberen Fläche 62a, die von unten entlang der Achse des Zylinders gesehen wird, wie in 2 gezeigt ist, sind die zweiten Maskierungsteile 78 an der oberen Fläche 62a in der Form von Vorsprüngen, welche die Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden an der Seite eines äußeren Brennkammerumfangs 82 umgeben, in einer Richtung ausgebildet, die senkrecht zu einer Achse LI einer Kurbelwelle 80 ist (auch vereinfacht als eine „senkrechte Richtung D“ nachfolgend bezeichnet). Mit dem zweiten Maskierungsteil 78, das an der oberen Fläche 62a ausgebildet ist, wie in 3A gezeigt ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Ansaugluft, die in den Zylinder 62 von dem ersten Abzweigkanal 74 strömt, zu dem Raum strömt, in dem der zweite Maskierungsteil 78 ausgebildet ist, da die Lücke durch den zweiten Maskierungsteil 78 verengt ist, und strömt wahrscheinlicher in Richtung des Zentrums der Brennkammer, wo der zweite Maskierungsteil 78 nicht ausgebildet ist. Als Ergebnis kann die in den Zylinder 62 strömende Ansaugluft an der Seite des Zentrums der Brennkammer gesammelt werden. Auf diese Weise kann der zweite Maskierungsteil 78 den ersten Abzweigkanal 74 unterstützen, die normale Tumbleströmung zu erzeugen.
  • Wie in 3B gezeigt ist, ist auf der anderen Seite der zweite Abzweigkanal 76 derart geformt, dass die Strömungsrate der Ansaugluft, welche zu der Seite gegenüber dem Zentrum der Brennkammer strömt (d.h., der Raum, welcher näher an dem äußeren Brennkammerumfang 82 liegt als das Zentrum der Brennkammer), größer als die Strömungsrate der Ansaugluft, die zu der Seite des mittleren Ansauglochs 64c strömt, die näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt. Gemäß dieser Ausführungsform ist zudem ein erstes Maskierungsteil 84 an der oberen Fläche 62a an einer Position ausgebildet, die nahe dem mittleren Ansaugloch 64c liegt (d.h., einer Position, die nahe dem Auslass des zweiten Abzweigkanals 76 liegt).
  • Aus Sicht der oberen Fläche 62a, wenn diese von unten entlang der Achse des Zylinders gesehen wird, wie in 2 gezeigt, ist das erste Maskierungsteil 84 an der oberen Fläche 62a in Form eines Vorsprungs, der das mittlere Ansaugloch 64c umgibt, an der Seite des Zentrums der Brennkammer in der senkrechten Richtung D ausgebildet. Wenn das erste Maskierungsteil 84 an der oberen Fläche 62a ausgebildet ist, wie in 3B gezeigt ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Ansaugluft, welche in den Zylinder 62 von dem zweiten Abzweigkanal 76 strömt, zu dem Raum strömt, in dem der erste Maskierungsteil 84 ausgebildet ist, da die Lücke durch das erste Maskierungsteil 84 verengt wird und es ist eher wahrscheinlich, dass sie in Richtung des äußeren Brennkammerumfangs strömt, wo das erste Maskierungsteil 84 nicht ausgebildet ist. Im Ergebnis kann die Ansaugluft, welche in den Zylinder 62 strömt, an der Seite des äußeren Brennkammerumfangs gesammelt werden. Auf diese Weise kann das erste Maskierungsteil 84 den zweiten Abzweigkanal 76 unterstützen, eine derartige In-Zylinder-Luftströmung zu erzeugen, dass die Strömungsrate der Ansaugluft, welche zu dem Raum strömt, der nahe an dem äußeren Brennkammerumfang liegt, höher ist als die Strömungsrate der Ansaugluft, welche zu dem Raum strömt, der nahe an dem Zentrum der Brennkammer liegt.
  • (Konfiguration der variablen Einlassventilvorrichtung)
  • 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration der variablen Einlassventilvorrichtung 60 zeigt. Die ersten Einlassventile 68a und 68b und das zweite Einlassventil 70 werden durch die variable Einlassventilvorrichtung 60 geöffnet und geschlossen. Die in 4 gezeigte Anordnung ist für jeden Zylinder ausgebildet. Die Konfiguration der variablen Einlassventilvorrichtung 60, welche als ein Beispiel in 4 gezeigt ist, ist bekannt und wird daher nur kurz beschrieben werden. Als eine Alternative der variablen Einlassventilvorrichtung 60 kann jede andere bekannte variable Einlassventilvorrichtung verwendet werden, solange die Vorrichtung in verschiedenen, später beschriebenen in 5A bis 5C gezeigten Antriebsmodi betrieben werden kann. Die Ventilvorrichtung, welche das Auslassventil 72 öffnet und schließt, ist nicht besonders beschränkt und wird daher hierin nicht beschrieben werden.
  • Die variable Einlassventilvorrichtung 60 enthält eine Nockenwelle 86. Die Nockenwelle 86 ist mit der Kurbelwelle 80 durch eine Steuerscheibe und eine Steuerkette (oder Steuerriemen) verbunden, wobei beide in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Die Nockenwelle 86 wird durch das Drehmoment der Kurbelwelle 80 mit einer Drehzahl rotiert, welche halb so groß wie die Drehzahl der Kurbelwelle 80 ist.
  • Wie in 4 gezeigt ist, ist die Nockenwelle 86 mit einem ersten Nocken 88 (88a bis 88c) und einem zweiten Nocken 90 (90a bis 90c) für jedes der drei Einlassventile 68a, 68b und 70 ausgebildet. Die ersten Nocken 88a bis 88c weisen ein Profil auf, welches ein Öffnen und Schließen der Einlassventile 68 und 70 bei vordefinierten Ventilbetriebscharakteristiken (Zeitpunkt bzw. Steuerung der Öffnung, Zeitpunkt bzw. Steuerung des Schließens und Hubbetrag) zulässt. Die zweiten Nocken 90a bis 90c sind Nocken ohne Hub, welche nur einen kreisförmigen Grundteil aufweisen.
  • Ein erster Kipphebel 92 ist für jeden der ersten Nocken 88a bis 88c angeordnet und die Druckkraft der ersten Nocken 88a bis 88c wird zu dem ersten Kipphebel 92 übertragen. Ein zweiter Kipphebel 94 ist zwischen jedem zweiten Nocken 90a bis 90c und einem entsprechenden der Einlassventile 68a, 68b und 70 angeordnet. Der erste Kipphebel 92 und der zweite Kipphebel 94 arbeiten integral miteinander oder unabhängig voneinander und der Betrieb der ersten und zweiten Kipphebel wird durch einen Verbindungsstift 96 verändert, welcher bewegt werden kann, um die ersten und zweiten Kipphebelarme miteinander zu verbinden oder die ersten und zweiten Kipphebelarme voneinander zu trennen.
  • Die variable Einlassventilvorrichtung 60 enthält einen hydraulischen Steuerteil (nicht dargestellt), welcher die Bewegung der Verbindungsstifte 96 für die ersten Einlassventile 68 und die Bewegung des Verbindungsstifts 96 für das zweite Einlassventil 70 getrennt steuern kann. Die Einlassventile 68 und 70 werden derart gestellt, dass sie durch eine Ventilfeder (nicht dargestellt) geschlossen werden. Die variable Einlassventilvorrichtung 60 enthält zudem eine Lost-Motion-Feder (nicht dargestellt), welche den ersten Kipphebel 92 derart stellt, dass der erste Kipphebel 92 gegen den ersten Nocken 88 gedrückt wird.
  • In dem Zustand, in dem der erste Kipphebel 92 und der zweite Kipphebel 94 miteinander durch den Verbindungsstift 96 verbunden sind, wird die Andruckkraft des ersten Nocken 88 zu dem Einlassventil 68 oder 70 über den ersten Kipphebel 92 und den zweiten Kipphebel 94 übertragen, und daher führt das Einlassventil 68 oder 70 einen Öffnungs-und Schließvorgang gemäß des Profils des ersten Nocken 88 durch. Auf der anderen Seite wird in dem Zustand, in dem der erste Kipphebel 92 und der zweite Kipphebel 94 voneinander getrennt sind, die Andruckkraft des ersten Nocken 88 nicht auf den zweiten Kipphebel 94 übertragen und der zweite Nocken 90 bringt keine Andruckkraft auf den zweiten Kipphebel 94 auf, da der zweite Nocken 90 ein Nocken ohne Hub ist. In diesem Zustand wird daher das Einlassventil 68 oder 70 in dem geschlossenen Zustand gehalten.
  • 5A bis 5C zeigen gemäß der ersten Ausführungsform Ventilhubkurven zum Darstellen verschiedener Antriebsmodi der Einlassventile 68a, 68b und 70, welche durch die variable Einlassventilvorrichtung 60 erreicht werden. Noch genauer zeigt 5A einen „Ein-Ventil-Antriebsmodus“, bei dem nur der Öffnungs-und Schließvorgang des zweiten Einlassventils 70 durchgeführt wird, und der Öffnungs- und Schließvorgang des ersten Einlassventils 68a und 68b nicht durchgeführt wird. Der Ein-Ventil-Antriebsmodus kann durch ECU 50 erreicht werden, welche dem hydraulischen Steuerteil einen Befehl sendet, so dass die ersten Kipphebel 92 und die zweiten Kipphebel 94 für die ersten Einlassventile 68a und 68b voneinander getrennt werden.
  • 5B zeigt einen „Zwei-Ventil-Antriebsmodus“, bei dem nur der Öffnungs- und Schließvorgang der ersten Einlassventile 68a und 68b durchgeführt werden und der Öffnungs - und Schließvorgang des zweiten Einlassventils 70 nicht durchgeführt wird. Der Zwei-Ventil-Antriebsmodus kann durch die ECU 50 erreicht werden, die dem hydraulischen Steuerteil einen Befehl sendet, um den ersten Kipphebel 92 und den zweiten Kipphebel 94 für das zweite Einlassventil 70 voneinander zu trennen.
  • 5C zeigt einen „Drei-Ventil-Antriebsmodus“, bei dem der Öffnungs- und Schließvorgang aller Einlassventil 68a, 68b und 70 durchgeführt wird. Der Drei-Ventil-Antriebsmodus kann durch die ECU 50 erreicht werden, die dem hydraulischen Steuerteil einen Befehl sendet, um die Verbindung zwischen den ersten Kipphebeln 92 und den zweiten Kipphebel 94 für alle Einlassventile 68a, 68b und 70 beizubehalten. In dem Beispiel der Konfiguration der variablen Einlassventilvorrichtung 60 gemäß dieser Ausführungsform werden in dem Drei-Ventil-Antriebsmodus die ersten Einlassventils 68 und das zweite Einlassventil 70 mit den gleichen Ventilbetriebscharakteristiken (genauer, Hubbetrag, Steuerung des Öffnens und Steuerung des Schließens) geöffnet und geschlossen.
  • [Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform]
  • (In-Zylinder-Luftströmungscharakteristiken, welche durch die variable Einlassventilvorrichtung erreicht werden)
  • Wie oben beschrieben ist, lässt der erste Abzweigkanal 74 eine Erzeugung der normalen Tumbleströmung zu und der zweite Abzweigkanal 76 lässt zu, dass die Strömungsrate der Ansaugluft, welche zu dem Raum an der Seite gegenüber dem Zentrum der Brennkammer größer ist, als die Strömungsrate der Ansaugluft, welche zu dem Raum an der Seite der mittleren Ansaugöffnung 64c strömt, welche näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt. Die Kombination des derart konfigurierten ersten Abzweigkanals 74 und zweiten Abzweigkanals 76 und der variablen Einlassventilvorrichtung 60, welche wie oben beschrieben ist, lässt zu, dass die Luftströmung in dem Zylinder 62 in den drei unten beschriebenen Modi gesteuert wird. Die Steuerung der In-Zylinder-Luftströmung in den drei unten beschriebenen Modi liegt der Annahme zugrunde, dass die Fläche der mittleren Ansaugöffnung 64c kleiner ist als die Summe der Flächen der zwei Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden.
  • Genauer kann in dem Drei-Ventil-Antriebsmodus, im Gegensatz zu dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus und dem Ein-Ventil-Antriebsmodus, eine Erhöhung des Widerstands gegen die Ansaugluft aufgrund eines Ventilstoppbetriebs vermieden werden, so dass eine hohe Strömungsrate erreicht werden kann. Darüber hinaus kann in dem Drei-Ventil-Antriebsmodus die normale Tumbleströmung, welche durch die Ansaugluft von den Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden ausgebildet wird, schwacher eingestellt werden, als in dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus durch die Luftströmung von der mittleren Auslassöffnung 64c, deren Strömungsrate in dem Raum nahe dem äußeren Brennkammerumfang höher ist.
  • In dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus werden die ersten Einlassventile 68a und 68b, welche mit den ersten Abzweigkanälen 74a und 74b verbunden sind, welche die normale Tumbleströmung erzeugen, geöffnet und geschlossen, wobei das zweite Einlassventil 70, welches mit dem zweiten Abzweigkanal 76 verbunden ist, welcher die Luftströmung erzeugt, die derart wirkt, dass die normale Tumbleströmung schwächer wird, weder geöffnet oder geschlossen wird. Daher ist die normale Tumbleströmung in dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus aus den drei Antriebsmodi am stärksten. D.h., eine große Tumbleströmung kann erreicht werden. Darüber hinaus ist bei der gleichen Maschinenlast und der gleichen Drehzahl, die Strömungsrate der Ansaugluft, welche in den Zylinder 62 in dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus strömt, niedriger als die Strömungsrate der Ansaugluft in dem Drei-Ventil-Antriebsmodus, da die mittlere Ansaugöffnung 64c geschlossen ist.
  • In dem Ein-Ventil-Antriebsmodus sind die ersten Einlassventile 68a und 68b, welche mit den ersten Abzweigkanälen 74a und 74b verbunden sind, welche die normal Tumbleströmung erzeugen, weder geöffnet noch geschlossen, wohingegen das zweite Einlassventil 70, welches mit dem zweiten Abzweigkanal 76 verbunden ist, welcher die Luftströmung erzeugt, die derart wirkt, dass die normale Tumbleströmung schwächer ist, geöffnet und geschlossen wird. In dem Ein-Ventil-Antriebsmodus wird daher die normale Tumbleströmung verringert. Da Ansaugluft nur von der mittleren Ansaugöffnung 64c eingeleitet wird, ist darüber hinaus die Strömungsrate der Ansaugluft in dem Ein-Ventil-Antriebsmodus von den Drei-Antriebsmodi am niedrigsten und eine niedrige Strömungsrate kann erreicht werden.
  • Wie oben beschrieben ist, kann gesteuert werden, ob die normale Tumbleströmung in dem Zylinder 62 erzeugt oder reduziert werden soll, da einer der drei oben beschriebenen Antriebsmodi in der Verbrennungsmaschine 10 ausgewählt werden kann, welche die Abzweigkanäle 74 und 76 enthält, und auch die Stärke der erzeugten normalen Tumbleströmung kann gesteuert werden. Auf diese Weise kann mit der Konfiguration gemäß dieser Ausführungsform die Stärke der Tumbleströmung gesteuert werden, ohne dass es eines Tumblesteuerventils in dem Ansaugkanal 12 bedarf.
  • Mit der Konfiguration gemäß dieser Ausführungsform können darüber hinaus drei unterschiedliche Kombinationen der Stärke der normalen Tumbleströmung und der Strömungsrate der Ansaugluft einfach ausgebildet werden, indem die Kombination des Betriebszustands (Öffnen und Schließen) und des Nicht-Betriebszustands der ersten Einlassventile 68 und des zweiten Einlassventils 70 während des Betriebs der Verbrennungsmaschine 10 verändert wird. Darüber hinaus wird die Luftströmung von den Ansaugöffnungen 64a bis 64c in den Zylinder 62 gesteuert, indem gesteuert wird, ob ein Betrieb des ersten Einlassventils 68 und des zweiten Einlassventils 70 zugelassen wird. Auf diese Weise kann der Variationsbereich der Stärke der normalen Tumbleströmung noch leichter erweitert werden, im Vergleich zu einer Anordnung, welche ein Tumblesteuerungsventil verwendet, das im Abstand zu den Ansaugöffnungen ausgebildet ist.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist, wie in 2 gezeigt, der Durchmesser der mittleren Ansaugöffnung 64c (und des zweiten Einlassventils 70, welches die Ansaugöffnung 64c öffnet und schließt) kleiner als der Durchmesser der Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden (und die ersten Einlassventile 68a und 68b, welche die Ansaugöffnungen 64a und 64b öffnen und schließen). Die mittlere Ansaugöffnung 64c kann jedoch jeden Durchmesser aufweisen, welcher die oben beschriebene Anforderung erfüllt (dass die Fläche der mittleren Ansaugöffnung 64c kleiner als die Summe der Flächen der zwei Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden ist). Der Durchmesser der mittleren Ansaugöffnung 64c kann gleich dem Durchmesser der Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden sein. Die Auswahl des Durchmessers der mittleren Ansaugöffnung 64c und des Durchmessers der Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden ist einer der Anpassungsfaktoren zum Einstellen gewünschter In-Zylinder-Luftströmungscharakteristiken und gewünschten Strömungsratencharakteristiken. Die Höhe des ersten Maskierungsteils 84 und des zweiten Maskierungsteils 78 ist ebenso einer der Anpassungsfaktoren.
  • (Kurzfassung der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform)
  • Anschließend wird ein Verwendungsbeispiel der drei Antriebsmodi in der ersten Ausführungsform beschrieben werden. 6 ist ein Diagramm, welche Verwendungsbereiche der Antriebsmodi in der ersten Ausführungsform zeigt. Wie in 6 gezeigt ist, können Betriebsbereiche der Verbrennungsmaschine 10 auf Basis der Maschinenlast und der Drehzahl definiert werden. In jedem Betriebsbereich wird im Allgemeinen gemäß dieser Ausführungsform ein stöchiometrischer Brennvorgang, in dem ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, durchgeführt.
  • Wie in 6 gezeigt ist, wird in dieser Ausführungsform angenommen, das eine Nieder- oder Mediumdrehzahl und ein Mediumlastbereich ein EGR-Bereich ist, in dem das EGR-Gas eingeleitet wird. Wenn der Betrag des EGR-Gases in dem Zylinder 62 steigt, verbessert sich der Effekt des Verbesserns der Kraftstoffeffizienz. Wenn das EGR-Gas eingeleitet wird, verringert sich jedoch die Brenngeschwindigkeit. Um die Brenngeschwindigkeit in einem geeigneten Bereich zu halten, während ein großer Betrag von EGR-Gas eingeleitet wird, ist es günstig, die Tumbleströmung zu verstärken. In dem EGR-Bereich wird daher der Zwei-Ventil-Antriebsmodus als geeignet eingestuft.
  • Ein nieder Drehzahl und Hochlastbereich enthält einen Klopfbereich, in dem ein starkes Klopfen auftreten kann oder die Klopfhäufigkeit steigt. Ein Erhöhen der Brenngeschwindigkeit durch ein Verstärken der Tumbleströmung ist effektiv, um die Wahrscheinlichkeit oder Häufigkeit zu verringern, mit der ein Klopfen auftritt. Daher ist der Zwei-Ventil-Antriebsmodus in dem Klopfbereich als geeignet eingestuft.
  • Ein Verstärken der Tumbleströmung weist zudem einen positiven Effekt auf, bei welchem ein Vermischen der Luft und des Kraftstoffs in einem Hoch-Drehzahlbereich (insbesondere einem Hochdrehzahl- und Hochlastbereich) verstärkt wird. In dem Hoch-Drehzahlbereich ist es jedoch eher notwendig, den Strömungskoeffizienten der ersten Abzweigkanäle 74 und des zweiten Abzweigkanals 76 zu verstärken (d.h., die Strömung der Ansaugluft zu fördern) als die Tumbleströmung zu verstärken. Wenn die Tumbleströmung übermäßig stark in dem Hoch-Drehzahlbereich ist, kann zudem ein Entladungsfunken von der Zündkerze 58 erfolgen und eine Fehlzündung auftreten. Daher wird der Drei-Ventil-Antriebsmodus in dem Hoch-Drehzahlbereich als geeignet eingestuft.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird daher die variable Einlassventilvorrichtung 60 gesteuert, so dass der Zwei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird, wenn die Drehzahl gleich oder niedriger als ein vordefinierter Grenzwert Neth ist und der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird, wenn die Drehzahl höher als der Grenzwert Neth ist. Wie in 6 gezeigt ist, wird eine Drehzahl als oberer Grenzwert Neth verwendet, die höher als beide oberen Grenzwerte der Drehzahl in dem EGR-Bereich und dem Klopfbereich ist.
  • Bei der Verbrennungsmaschine 10 wird angenommen, dass ein Schichtladebrennbetrieb in einer Startphase durchgeführt wird (noch genauer, über eine vordefinierte Anzahl von Zyklen, welche mit einer initialen Zündzyklus unmittelbar nach dem Starten der Maschine beginnen). Der Prozess des Ausbildens des Schicht-Luft-Kraftstoffgemisches, welches in der Verbrennungsmaschine 10 verwendet wird, beinhaltet ein Sammeln eines Teils des von dem Kraftstoffeinspritzventil 56 eingespritzten Kraftstoffs in der Nähe der Zündkerze 58 ohne dabei die In-Zylinder-Luftströmung positiv zu verwenden, wodruch ein Luft-Kraftstoffgemisch erzeugt wird, dessen Kraftstoffkonzentration zu dem Zündzeitpunkt in der Nähe der Zündkerze 58 höher ist als in dem Umgebungsbereich derselben. D.h. der sogenannte Sprüh-Leitprozess wird verwendet. Falls der Sprüh-Leitprozess verwendet wird, ist es günstig, eine Erzeugung der normalen Tumbleströmung zu verringern, da eine starke Tumbleströmung eine Vermischung des Kraftstoffs übermäßig fördert. In der hierin bezogenen Startphase wird daher der Ein-Ventil-Antriebsmodus als geeignet eingestuft. Gemäß dieser Ausführungsform wird daher in der Startphase die variable Einlassventilvorrichtung 60 derart gesteuert, so dass der Ein-Ventil-Antriebsmodus eher als der Zwei-Ventil-Antriebsmodus oder der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird.
  • (Genauer Prozess gemäß der ersten Ausführungsform)
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zeigt, welcher durch die ECU 50 zuerst in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Das in 7 gezeigte Programm wird zu vordefinierten Steuerphasen wiederholt, nachdem die Verbrennungsmaschine 10 den Betrieb beginnt.
  • In dem in 7 gezeigten Programm bestimmt die ECU 50, ob gerade die Startphase vorliegt bzw. ob es während der Startphase ist (Schritt 100). Noch genauer bestimmt die ECU 50, ob gerade eine vordefinierte Anzahl von Zyklen, welche mit dem initialen Zündzyklus beginnt, vorliegt. Falls die ECU 50 bestimmt, dass die Startphase vorliegt, steuert die ECU 50 die variable Einlassventilsteuerung 60, so dass der Ein-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird (Schritt 102). Die vordefinierte Anzahl von Zyklen, welche als die Startphase eingestuft werden, kann mehrere mit dem initialen Zündzyklus beginnende Zyklen sein oder kann eine Aufwärmphase der Verbrennungsmaschine 10 enthalten, nachdem der Start der Verbrennungsmaschine 10 abgeschlossen ist.
  • Wenn die ECU 50 bestimmt, dass die Startphase nicht vorliegt, bestimmt die ECU 50 auf der anderen Seite, ob die aktuelle Drehzahl, die mit dem Kurbelwinkelsensor 52 erfasst wird, höher als der oben beschriebene Grenzwert Neth ist (Schritt 104). Wenn die ECU 50 bestimmt, dass die Drehzahl höher als der Grenzwert Neth ist, steuert die ECU 50 die variable Einlassventilvorrichtung 60, so dass der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird (Schritt 106). Wenn die ECU 50 auf der anderen Seite bestimmt, dass die Drehzahl gleich oder niedriger als der Grenzwert Neth ist, steuert die ECU 50 die variable Einlassventilvorrichtung 60, so dass der Zwei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird (Schritt 108).
  • Gemäß des in 7 gezeigten Programms, wird, abgesehen von der in dem Prozess aus Schritt 100 bestimmten Startphase, der Zwei-Ventil-Antriebsmodus oder der Drei-Ventil-Antriebsmodus gemäß der Drehzahl ausgewählt. In dem Hoch-Drehzahlbereich, in dem die Drehzahl höher als der Grenzwert Neth ist, wird der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt. Auf diese Weise kann eine hohe Strömungsrate, welche für den Hoch-Drehzahlbereich geeignet ist, in dem einem Erhöhen des Strömungskoeffizienten der ersten Abzweigkanäle 74 und dem zweiten Abzweigkanal 76 eine höhere Priorität als einem Verstärken der normalen Tumbleströmung gegeben wird, erreicht werden, während die normale Tumbleströmung in geeigneter Weise im Vergleich zu der normalen Tumbleströmung in dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus abgeschwächt wird. Der Druckverlust kann daher reduziert werden, während die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens einer Fehlzündung aufgrund eines Entladefunkens verringert wird.
  • Gemäß des oben beschriebenen Programms wird in dem Nieder- oder Medium-Drehzahlbereich, in dem die Drehzahl gleich oder niedriger dem Grenzwert Neth ist (d.h., der Drehzahlbereich, welcher den EGR-Bereich und den oben beschriebenen Klopfbereich enthält), der Zwei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt. Eine hohe Tumbleströmung, welche für den EGR-Bereich geeignet ist, in dem ein Verstärken der normalen Tumbleströmung benötigt wird, um eine geeignete Brenngeschwindigkeit sicherzustellen, kann erreicht werden. Der Effekt des Verbesserns der Kraftstoffeffizienz durch ein Einleiten eines großen Betrags von EGR-Gas kann in geeigneter Weise erreicht werden. Eine hohe Tumbleströmung, welche für den Klopfbereich geeignet ist, in dem ein Verstärken der normalen Tumbleströmung benötigt wird, um die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines Klopfens zu verringern, kann zudem erreicht werden. Die Möglichkeit eines Auftretens eines Klopfens kann daher in geeigneter Weise verringert werden.
  • Gemäß des oben beschriebenen Programms wird in der Startphase, in dem der Schichtladebrennbetrieb, auf Basis des Sprühleitprozesses durchgeführt wird, der Ein-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt werden. Daher kann eine niedrige Rate des In-Zylinder-Gases, welche für die Startphase geeignet ist, in welcher eine Verringerung der Erzeugung der normalen Tumbleströmung benötigt wird, um eine übermäßige Vermischung des eingespritzten Kraftstoffs zu verhindern, erreicht werden. Der Schichtladebrennbetrieb kann daher zufriedenstellend durchgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben ist, kann mit der Konfiguration und Steuerung der Verbrennungsmaschine 10 gemäß dieser Ausführungsform, die Anforderung zum Steuern der Stärke der Tumbleströmung in Abhängigkeit der Betriebsbedingung der Verbrennungsmaschine 10 erfüllt werden, ohne von einem Tumblesteuerventil abhängig zu sein.
  • In der ersten Ausführungsform wird ein Wechsel bzw. Schalten zwischen dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus und dem Drei-Ventil-Antriebsmodus auf Basis beispielsweise nur der Drehzahl durchgeführt. Ein Schalten zwischen dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus und dem Drei-Ventil-Antriebsmodus kann jedoch alternativ in der Weise durchgeführt werden, die nachfolgend mit Bezug auf 8 beispielsweise beschrieben ist.
  • 8 ist ein Diagramm, das ein anderes Beispiel zum Einstellen von Verwendungsbereichen des Zwei-Ventil-Antriebsmodus und des Drei-Ventil-Antriebsmodus zeigt. Das in 8 gezeigte Einstellen von Verwendungsbereichen unterscheidet sich von dem in 6 gezeigten Einstellen darin, dass der Hoch-Drehzahlbereich, in dem der Drei-Ventil-Antriebsmodus verwendet wird, auf einen Betriebsbereich beschränkt ist, in dem die Drehzahl höher als der Grenzwert Neth ist und die Maschinenlast höher als ein Grenzwert KLth1 ist (d.h., einem Teil des Hoch-Drehzahlbereichs an der Hochlastseite). Wie bei dem Einstellen in 8 gezeigt ist, kann ein Schalten zwischen dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus und dem Drei-Ventil-Antriebsmodus auf Basis der Drehzahl und der Maschinenlast durchgeführt werden. Dies trifft auf die nachfolgend beschriebene zweite Ausführungsform zu. Die Maschinenlast kann beispielsweise aus dem Ansaugluftbetrag und der Drehzahl berechnet werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Mit Bezug auf 9 wird anschließend eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die in 1 gezeigte Konfiguration als ein Beispiel der Konfiguration des Systems gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird.
  • [Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform]
  • (Kurzfassung der Steuerung gemäß der zweiten Ausführungsform)
  • 9 ist ein Diagramm, das Verwendungsbereich der in der zweiten Ausführungsform verwendeten Antriebsmodi zeigt. Diese Ausführungsform ist die gleiche wie die erste Ausführungsform darin, dass ein Auswählen aus dem Drei-Ventil-Antriebsmodus oder dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus auf Basis erfolgt, ob die Drehzahl höher als der Grenzwert Neth ist und der Ein-Ventil-Antriebsmodus in der Startphase ausgewählt wird. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass der Nieder- oder Mediumdrehzahl und Mediumlastbereich nicht der EGR-Bereich ist, sondern ein Magerverbrennungsbereich. In dem Magerverbrennungsbereich wird ein Magerverbrennungsbetrieb mit einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis durchgeführt, das höher als das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis ist, das als ein Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis verwendet wird. In dem anderen Betriebsbereich als dem Magerverbrennungsbereich wird im Allgemeinen der stöchiometrische Brennvorgang durchgeführt.
  • Der Effekt des Verbesserns der Kraftstoffeffizienz kann verbessert werden, indem ein signifikant mageres Soll-Kraftstoffverhältnis in dem Magerverbrennungsbetrieb bzw. Magerbrennbetrieb eingestellt wird. Wie bei dem Beispiel zum Einleiten des EGR-Gases, wird jedoch die Brenngeschwindigkeit in dem Magerverbrennungsbetrieb langsamer als in dem stöchiometrischen Brennbetrieb. Um die Brenngeschwindigkeit in einem geeigneten Bereich zu halten, während ein signifikant mageres Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt wird, ist es günstig, die Tumbleströmung zu verstärken. In dem Magerbrennbereich wird daher der Zwei-Ventil-Antriebsmodus als geeignet eingestuft.
  • (Genauer Prozess gemäß der zweiten Ausführungsform)
  • In dem Beispiel von in 9 gezeigten Verwendungsbereichen fällt der Magerbrennbereich in den Nieder- oder Medium-Drehzahlbereich, in dem die Drehzahl gleich oder niedriger als der Grenzwert Neth ist. Gemäß dieser Ausführungsform, in welcher der Magerbrennbetrieb verwendet wird, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, können daher wieder geeignete In-Zylinder-Luftströmungscharakteristiken und geeignete Strömungsratencharakteristiken, welche für jede Betriebsbedingung passend sind, durch die ECU 50 erreicht werden, die ein Programm durchführt, das zu dem Programm gemäß der in 7 gezeigten ersten Ausführungsform ähnlich ist.
  • Dritte Ausführungsform
  • Anschließend wird mit Bezug auf die 10 bis 13 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
  • [Beschreibung der Konfiguration des Systems gemäß der dritten Ausführungsform]
  • Eine Verbrennungsmaschine 100 gemäß dieser Ausführungsform entspricht der Verbrennungsmaschine 10 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform außer, dass die Verbrennungsmaschine 100 eine variable Einlassventilvorrichtung 102 anstatt der variablen Einlassventilvorrichtung 60 enthält. Die variable Einlassventilvorrichtung 102 ist eine bekannte Vorrichtung, welche die ersten Einlassventile 68 und das zweite Einlassventil 70 elektromagnetisch antreibt. 10 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration der variablen Einlassventilvorrichtung 102 zeigt. Obwohl 10 einen Antriebsmechanismus für das erste Einlassventil 68a zeigt, weist die variable Einlassventilvorrichtung 102 einen ähnlichen Antriebsmechanismus auch für jeden der anderen ersten Einlassventils 68b und zweiten Einlassventils 70 auf.
  • Wie in 10 gezeigt ist, enthält die variable Einlassventilvorrichtung 102 auch einen Läufer 104, der an einer Ventilwelle des ersten Einlassventils 68a befestigt ist, und einem Paar von Elektromagneten 106 und 108, die in einem vordefinierten Abstand zueinander mit dem Läufer 104 dazwischen angeordnet sind. Der vordefinierte Abstand entspricht einem maximalen Hubbetrag (d.h., einem Spitzenwert des Hubbetrag in einem Hubbetrieb) des ersten Einlassventils 68a. Das Paar von Elektromagneten 106 und 108 ist elektrisch mit einer elektrischen Antriebseinheit (EDU) 110 verbunden. Die EDU 110 steuert die Energieversorgung der Elektromagneten 106 und 108 gemäß eines Befehls von der ECU 50. Das erste Einlassventil 68a wird durch ein Paar von Federn 112 und 114 gestellt, um jeweils geöffnet und geschlossen zu werden.
  • Mit der wie oben beschriebenen variablen Einlassventilvorrichtung 102 kann durch ein Steuern der Energieversorgung des Paar aus Elektromagneten 106 und 108, der Läufer 104 vor und zurück zwischen den Elektromagneten 106 und 108 bewegt werden, um das Einlassventil 68 oder 70 zu öffnen und zu schließen. Das erste Einlassventil 68a kann durch die Energieversorgung des Elektromagneten 106 geschlossen werden, während keine Energieversorgung des Elektromagneten 108 stattfindet und das erste Einlassventil 68a kann in dem geschlossenen Zustand gehalten werden, indem die Energieversorgung des Elektromagneten 106 aufrechterhalten bleibt. Auf der anderen Seite kann das Einlassventil 68 oder 70 geöffnet werden, indem der Elektromagnet 108 mit Energie versorgt wird, während keine Energieversorgung des Elektromagneten 106 stattfindet, und das Einlassventil kann in dem offenen Zustand gehalten werden, indem die Energieversorgung des Elektromagneten 108 aufrechterhalten bleibt. Die Steuerung des Öffnens und die Steuerung des Schließens des Einlassventils 68 oder 70 kann abwechselnd gesteuert werden, indem die Energieversorgung der Elektromagneten 106 und 108 gesteuert wird. Der Betriebswinkel (die Länge der Kurbelwinkelphase für welche das Ventil offen ist) kann kontinuierliche nach Bedarf gesteuert werden und die Möglichkeit bzw. Fähigkeit den Betrieb des Einlassventils 68 oder 70 zu stoppen, kann auch erreicht werden.
  • [Steuerung gemäß der dritten Ausführungsform]
  • (Kurzfassung der Steuerung gemäß der dritten Ausführungsform)
  • 11 ist ein Diagramm, das Verwendungsbereiche der Antriebsmodi nach einer dritten Ausführungsform darstellt. Diese Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform darin, dass in der Startphase der Ein-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird jedoch die Auswahl des Drei-Ventil-Antriebsmodus oder des Zwei-Ventil-Antriebsmodus auf Basis von nicht nur der Drehzahl sondern auch der Maschinenlast getroffen. In jedem Betriebsbereich wird gemäß dieser Ausführungsform im Allgemeinen der stöchiometrische Brennbetrieb durchgeführt.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird, wie in 11 gezeigt ist, in den Nieder- oder Mediumdrehzahl und Medium-Lastbereich ein Atkinson-Zyklus auf Basis eines späten Schließens des ersten Einlassventils 68 und des zweiten Einlassventils 70 verwendet (siehe 12A bis 12D, welche später beschrieben werden). In einem Betriebsbereich, in dem der Atkinson-Zyklus verwendet wird (siehe einen „Atkinsonbereich“) ist es günstig, dass die ersten Abzweigkanäle 74 und der zweite Abzweigkanal 76 durch eine hohe Strömungsrate charakterisiert sind, so dass ein Pumpverlust verringert wird. Daher wird in dem Atkinsonbereich ein Drei-Ventil-Antriebsmodus, welcher ein spätes Ventilschließen beinhaltet, als geeignet eingestuft.
  • Wenn die Drehzahl höher als der Grenzwert Neth ist, wird gemäß dieser Ausführungsform der Drei-Ventil-Antriebsmodus (welcher kein spätes Ventilschließen enthält) wie in der ersten und zweiten Ausführungsform ausgewählt. Selbst wenn die Drehzahl gleich oder niedriger als der Grenzwert Neth ist, wird, wenn die Drehzahl gleich oder niedriger einem Grenzwert KLth2 ist, der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt, welcher ein spätes Ventilschließen enthält. Wenn die Drehzahl gleich oder niedriger als der Grenzwert Neth ist, und die Maschinenlast höher als der Grenzwert KLth2 ist, wird der Zwei-Ventil-Antriebsmodus wie in der ersten und zweiten Ausführungsform ausgewählt.
  • Für den Grenzwert KLth2 wird ein Wert der Maschinenlast zwischen dem Klopfbereich an der Hochlastseite und dem Atkinsonbereich an der Niederlastseite in dem Nieder- oder Mediumdrehzahlbereich verwendet, in dem die Drehzahl gleich oder niedriger dem Grenzwert Neth ist. Obwohl hier ein Festwert als der Grenzwert KLth2 verwendet wird, der unabhängig von der Drehzahl ist, kann der Grenzwert KLth2 auch eine Variable sein, die sich mit der Drehzahl ändert.
  • 12A bis 12D zeigen Ventilhubkurven zum Darstellen verschiedener Antriebsmodi der Einlassventile 68a, 68b und 70, welche durch die variable Einlassventilvorrichtung 102 gemäß der dritten Ausführungsform erreicht werden. Die in 12A bis 12C dargestellten Antriebsmodi sind jenen der in 5a bis 5C dargestellten Antriebsmodi ähnlich und können durch die wie nachfolgend beschrieben konfigurierte variable Einlassventilvorrichtung 102 erreicht werden. Der in 12D gezeigte variable Drei-Ventil-Antriebsmodus enthält ein spätes Schließen der Einlassventile 68 und 70. In diesem Drei-Ventil-Antriebsmodus wird der Zeitpunkt des Schließens der Einlassventile 68 und 70 um eine Kurbelwinkelphase nach hinten verschoben, die benötigt wird, um den Atkinson-Zyklus effektiv im Vergleich zu der Ventilhubkurve zu erreichen, in dem kein spätes Ventilschließen enthalten ist (durch die gestrichelte Linie dargestellt). Die variable Einlassventilvorrichtung der Verbrennungsmaschine 100 gemäß dieser Ausführungsform ist nicht auf die variable Einlassventilvorrichtung 102 des elektromagnetischen Antriebstyp beschränkt, solange die Vorrichtung in den in 12A bis 12D dargestellten Antriebsmodi betrieben werden kann und daher kann irgendeine bekannte mechanische variable Ventilvorrichtung verwendet werden.
  • (Genauer Prozess gemäß der dritten Ausführungsform)
  • 13 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess darstellt, der durch die ECU 50 der dritten Ausführungsform durchgeführt wird. Die Prozesse aus Schritt 100 und 104 des in 13 dargestellten Programms, sind die gleichen wie jene gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • Wenn die ECU 50 in Schritt 100 in diesem Programm bestimmt, dass gerade die Startphase vorliegt, steuert die ECU 50 die variable Einlassventilvorrichtung 102, so dass der Ein-Ventil-Antriebsmodus (Schritt 200) ausgewählt wird. Wenn die ECU 50 in Schritt 104 bestimmt, dass die Drehzahl höher als der Grenzwert Neth ist, steuert die ECU 50 die variable Einlassventilvorrichtung 102, so dass der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird, der kein spätes Schließen der Einlassventile 68 und 70 enthält (Schritt 202).
  • Wenn die ECU 50 bestimmt, dass die Drehzahl gleich oder niedriger dem Grenzwert Neth ist, bestimmt die ECU 50, im Gegensatz zu dem in 7 gezeigten Programm, ob die aktuelle Maschinenlast gleich oder niedriger dem oben beschriebenen Grenzwert KLth2 ist (Schritt 204).
  • Wenn die ECU 50 in Schritt 204 bestimmt, dass die Maschinenlast gleich oder niedriger dem Grenzwert KLth2 ist, steuert die ECU 50 die variable Einlassventilvorrichtung 102, so dass der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird, der ein spätes Schließen der Einlassventile 68 und 70 enthält (Schritt 206). Wenn die ECU 50 bestimmt, dass die Maschinenlast höher als der Grenzwert KLth2 ist, steuert die ECU 50 die variable Einlassventilvorrichtung 102, so dass der Zwei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird (Schritt 208).
  • Gemäß dem in 13 gezeigten oben beschriebenen Programm wird in den Nieder- oder Mediumdrehzahl und Medium-Lastbereich (d.h., dem Atkinsonbereich), der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt, der für den Atkinson-Zyklus geeignet ist, der auf einem späten Schließen der Einlassventile 68 und 70 basiert. Daher kann die Kraftstoffeffizienz durch Verwenden des Atkinson-Zyklus verbessert werden, während der Effekt des Reduzierens des Pumpverlustes verstärkt wird. In dem Hoch-Drehzahlbereich und dem Klopfbereich, welcher ein andere als der Atkinsonbereich ist, und während der Startphase, können die gleichen Effekte wie jene in der ersten Ausführungsform erreicht werden.
  • Gemäß der dritten Ausführungsform wird der Atkinson-Zyklus mit einem Verzögern des Zeitpunkts des Schließens der Einlassventile 68 und 70 erreicht. Als Alternative kann jedoch der Atkinson-Zyklus erreicht werden, indem der Zeitpunkt des Schließens der Einlassventile 68 und 70 vorverlegt wird. Darüber hinaus kann der Atkinson-Zyklus auch erreicht werden, indem der Zeitpunkt des Schließens von einem der ersten Einlassventile 68 und zweiten Einlassventile 70 verzögert oder vorverlegt wird, eher als indem der Zeitpunkt des Schließens von sowohl den ersten Einlassventilen 68 und dem zweiten Einlassventil 70 verzögert oder vorverlegt wird.
  • [Modifikationen der erste bis dritten Ausführungsform]
  • In der ersten bis dritten Ausführungsform, welche oben beschrieben sind, sind zur Unterstützung der Erzeugung der gewünschten In-Zylinder-Luftströmung, die Maskierungsteile (das erste Maskierungsteil 84 und das zweite Maskierungsteil 78) um die Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden und der mittleren Ansaugöffnung 64c ausgebildet, wie in 2 gezeigt ist. Als Alternative können die Maskierungsteile beispielsweise in der in 14A und 14B gezeigten Weise ausgebildet sein.
  • 14A und 14B zeigen weitere Beispiele der Maskierungsteile. In dem in 14A gezeigten Beispiel sind die zweiten Maskierungsteile 78 um die Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden nicht an der oberen Brennkammerfläche 116a ausgebildet und nur das erste Maskierungsteil 84 um die mittlere Ansaugöffnung 64c ist ausgebildet. Die in 14A gezeigte Konfiguration kann angepasst werden, wenn die gewünschte normale Tumbleströmung erzeugt werden kann, indem das Design der ersten Abzweigkanäle 74 (in 14A nicht dargestellt) in geeigneter Weise angepasst wird ohne die zweiten Maskierungsteile 78 zu verwenden.
  • In dem in 14B gezeigten Beispiel sind die zweiten Maskierungsteile 78 (78a und 78b) um die Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden an der oberen Brennkammerfläche 116a ausgebildet und das erste Maskierungsteil 84 um die mittlere Ansaugöffnung 64c ist nicht ausgebildet. Die in 14B gezeigte Konfiguration kann angepasst werden, wenn die gewünschte In-Zylinder-Luftströmung erzeugt werden kann, indem der zweite Abzweigkanal 76 (in 14B nicht dargestellt) in geeigneter Weise konstruiert wird ohne das erste Maskierungsteil 84 zu verwenden. Wenn eine Tumbleströmung beispielsweise in der entgegengesetzten Richtung zu der normalen in 3A gezeigten Tumbleströmung erzeugt wird (d.h., eine Umkehr-Tumbleströmung, welche an der Ansaugseite bzw. Einlassseite sinkt und an der Auslassseite steigt), indem der zweite Abzweigkanal 76 in geeigneter Weise konstruiert ist, kann das erste Maskierungsteil 84 weggelassen werden. Wenn die ersten Abzweigkanäle 74 und der zweite Abzweigkanal 76 nicht durch ein Maskierungsteil unterstützt werden müssen, um die gewünschte In-Zylinder-Luftströmung zu erzeugen, können im Gegensatz zu den in 14A und 14B gezeigten Beispielen, sowohl das erste Maskierungsteil 84 und die zweiten Maskierungsteile 78 weggelassen werden.
  • In der ersten bis dritten oben beschriebenen Ausführungsform wird, wie in 5A bis 5C oder 12A bis 12D gezeigt ist, der Ventilbetrieb zwischen dem Zustand geschalten, in dem das Einlassventil 68 oder 70 normal geöffnet und geschlossen wird und dem Zustand, in dem das Einlassventil 68 oder 70 nicht betrieben wird. Als Alternative kann der Ventilbetrieb in der Steuerung der In-Zylinder-Luftströmung gemäß der vorliegenden Erfindung wie in 15A bis 15C oder 16A bis 16C dargestellt ist, wie nachfolgend beschrieben, geschalten werden.
  • 15A bis 15C zeigen Ventilhubkurven zum Darstellen eines anderen Beispiels von Antriebsmodi der Einlassventile 68a, 68b und 70. Der in 15C gezeigte Antriebsmodus (welcher einem „ersten Antriebsmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht) ist der gleiche wie der oben beschrieben Drei-Ventil-Antriebsmodus.
  • In dem in 15A gezeigten Antriebsmodus (welcher einem „dritten Antriebsmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht), wird das zweite Einlassventil 70 an der Mitte in der gleichen Weise wie in dem ersten Antriebsmodus geöffnet und geschlossen und die ersten Einlassventile 68 an den gegenüberliegenden Enden werden mit einem Hubbetrag geöffnet und geschlossen, der kleiner als der Hubbetrag der ersten Einlassventile 68 in dem ersten Antriebsmodus ist. Der dritte Antriebsmodus kann alternativ zu dem oben beschriebenen Ein-Ventil-Antriebsmodus sein.
  • In dem in 15B gezeigten Antriebsmodus (welcher einem „zweiten Antriebsmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht), werden die ersten Einlassventile 68 an den gegenüberliegenden Enden in der gleichen Weise wie in dem ersten Antriebsmodus geöffnet und geschlossen und das zweite Einlassventil 70 an der Mitte wird mit einem Hubbetrag geöffnet und geschlossen, welcher kleiner als der Hubbetrag des zweiten Einlassventils 70 in dem ersten Antriebsmodus ist. Der zweite Antriebsmodus kann alternativ zu dem oben beschriebenen Zwei-Ventil-Antriebsmodus sein.
  • Eine variable Einlassventilvorrichtung, welche die in 15A bis 15C gezeigten Antriebsmodi erreicht, kann beispielsweise wie nachfolgend beschrieben konfiguriert sein. D.h., die zweiten Nocken 90, welche Null-Hub-Nocken sind, der variablen Einlassventilvorrichtung 60 können durch zweite Nocken ersetzt werden, welche ein Profil aufweisen, das einen Hubbetrag aufweist, der kleiner als der Hubbetrag gemäß dem Profil der ersten Nocken 88 ist, wie in 15A und 15B gezeigt ist.
  • 16A bis 16C zeigen Ventilhubkurven zum Darstellen eines anderen Beispiels von Antriebsmodi der Einlassventile 68a, 68b und 70. Der in 16C gezeigte Antriebsmodus (welcher dem „ersten Antriebsmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht) ist der gleiche wie der oben beschrieben Drei-Ventil-Antriebsmodus.
  • In dem in 16A gezeigten Antriebsmodus (welcher dem „dritten Antriebsmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht), wird das zweite Einlassventil 70 an der Mitte in der gleichen Weise wie in dem ersten Antriebsmodus geöffnet und geschlossen werden und die ersten Einlassventile 68 an den gegenüberliegenden Enden werden mit einem Betriebswinkel geöffnet und geschlossen, der kleiner als der Betriebswinkel der ersten Einlassventile 68 in dem ersten Antriebsmodus ist. Der dritte Antriebsmodus kann alternativ zu dem oben beschriebenen Ein-Ventil-Antriebsmodus sein.
  • In dem in 16B gezeigten Antriebsmodus (welcher dem „zweiten Antriebsmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht) werden die ersten Einlassventile 68 an den gegenüberliegenden Enden in der gleichen Weise wie in dem ersten Antriebsmodus geöffnet und geschlossen und das zweite Einlassventil 70 an der Mitte wird mit einem Betriebswinkel geöffnet und geschlossen, welcher kleiner als der Betriebswinkel des zweiten Einlassventils 70 in dem ersten Antriebsmodus ist. Der zweite Antriebsmodus kann alternativ zu dem oben beschriebenen Zwei-Ventil-Antriebsmodus sein.
  • Wie in den in 15A bis 15C gezeigten Beispielen kann eine variable Einlassventilvorrichtung, welche die in 16A bis 16C gezeigten Antriebsmodi erreicht, beispielsweise wie nachfolgende beschrieben konfiguriert sein. D.h., die zweiten Nocken 90, welche Null-Hub-Nocken sind, der oben beschriebenen variablen Einlassventilvorrichtung 60, kann durch die zweiten Nocken ersetzt werden, welche ein Profil aufweisen, das einen Betriebswinkel ausbildet, der kleiner als der Betriebswinkel gemäß dem Profil der ersten Nocken 88, wie in 16A und 16B gezeigt, ist.
  • Wie in dem in 15A bis 15C oder 16A bis 16C gezeigten Beispiel kann die Stärke der normalen Tumbleströmung in jedem Antriebsmodus gesteuert werden, indem der Hubbetrag oder Betriebswinkel des Einlassventils 68 oder 70, deren Hubbetrag oder Betriebswinkel kleiner eingestellt ist, verwendet wird. Wenn darüber hinaus die variable Einlassventilvorrichtung, welche in dieser Steuerung verwendet wird, den Hubbetrag oder Betriebswinkel des Einlassventils 68 oder 70 kontinuierlich ändern kann, dessen Hubbetrag oder Betriebswinkel kleiner eingestellt ist, kann die Stärke der normalen Tumbleströmung kontinuierlich in dem dritten oder zweiten Antriebsmodus eingestellt werden, indem der Hubbetrag oder Betriebswinkel kontinuierlich geändert wird. Darüber hinaus kann, im Gegensatz zu dem in 16A bis 16C gezeigten Beispiel, in Abhängigkeit der Konfiguration der variablen Einlassventilvorrichtung, welche verwendet wird, um den kleineren Betriebswinkel zu erreichen, nur der Betriebswinkel verringert werden, während der Hubbetrag unverändert bleibt.
  • In der in 2 gezeigten dritten Ausführungsform sind beispielsweise die drei Ansaugöffnungen 64a, 64b und 64c entlang einer Kurve bzw. Bogen um die Achse des Zylinders angeordnet. Die Anordnung der drei Ansaugöffnungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt und die drei Ansaugöffnungen können beispielsweise wie nachfolgend mit Bezug auf 17A und 17B beschrieben, angeordnet sein.
  • 17A und 17B zeigen weitere Beispiele der Anordnung der drei Ansaugöffnungen 64a, 64b und 64c. In der in 17A gezeigten Anordnung sind die drei Ansaugöffnungen 64a, 64b und 64c linear in einer oberen Brennkammerfläche 120a ausgebildet. In dem in 17B gezeigten Anordnungsbeispiel sind die drei Ansaugöffnungen 64a, 64b und 64c in einer oberen Brennkammerfläche 122a entlang eines Bogens ausgebildet, welcher umgekehrt zu dem Bogen in dem in 2 gezeigten Beispiel ist. D.h., die mittlere Ansaugöffnung 64c ist näher an dem Zentrum der Brennkammer als die Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden.
  • Vierte Ausführungsform
  • Anschließend wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 18 bis 22 beschrieben werden. In der nachfolgenden Beschreibung wird die in 1 gezeigte Konfiguration als ein Beispiel der Konfiguration eines Systems gemäß der vierten Ausführungsform verwendet. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von den ersten und zweiten Ausführungsformen darin, dass der erste Nocken 88c, welcher das zweite Einlassventil 70 antreibt, ein Profil aufweist, das später mit Bezug auf 19 beschrieben wird.
  • [Problem beim Ausführen der Spülfördersteuerung]
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird eine Spülfördersteuerung durchgeführt, um das In-Zylinder-Restgas zu verringern, um die Ladeeffizienz der Ansaugluft zu verbessern und die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines Klopfens in dem Hochlastbereich zu verringern. Die Verbrennungsmaschine 10 ist ein Kompressormotor und der Ansaugluftdruck ist höher als der Abgasdruck in dem Betriebsbereich an der Hochlastseite. In der Spülfördersteuerung wird eine Ventilüberlappungsphase eingestellt, in welcher die Phase, in welcher das Einlassventil offen ist und die Phase, in welcher das Auslassventil 72 offen ist, sich überschneiden, so dass in der Nähe des oberen Auslasstotpunkts eine Betriebsbedingung herrscht, in der der Ansaugluftdruck höher als der Abgasdruck ist. Ob das erste Einlassventil 68 oder das zweite Einlassventil 70 verwendet wird, um die Ventilüberlappungsphase einzustellen, ist eine Charakteristik dieser Ausführungsform und wird mit Bezug auf 19 später beschrieben werden.
  • In der oben beschrieben Spülfördersteuerung kann das In-Zylinder-Restgas aus dem Zylinder 62 in Richtung des Auslasskanals 14 durch die Ansaugluft mit einem hohen Druck von dem Ansaugkanal 12 in der Ventilüberlappungsphase gespült werden. Selbst in einem Saugmotor, wie mit der Verbrennungsmaschine 10, kann eine Spülförderung erreicht werden, indem eine Ansaug- und Auslass-Pulsation verwendet wird. Daher kann die Spülfördersteuerung auch in dem Saugmotor durchgeführt werden.
  • 18 ist ein Diagramm, das eine gemeinsame Konfiguration eines Zylinders und seiner Umgebung einer Verbrennungsmaschine zur Darstellung eines Problems beim Ausführen der Spülfördersteuerung zeigt. Wenn die Spülfördersteuerung durchgeführt wird, wie durch das Symbol „F1“ in 18 gezeigt, neigt ein Großteil der Ansaugluft (Frischluft), welche in den Zylinder über die Ansaugöffnung strömt, dazu zu der Auslassöffnung entlang des kürzesten Wegs zu strömen, welche am nächsten an der Ansaugöffnung liegt. Wenn die Spülfördersteuerung daher durchgeführt wird, tritt ein Blowby bzw. Vorbeiströmen der Frischluft von dem Ansaugkanal zu dem Auslasskanal wahrscheinlich auf. Der Blowby der Frischluft kann zu einer Verschlechterung der Ladeeffizienz von Ansaugluft führen. Zudem kann in Abhängigkeit von der Kraftstoffeinspritzung die Frischluft Kraftstoff enthalten, wodurch die Kraftstoffeffizienz sinkt. Wenn die normale Tumbleströmung in dem Zylinder erzeugt wird, wird darüber hinaus die Luftströmung von der Ansaugseite zu der Auslassseite in der Nähe der oberen Brennkammerfläche gefördert, so dass es wahrscheinlicher ist, dass ein Blowby der Frischluft auftritt. Wenn jedoch ein Maskierungsteil zwischen der Ansaugöffnung und der Auslassöffnung ausgebildet ist, um die Luftströmung F1 zu blockieren, wird eine Erzeugung der normalen Tumbleströmung beeinträchtigt.
  • Wie in 18 durch das Symbol „G“ gezeigt ist, bleibt zudem verbranntes Gas ohne ein Spülen wahrscheinlich an einer von der Luftströmung F1 entfernten Position (eine Position, die nahe der oberen Fläche des Kolbens ist und eine Position, die nahe der Wand der Zylinderbohrung ist).
  • [Wesentliche Hardware-Konfiguration, welche bei der vierten Ausführungsform zu vermerken ist]
  • (Konfiguration der variablen Einlassventilvorrichtung)
  • 19 zeigt Ventilhubkurven für die Einlassventile 68 und 70 und eine Ventilhubkurve für die Auslassventile 72, die durch das Profil der ersten Nocken 88a bis 88c erreicht werden, die in der dritten Ausführungsform verwendet werden.
  • Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten und zweiten Ausführungsform darin, dass das Profil des ersten Nocken 88c, welcher mit dem zweiten Einlassventil 70 an der Mitte verbunden ist, sich von dem Profil der ersten Nocken 88a und 88b unterscheidet, die mit den ersten Einlassventilen 68a und 68b an den gegenüberliegenden Enden verbunden sind. Noch genauer ist das Profil des ersten Nocken 88c derart konfiguriert, dass der Zeitpunkt des Schließens des zweiten Einlassventils 70 nach vorne in Bezug auf den Zeitpunkt des Öffnens des ersten Einlassventils 68 verschoben wird, das in der Nähe des oberen Auslasstotpunks geöffnet ist. Bei einer solchen Konfiguration gibt es eine Ventilüberlappungsphase zwischen dem zweiten Einlassventil 70 und dem Auslassventil 72 und keine Ventilüberlappungsphase zwischen dem ersten Einlassventil 68 und dem Auslassventil 72. Zudem wird bei einer solchen Konfiguration das erste Einlassventil 68 geöffnet nachdem das Auslassventil 72 geschlossen ist.
  • (Konfiguration der oberen Brennkammerfläche)
  • Die obere Fläche 62a der Verbrennungsmaschine 10 gemäß dieser Ausführungsform ist wie in 2 dargestellt konfiguriert. Bei einer solchen Konfiguration ist die mittlere Ansaugöffnung 64c von den drei Ansaugöffnungen 64a, 64b und 64c am weitesten von den Ansaugöffnungen 66 entfernt. Zudem ist das erste Maskierungsteil 84 an der oberen Fläche 62a in Form eines Vorsprungs, welcher die mittlere Ansaugöffnung 64c umgibt, an der Seite des Zentrums der Brennkammer in der Richtung D ausgebildet, die aus Sicht der oberen Fläche 62a senkrecht ist, gesehen von unten entlang der Achse des Zylinders, wie in 2 gezeigt ist.
  • [Steuerung gemäß der vierten Ausführungsform]
  • (Kurzfassung der Steuerung gemäß der vierten Ausführungsform)
  • 20 ist ein Diagramm, das Verwendungsbereich von Antriebsmodi gemäß der vierten Ausführungsform zeigt. Wie in 20 dargestellt, ist der Spülbereich, in dem die Spülfördersteuerung durchgeführt wird, ein Betriebsbereich an der Hochlastseite, wo der Ansaugluftdruck höher als der Abgasdruck aufgrund der Aufladung ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird in dem Spülbereich ebenso wie in dem Hochdrehzahlbereich der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt. Daher werden in dem Spülbereich die Ventilhubkurven, die in 19 gezeigt sind, verwendet.
  • Ein in 20 gezeigter Grenzwert KLth3 ist ein Wert der Maschinenlast zwischen dem Spülbereich an der Hochlastseite und dem EGR-Bereich an der Niederlastseite in dem Nieder- oder Medium-Drehzahlbereich, in dem die Drehzahl gleich oder niedriger dem Grenzwert Neth ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird in einem Betriebsbereich, in dem die Drehzahl gleich oder niedriger dem Grenzwert Neth ist und die Maschinenlast gleich oder niedriger dem Grenzwert KLth3 ist (einem Betriebsbereich, der den EGR-Bereich enthält), der Zwei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt.
  • (Genauer Prozess gemäß der zweiten Ausführungsform)
  • 21 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess darstellt, der durch die ECU 50 in der vierten Ausführungsform durchgeführt wird. Der Prozess in Schritt 100 bis 108 des in 21 gezeigten Programms ist der gleiche wie jener gemäß der ersten oben beschriebenen Ausführungsform und Beschreibungen dieser werden weggelassen oder vereinfacht.
  • Wenn die ECU 50 in Schritt 104 bestimmt, dass die Drehzahl gleich oder niedriger dem Grenzwert Neth ist, bestimmt in diesem Programm die ECU 50, ob die aktuelle Maschinenlast gleich oder niedriger dem Grenzwert KLth3 ist, der oben beschrieben ist, (Schritt 300). Wenn die ECU 50 bestimmt, dass die Maschinenlast gleich oder niedriger dem Grenzwert KLth3 ist, steuert die ECU 50 die variable Einlassventilvorrichtung 60, so dass der Zwei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird (Schritt 108).
  • Wenn die ECU 50 in Schritt 104 bestimmt, dass die Drehzahl höher als der Grenzwert Neth ist, oder wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt 300 negativ ist und daher die ECU 50 bestimmt, dass die Drehzahl gleich oder niedriger dem Grenzwert Neth ist und die Maschinenlast höher als der Grenzwert KLth3 ist, steuert die ECU 50 die variable Einlassventilvorrichtung 60, so dass der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt wird (Schritt 106).
  • Gemäß des in 21 gezeigten Programms, welches den Grenzwert Neth und KLth3 verwendet, welche wie in 20 dargestellt eingestellt werden, wird in dem Spülbereich der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgewählt. Gemäß dieser Ausführungsform weisen die ersten Nocken 88a bis 88b ein Profil entsprechend der in 19 gezeigten Ventilhubkurven auf. In der Spülfördersteuerung gibt es daher eine Ventilüberlappungsphase zwischen dem zweiten Einlassventil 70 und dem Auslassventil 72 und das erste Einlassventil 68 wird geöffnet nachdem das Auslassventil 72 geschlossen wird.
  • 22A und 22B sind Diagramme zum Darstellen einer Verringerung von Blowby von Frischluft und dem Erreichen einer effizienten Spülung durch die Steuerung gemäß der vierten Ausführungsform. Noch genauer ist 22A eine Ansicht der oberen Fläche 62a, gesehen von unten entlang der Achse des Zylinders, und 22B ist eine Ansicht der Brennkammer und ihrer Umgebung, gesehen von dem Pfeil H in 22A, welche das zweite Einlassventil 70 an der Ansaugseite und das Auslassventil 72 an der Auslassseite zeigt.
  • Gemäß der in 19 gezeigten Ventilhubkurven strömt in der Ventilüberlappungsphase (d.h., während des Spülens) die Ansaugluft in den Zylinder 62 über die Ansaugöffnung 64c, die mit dem zweiten Einlassventil 70 verbunden ist, welches gerade geöffnet wird und in einem geringen Hubzustand ist. Zu diesem Zeitpunkt strömt die Ansaugluft in den Zylinder 62 entlang des Außenumfangs der Brennkammer, wie durch die Symbole „G2“ und „G3“ in 22A und 22B gezeigt ist, da das erste Maskierungsteil 84 um die Ansaugöffnung 64c an der Seite ausgebildet ist, die näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt. Von den drei Ansaugöffnungen 64a, 64b und 64c ist die Ansaugöffnung 64c, die mit dem zweiten Einlassventil 70 ausgebildet ist, am weitesten von der Auslassöffnung 66 entfernt. Die ersten Einlassventile 68, welche die ersten Abzweigkanäle 74 öffnen und schließen, welche die normale Tumbleströmung erzeugen, welche ein Blowby der Frischluft während des Spülens fördern, sind während des Spülens geschlossen. Gemäß der Konfiguration und Steuerung gemäß dieser Ausführungsform kann daher ein Verringern von Blowby der Frischluft und ein effizientes Spülen wie oben beschrieben erreicht werden.
  • D.h., die Ansaugluft, welche in den Zylinder 62 über die Ansaugöffnung 64c während der Ventilüberlappungsphase strömt, ist weniger wahrscheinlich, entlang dem kürzesten Weg, welcher durch das Symbol „F1“ in 18 angezeigt ist, zu strömen. Daher kann ein Blowby der Frischluft effektiv reduziert werden. Wie durch die Ansaugluftströmungen „G2“ und „G3“ gezeigt ist, neigt die Ansaugluft, welche in den Zylinder 62 während der Ventilüberlappungsphase strömt, dazu, durch den Teil zu strömen, in dem das unverbrannte Gas häufig verbleibt, was durch das Symbol „G“ in 18 gekennzeichnet ist. Daher kann ein Auslassen (d.h. ein Spülen) des unverbrannten Gases von dem Zylinder 62 effektiv erreicht werden. Da es keinen Bedarf gibt, ein Maskierungsteil auszubilden, um ein Blowby der Frischluft zwischen den Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden und den Auslassöffnungen 66 zu verringern, kann ein Blowby der Frischluft reduziert werden ohne eine Erzeugung der normalen Tumbleströmung durch die Luftströmung in den Zylinder 62 von den ersten Abzweigkanälen 74 zu behindern.
  • Der Drei-Ventil-Antriebsmodus, der Zwei-Ventil-Antriebsmodus und der Ein-Ventil-Antriebsmodus in den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen entsprechen jeweils dem „ersten Antriebsmodus“, dem „zweiten Antriebsmodus“ und dem „dritten Antriebsmodus“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In der vierten oben beschriebenen Ausführungsform wird der Zeitpunkt des Öffnens des zweiten Einlassventils 70 bezüglich des Zeitpunkts des Öffnens der ersten Einlassventile 68 nach vorne verlegt, so dass nur die Phase, in welcher das zweite Einlassventil 70 geöffnet ist, sich mit der Phase überschneidet, in welcher das Auslassventil 72 geöffnet ist. Das Verfahren jedoch, durch welches nur die Phase, in welcher das zweite Einlassventil 70 geöffnet ist, sich mit der Phase überschneidet, in welcher das Auslassventil 72 geöffnet ist, ist nicht auf das oben beschrieben Beispiel beschränkt und die Phase, in welcher das zweite Einlassventil 70 allein geöffnet wird, kann beispielsweise auch die Phase überschneiden, in welcher das Auslassventil 72 geöffnet ist, wie nachfolgenden mit Bezug auf 23 beschrieben wird.
  • 23 ist ein Diagramm zum Darstellen eines weiteren Verfahrens, in dem nur die Phase, in welcher das zweite Einlassventil 70 geöffnet ist, sich mit der Phase überschneidet, in welcher das Auslassventil 72 geöffnet ist. In dem in 23 gezeigten Beispiel wird das zweite Einlassventil 70 eingestellt, so dass es für eine kurze Phase öffnet, welche sich mit der Phase überschneidet, in welcher das Auslassventil 72 in der Nähe des oberen Auslasstotpunkts geöffnet ist. Der Hubbetrag des zweiten Einlassventils 70 wird auf einen kleinen Hubbetrag eingestellt, welcher der kurzen Phase entsprich, in welcher das zweite Einlassventil 70 geöffnet ist (d.h., dem kleinen Betriebswinkel des zweiten Einlassventils 70). Nachdem das zweite Einlassventil 70 geschlossen ist, werden in diesem Beispiel nur die zwei ersten Einlassventile 68a und 68b geöffnet. Eine In-Zylinder-Luftströmung, welche eine Charakteristik ähnlich der Charakteristiken in dem Zwei-Ventil-Antriebsmodus aufweist, welcher in 5B gezeigt ist, kann erzeugt werden. Wenn die in 23 gezeigten Ventilhubkurven in dem Niederdrehzahl- und Hochlastbereich verwendet werden, welche in dem den Spülbereich enthalten sind, kann der Effekt erreicht werden, dass die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines Klopfens aufgrund eines effizienten Spülens sowie der Effekt, dass die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines Klopfens aufgrund einer Verstärkung der normalen Tumbleströmung verringert wird.
  • In der Konfiguration, in welcher die in 23 gezeigten Ventilhubkurven in dem Spülbereich verwendet werden, um zu ermöglichen, dass die in 5C gezeigten Ventilhubkurven anstelle der in 23 gezeigten Ventilhubkurven in dem Verwendungsbereich (beispielsweise dem in 6 gezeigten Hochdrehzahlbereich) der Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgenommen dem Spülbereich verwendet werden, kann die variable Einlassventilvorrichtung wie nachfolgend beschrieben konfiguriert sein. D.h., in der variablen Einlassventilvorrichtung 60 kann beispielsweise ein zusätzliches Set aus Nocken und Kipphebel ausgebildet sein, um das zweite Einlassventil 70 an der Mitte anzutreiben. Noch genauer kann der erste Nocken 88c derart konfiguriert sein, dass er ein Profil auf aufweist, welches der Ventilhubkurve entspricht, welche eine kleinen Betriebswinkel und einen kleinen Hubbetrag, wie in 23 gezeigt, ausbildet, der zweite Nocken 90c kann derart konfiguriert sein, dass er ein Profil eines Null-Hub-Nocken aufweist, und der zusätzliche dritte Nocken kann derart konfiguriert sein, dass er das gleiche Profil wie die ersten Nocken 88a und 88b für die ersten Einlassventile 68 aufweist. Zudem kann ein zusätzlicher Verbindungsstift 96 ausgebildet sein, um einen dritten Kipphebel, welcher mit dem dritten Nocken verbunden ist, und den zweiten Kipphebel 94 miteinander zu verbinden und den dritten und zweiten Kipphebel voneinander zu trennen. Während des Betriebs der Verbrennungsmaschine 10 kann bei dieser Konfiguration der Spülbereich und der Verwendungsbereich (der Hochdrehzahlbereich beispielsweise) des Drei-Ventil-Antriebsmodus ausgenommen des Spülbereich unterschieden werden und das zweite Einlassventil 70 kann betrieben werden, indem der erste Nocken 88c oder der dritten Nocken in Anhängigkeit der Unterscheidung verwendet wird. Dies trifft auf die vierte Ausführungsform zu, in welcher die in 19 gezeigten Ventilhubkurven eher als die in 23 gezeigten Ventilhubkurven verwendet werden.
  • In der vierten Ausführungsform werden die zweiten Maskierungsteile 78 und das erste Maskierungsteil 84 um die Ansaugöffnungen 64a und 64b an den gegenüberliegenden Enden und der mittleren Ansaugöffnung 64c jeweils ausgebildet. Das zweite Maskierungsteil 84 blockiert jedoch wahrscheinlich die durch das Symbol „G2“ in 22A gezeigte Luftströmung. Daher kann die Verringerung eines Blowbys der Frischluft und das oben beschriebene effiziente Spülen noch effektiver während der Spülfördersteuerung erreicht werden, wenn der zweite Maskierungsteil 84 wie in 14A gezeigt, weggelassen ist.
  • [Modifikationen der ersten bis vierten Ausführungsform]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können, wenn drei Ansaugöffnungen in einem Bogen angeordnet sind, die drei Ansaugöffnungen an der oberen Brennkammerfläche in einem Bogen ausgebildet sein, welcher eine von einem Kreis verschiedene Krümmung aufweist.
  • Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Kraftstoffeinspritzventil ist nicht auf das Ventil beschränkt, welches Kraftstoff direkt in den Zylinder einspritzt, wie das Kraftstoffeinspritzventil 56 und kann ein Ventil (vom sogenannten Mehrpunkteinspritzung) sein, welches Kraftstoff in den Ansaugkanal einspritzt (noch genauer einen Abzweigkanal). Selbst wenn der Mehrpunkteinspritzungstyp verwendet wird, kann beispielsweise ein Schicht-Luft-Kraftstoffgemisch um die Zündkerze zu dem Zündzeitpunkt, während des dritten Antriebsmodus erzeugt werden, wenn ein Kraftstoffeinspritzventil in dem zweiten Abzweigkanal angeordnet ist, das mit der mittleren Ansaugöffnung verbunden ist. Wenn der Mehrpunkteinspritztyp verwendet wird, ist es zudem notwendig, einen oder eine Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzventilen zu beinhalten, um zu ermöglichen, dass Kraftstoff in den Zylinder während des zweiten Antriebsmodus eingespritzt wird, in dem die mittlere Ansaugöffnung durch das zweite Einlassventil geschlossen ist. Das Programm beispielsweise gemäß der ersten in 7 gezeigten Ausführungsform kann darüber hinaus in der Verbrennungsmaschine vom Mehrpunkteinspritztyp durchgeführt werden.
  • Die Beispiele und Modifikationen, welche mit Bezug auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben sind, können nach Bedarf in einer anderen als der explizit beschriebenen Weise kombiniert werden, und können auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne von dem Kern der vorliegenden Erfindung abzuweisen.

Claims (10)

  1. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10; 100), welche enthält: eine Zündkerze (58), die an einer oberen Brennkammerfläche (62a; 116a; 118a; 120a; 122a) eines Zylinders (62) angeordnet ist; ein Brennstoffeinspritzventil (56), das derart konfiguriert ist, dass es Brennstoff in den Zylinder (62) zuführt; drei Ansaugöffnungen (64a - 64c), die in der oberen Brennkammerfläche (62a; 116a; 118a; 120a; 122a) ausgebildet sind, wobei die Fläche einer mittleren Ansaugöffnung (64c) der drei Ansaugöffnungen (64a - 64c) kleiner als die Summe der Flächen der Ansaugöffnungen (64a, 64b) an gegenüberliegenden Enden ist; zumindest eine Auslassöffnung (66), die in der oberen Brennkammerfläche (62a; 116a; 118a; 120a; 122a) ausgebildet ist; erste Einlassventile (68a, 68b), die derart konfiguriert sind, dass sie die Ansaugöffnungen (64a, 64b) an den gegenüberliegenden Enden öffnen und schließen; ein zweites Einlassventil (70), das derart konfiguriert ist, dass es die mittlere Ansaugöffnung (64c) öffnet und schließt; zumindest ein Auslassventil (72), das derart konfiguriert ist, dass es die zumindest eine Auslassöffnung (66) öffnet und schließt; eine variable Einlassventilvorrichtung (60; 102), die derart konfiguriert ist, dass sie getrennt ein Öffnen und Schließen der ersten Einlassventile (68a, 68b) und ein Öffnen und Schließen des zweiten Einlassventils (70) steuert; und einen Ansaugkanal (12), der erste Abzweigkanäle (74a, 74b) und einen zweiten Abzweigkanal (76) enthält, wobei die ersten Abzweigkanäle (74a, 74b) mit den Ansaugöffnungen (64a, 64b) an den gegenüberliegenden Enden verbunden sind, und derart konfiguriert sind, dass sie eine normale Tumbleströmung erzeugen, die an einer Einlassseite ansteigt und an einer Auslassseite in dem Zylinder (62) abfällt, und der zweite Abzweigkanal (76) mit der mittleren Ansaugöffnung (64c) verbunden ist, und derart konfiguriert ist, dass eine Strömungsrate der Ansaugluft, welche einen Raum an einer Seite gegenüber einem Zentrum einer Brennkammer passiert, größer ist als eine Strömungsrate der Ansaugluft, welche einen Raum an einer Seite der mittleren Ansaugöffnung (64c) passiert, welche näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt, wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilvorrichtung (60; 102) zu steuern, wenn einer Erhöhung eines Strömungskoeffizienten der ersten Abzweigkanäle (74a, 74b) und des zweiten Abzweigkanal (76) eine höhere Priorität als einem Verstärken einer Stärke der normalen Tumbleströmung gegeben wird, so dass ein erster Antriebsmodus ausgewählt wird, in dem sowohl die ersten Einlassventile (68a, 68b) als auch das zweite Einlassventil (70) geöffnet und geschlossen werden, wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilsteuerung (60; 102) zu steuern, wenn die Stärke der normalen Tumbleströmung verstärkt wird, so dass ein zweiter Antriebsmodus ausgewählt wird, in dem die ersten Einlassventile (68a, 68b) geöffnet und geschlossen werden, während das zweite Einlassventil (70) weder geöffnet noch geschlossen wird, oder die ersten Einlassventile (68a, 68b) geöffnet und geschlossen werden, während zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel des zweiten Einlassventils (70) eingestellt wird, um kleiner als zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel des zweiten Einlassventils (70) in dem ersten Antriebsmodus zu sein, und wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilvorrichtung (60; 102) zu steuern, wenn ein Erzeugen der normalen Tumbleströmung verringert wird, so dass ein dritter Antriebsmodus gewählt wird, in dem das zweite Einlassventil (70) geöffnet und geschlossen wird, während die ersten Einlassventile (68a, 68b) weder geöffnet noch geschlossen werden oder das zweite Einlassventil (70) geöffnet und geschlossen wird, während zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel der ersten Einlassventile (68a, 68b) derart eingestellt wird, um kleiner als zumindest eines von einem Hubbetrag und einem Betriebswinkel der ersten Einlassventile (68a, 68b) in dem ersten Antriebsmodus zu sein.
  2. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10; 100) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilvorrichtung (60; 102) zu steuern, so dass der erste Antriebsmodus gewählt wird, wenn eine Drehzahl höher als ein Grenzwert (Neth) ist, und, um die variable Einlassventilvorrichtung (60; 102) zu steuern, so dass der zweite Antriebsmodus gewählt wird, wenn die Drehzahl gleich oder kleiner dem Grenzwert (Neth) ist.
  3. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungsmaschine (10) eine EGR-Vorrichtung (34) enthält, welche derart konfiguriert ist, dass sie einen Teil des in einen Auslasskanal (14) strömenden Abgases zurück zu dem Ansaugkanal (12) als EGR-Gas führt, und wobei die Steuervorrichtung (50) programmiert ist, um die variable Einlassventilvorrichtung (60) zu steuern, so dass der zweite Antriebsmodus gewählt wird, wenn das EGR-Gas zurück zu dem Ansaugkanal (12) mittels Verwendung der EGV-Vorrichtung (34) geführt wird.
  4. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilvorrichtung (60) zu steuern, so dass der zweite Antriebsmodus gewählt wird, wenn ein magerer Brennvorgang bei einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird, das größer als ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
  5. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilvorrichtung (102) zu steuern, so dass der erste Antriebsmodus gewählt wird, wenn ein Atkinson-Zyklus verwendet wird, indem ein Schließzeitpunkt von zumindest einem der ersten Einlassventile (68a, 68b) und dem zweiten Einlassventil (70) nach vorne oder hinten verschoben wird.
  6. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10; 100) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Ventileinlassvorrichtung (60; 102) zu steuern, so dass der zweite Antriebsmodus in einem Klopfbereich an einer Niederdrehzahl- und einer Hochlastseite ausgewählt wird.
  7. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10; 100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuervorrichtung (50) derart programmiert ist, um die variable Einlassventilvorrichtung (60; 102) zu steuern, so dass der dritte Antriebsmodus ausgewählt wird, wenn ein Schichtladungsbrennbetrieb zu einem Zeitpunkt ausgeführt wird, wenn die Verbrennungsmaschine (10; 100) gestartet wird.
  8. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mittlere Ansaugöffnung (64c) von den drei Ansaugöffnungen (64a - 64c) am weitesten von der zumindest einen Auslassöffnung (66) entfernt ist, wobei ein erstes Maskierungsteil (84) um die mittlere Ansaugöffnung (64c) in Form eines Vorsprungs, welcher die mittlere Ansaugöffnung (64c) umgibt, an einer Seite ausgebildet ist, die, wenn dies von unten entlang einer Achse des Zylinders (62) gesehen wird, in einer Richtung (D), welche senkrecht zu einer Achse einer Kurbelwelle (80) bezogen auf die obere Brennkammerfläche (62a) steht, näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt, und wobei eine Ventilüberschneidungsphase ausgebildet wird, in welcher sich nur eine Phase, in der das zweite Einlassventil (70) geöffnet ist, mit einer Phase überschneidet, in welcher das zumindest eine Auslassventil (72) geöffnet ist, wenn der erste Antriebsmodus in einem Spülbereich ausgewählt wird, in dem ein Ansaugluftdruck höher als ein Abgasdruck ist.
  9. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein erster Maskierungsteil (84) um die mittlere Ansaugöffnung (64c) in Form eines die mittlere Ansaugöffnung (64c) umgebenden Vorsprungs, an einer Seite ausgebildet ist, die in einer Richtung (D), welche senkrecht zu einer Achse einer Kurbelwelle (80) bezogen auf die oberen Brennkammerfläche (62a; 116a) steht, wenn dies von unten entlang einer Achse des Zylinders (62) gesehen wird, die näher an dem Zentrum der Brennkammer liegt.
  10. Steuervorrichtung (50) für eine Verbrennungsmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zweite Maskierungsteile (78a, 78b) um die Ansaugöffnungen (64a, 64b) an den gegenüberliegenden Enden in Form eines Vorsprungs, welcher eine entsprechende Ansaugöffnung (64a, 64b) umgibt, an einer Seite ausgebildet sind, die näher an einem Außenumfang (82) der Brennkammer in einer Richtung (D) ist, die senkrecht zu einer Achse einer Kurbelwelle (80) bezogen auf die obere Brennkammerfläche (62a; 118a) steht, wenn dies von unten entlang einer Achse des Zylinders (62) gesehen wird.
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