DE10329065A1

DE10329065A1 - Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors und Verfahren dafür

Info

Publication number: DE10329065A1
Application number: DE10329065A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Atsugi Saruwatari
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2023-06-28
Also published as: DE10329065B4; US20040134467A1; JP4108386B2; JP2004036410A; US7013875B2

Abstract

In einem Motor, der mit einem variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus ausgestattet ist, der einen Ventilhub und einen Ventilarbeitswinkel eines Einlaßventils verändert, wird ein Druck des Kraftstoffs, der einem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird, entsprechend der Öffnungsdauer des Einlaßventils gesteuert, welches entsprechend dem Ventilarbeitswinkel und der Motordrehzahl verändert wird.

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung in einen Motor, der mit einem Kraftstoffeinspritzventil auf einer stromaufwärtigen Seite eines Einlaßventils versehen ist und ein Verfahren dafür.

Stand der Technik für die Erfindung

Vordem war ein Steuersystem bekannt, in welchem ein Betriebsverhalten eines Einlaßventils so verändert wird, dass eine Soll-Ansaugluftmenge eines Motors erzielt werden kann (Bezugnahme auf ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-272580).

Außerdem ist auch ein variabler Ventilereignis und Hubmechanismus bekannt, der kontinuierlich einen Ventilhub eines Motorventils zusammen mit einem Ventilarbeitswinkel desselben verändert (Bezugnahme auf ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-012262).

Wenn hierbei ein Ventilhub eines Einlaßventils durch den variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus so gesteuert wird, dass er eine Ansaugluftmenge eines Motors einstellt, wird der Ventilhub des Einlaßventils so gesteuert, dass er zusammen mit einem Ventilarbeitswinkel desselben kleiner wird.

Wenn der Ventilhub des Einlaßventils kleiner wird, da eine Ansaugluftmenge in einem Ansaugtakt verstärkt wird, kann ein Zerstäubungseffekt erzielt werden.

Wenn jedoch der Ventilarbeitswinkel kleiner wird, da eine Öffnungsdauer des Einlaßventils kürzer wird, ist es unmöglich, den gesamten Kraftstoff innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils einzuspritzen, und daher ist es manchmal erforderlich, die Kraftstoffeinspritzung vor dem Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils zu starten.

Der Kraftstoff, der vor dem Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils eingespritzt wird, verbleibt auf der stromaufwärtigen Seite des Einlaßventils und wird in einen Zylinder auf einmal sofort nach der Einlaßventilöffnung angesaugt.

Demzufolge besteht ein Problem darin, dass, wenn der Kraftstoff vor dem Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils eingespritzt wird, ein gleichförmiges Kraftstoff/Luft-Gemisch in dem Zylinder nicht gebildet sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, zu ermöglichen, in einem Zylinder ein gleichförmiges Kraftstoff/Luft-Gemisch mit einer ausgezeichneten Verbrennungsstabilität in einem Zustand zu bilden, wo ein Ventilhub des Einlaßventils niedrig ist und ein Ventilarbeitswinkel desselben klein ist.

Um das oben erläuterte Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Einspritzmenge pro Zeiteinheit eines Kraftstoffeinspritzventils variabel entsprechend einer Öffnungsdauer eines Einlaßventils gesteuert. Die anderen Ziele und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines Systemaufbaus eines Motors in einer Ausführungsform.
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus (A-A Querschnitt von 3) in der Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Seitenansicht des variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus.
4 ist eine Draufsicht des variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus.
5 ist eine Perspektivansicht, die einen Exzenternocken zur Verwendung bei dem variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die einen Niedrighubsteuerzustand des variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus (B-B Querschnittsansicht von 3) zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hochhubsteuerzustand des variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus (B-B Querschnittsansicht von 3) zeigt.
8 ist eine Kennlinie, die eine Wechselbeziehung zwischen einer Nockenfläche und einen Ventilhub in dem variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus zeigt.
9 ist eine Kennlinie, die eine Wechselbeziehung zwischen dem Ventilhub und einem Ventilarbeitswinkel in den variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus zeigt.
10 ist eine Perspektivansicht, die einen Antriebsmechanismus einer Steuerwelle bei dem variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus zeigt.
11 ist eine Längsschnittansicht eines variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus.
12 ist ein Blockschaltbild, das eine Ansaugluftmengensteuerung bei der Ausführungsform zeigt.
13 ist ein Blockschaltbild, das die Ansaugluftmengensteuerung bei der Ausführungsform zeigt.
14 ist ein Blockschaltbild, das die Ansaugluftmengensteuerung bei der Ausführungsform zeigt.
15 ist eine schematische Darstellung eines Systemaufbaus, der eine Kraftstoffdruck-Steuervorrichtung bei der Ausführungsform zeigt.
16 ist ein Graph, der eine Wechselbeziehung zwischen einer Ventilhubcharakteristik, einem Ansaugtakt und einer Einspritzdauer zeigt.
17 ist ein Flußplan, der eine Kraftstoffdrucksteuerung bei der Ausführungsform zeigt.
18 ist ein Flußplan, der eine Kraftstoffeinspritzsteuerung bei der Ausführungsform zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt einen Motor für ein Fahrzeug.
In 1 ist ein Ansaugkanal 102 eines Motors 101 mit einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe 104 angeordnet.
Die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 104 ist so aufgebaut, dass sie eine Drosselklappe 103b antreibt, um diese durch einen Drosselklappenmotor 103a zu öffnen und zu schließen.
In einen Brennraum 106 wird über die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 104 und ein Einlaßventil 105 Luft angesaugt.
Verbranntes Abgas wird aus dem Brennraum 106 über ein Auslaßventil 107 ausgestoßen, durch einen vorderen Katalysator 108 und einen hinteren Katalysator 109 gereinigt und dann in die Atmosphäre ausgestoßen.
Das Auslaßventil 107 wird angetrieben, um sich durch einen Nocken 111 zu öffnen und zu schließen, der axial durch eine abgasseitige Nockenwelle 110 gelagert ist, während dessen ein fester Ventilhub und ein fester Ventilarbeitswinkel desselben beibehalten wird.
Das Einlaßventil 105 ist mit einem VEL- (variablen Ventilereignis- und Hub-) Mechanismus 112 versehen, der kontinuierlich eine variable Steuerung eines Ventilhubs zusammen mit einem Ventilarbeitswinkel ausführt, und einem VTC- (variablen Ventilzeitsteuerungs-) Me chanismus 113 versehen, der kontinuierlich eine variable Steuerung einer zentralen Phase des Ventilarbeitswinkels ausführt.
Das Auslaßventil 107 kann mit einem variablen Ventilmechanismus versehen sein.
Eine Motorsteuereinheit (ECU) 114 beinhaltet einen Mikrocomputer.
Die Motorsteuereinheit 114 steuert die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 104, den VEL-Mechanismus 112 und den VTC-Mechanismus 113, so dass eine Soll-Ansaugluftmenge entsprechend einer Gaspedalöffnung erzielt werden kann.
Die Motorsteuereinheit 114 empfängt Detektionssignale von verschiedenen Sensoren.
Die verschiedenen Sensoren schließen einen Luftmengenmesser 115 ein, der eine Ansaugluftmenge Q eines Motors 101 ermittelt, schließen einen Gaspedalsensor 116 ein, der eine Gaspedalöffnung ermittelt, schließen eine Kurbelwinkelsensor 117 ein, der ein Rotationssignal von einer Kurbelwelle 120 abführt, schließen einen Drosselklappensensor 118 ein, der eine Öffnung TVO einer Drosselklappe 103b ermittelt, und schließen einen Wassertemperatursensor 119 ein, der eine Kühlwassertemperatur Tw des Motors 101 ermittelt.
Bei der Motorsteuereinheit 114 wird eine Motordrehzahl Ne basierend auf dem Rotationssignal berechnet, der von dem Kurbelwinkelsensor 117 abgegeben wird.
Außerdem ist ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil 131 auf einem Einlaßanschluß 130 an der stromaufwärtigen Seite des Einlaßventils 105 jedes Zylinders angeordnet.
Das Kraftstoffeinspritzventil 131 spritzt Kraftstoff mit einer Menge proportional zu einer Einspritzimpulsbreite (Ventilöffnungsdauer) ein, wenn es so angetrieben wird, dass es sich durch ein Einspritzimpulssignal von der Motorsteuereinheit 114 öffnet.
2 bis 4 zeigen im einzelnen den Aufbau des VEL-Mechanismus 112.
Es ist anzumerken, dass ein Mechanismus, der kontinuierlich die variable Steuerung des Ventilhubs und des Ventilarbeitswinkels des Einlaßventils 105 ausführt, nicht auf den in 2 bis 4 gezeigten Mechanismus begrenzt ist.
Der VEL-Mechanismus 112, der in 2 bis 4 gezeigt ist, schließt ein Paar Einlaßventile 105, 105, eine hohle Nockenwelle (Antriebswelle) 13 ein, die drehbar durch ein Nockenlager 14 eines Zylinderkopfs 11 gelagert ist, zwei Exzenternocken (Antriebsnocken) 15, 15 ein, die axial durch eine Nockenwelle 13 gelagert sind, eine Steuerwelle 16 ein, die drehbar durch ein Nockenlager 14 gelagert ist und an einer oberen Position der Nockenwelle 13 gelagert ist, ein Paar Kipphebel 18, 18 ein, die schwenkbar durch die Steuerwelle 16 über einen Steuernocken 10 gelagert sind und ein Paar unabhängige Schwenknocken 20, 20 ein, die an oberen Endbereichen der Einlaßventile 105, 105 jeweils über Ventilstößel 19, 19 angeordnet sind.
Die Exzenternocken 15, 15 sind mit Kipphebeln 18, 18 durch Gelenkarme 25, 25 jeweils verbunden. Die Kipphebel 18, 18 sind mit Schwenknocken 20, 20 durch Gelenkelemente 26, 26 verbunden.
Die Kipphebel 18, 18, die Gelenkarme 25, 25 und die Gelenkelemente 26, 26 bilden einen Übertragungsmechanismus.
Jeder Exzenternocken 15 ist, wie in 5 gezeigt ist, in einer im wesentlichen ringartigen Form ausgebildet und schließt einen Nockenkörper 15a mit einem kleinen Durchmesser und einen Flanschbereich 15b ein, der integral auf einer Außenfläche des Nockenkörpers 15a ausgebildet ist. Ein Einsetzloch 15c ist durch das Innere des Exzenternockens 15 in einer Axialrichtung ausgebildet, und eine Mittelachse X des Nockenkörpers 15a ist von einer Mittelachse Y der Nockenwelle 13 um einen vorbestimmten Betrag vorbelastet.
Die Exzenternocken 15, 15 sind über Nockenwelleneinsetzlöcher 15c an Außenpositionen in die Nockenwelle 13 eingepreßt und mit dieser befestigt, so dass sie sich jeweils nicht störend auf die Ventilstößel 19, 19 einwirken.
Jeder Kipphebel 18 ist, wie in 4 gezeigt ist, gebogen und in einer im wesentlichen Kurbelform ausgebildet, und ein mittlerer Basisbereich 18a desselben ist drehbar durch den Steuernocken 17 gelagert.
Ein Stiftloch 18d ist über einen Endbereich 18b ausgebildet, welcher so ausgebildet ist, dass er von einem äußeren Endbereich des Basisbereichs 18a hervorsteht. Ein Stift 21, der mit einem Kopfbereich des Gelenkarms 25 zu verbinden ist, ist in ein Stiftloch 18d eingepreßt. Auch ist ein Stiftloch 18e durch den anderen Endbereich 18c hindurch ausgebildet, welcher so ausgebildet ist, dass er von einem inneren Endbereich des Basisbereichs 18a hervorsteht. Ein Stift 28, der mit einem Endbereich 26a jedes Gelenkelementes 26 zu verbinden ist (wird später beschrieben), ist in das Stiftloch 18e eingepresst.
Der Steuernocken 17 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und an einem Umfang einer Steuerwelle 16 befestigt. Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Mittelachsenposition P1 des Steuernockens 17 gegenüber einer Mittelachsenposition P2 der Steuerwelle 16 um α vor- belastet.
Ein Schwenknocken 20 ist in einer im wesentlichen seitlichen U-Form ausgebildet, wie in 2, 6 und 7 gezeigt ist, und ein Lagerloch 22a ist durch einen im wesentlichen ringförmigen Basisendbereich 22 hindurchgehend ausgebildet. Die Nockenwelle 13 wird in das Lagerloch 22a eingesetzt, um drehbar gelagert zu sein. Auch ist ein Stiftloch 23a durch einen Endbereich 23 hindurchgehend ausgebildet, der an dem anderen Endbereich 18c auf der Seite des Kipphebels 18 positioniert ist.
Eine Basiskreisfläche 24a auf der Seite des Basisendbereichs 22 und eine Nockenfläche 24b, die sich in einer Bogenform von der Basiskreisfläche 24a zu einem Rand eines Endbereichs 23 erstrecken, sind auf einer unteren Fläche des Schwenknockens 20 ausgebildet. Die Basiskreisfläche 24a und die Nockenfläche 24b sind in einer vorbestimmten Position mit einer oberen Fläche jedes Ventilstößels 19 in Kontakt, die einer Schwenkposition des Schwenknockens 20 entspricht.
Entsprechend einer Ventilhubcharakteristik, die in 8 gezeigt ist, ist, wie in 2 gezeigt ist, ein vorbestimmter Winkelbereich θ1 der Basiskreisfläche 24a ein Basiskreisabstand und ein Bereich von dem Basiskreisabstand θ1 der Nockenfläche 24b zu einem vorbestimmten Winkelbereich θ2 ist ein sogenannter Steigungsabstand, und ein Bereich von dem Steigungsabstand θ1 der Nockenfläche 24b zu einem vorbestimmten Winkelbereich θ3 ist ein Hubabstand.
Der Gelenkarm 25 schließt einen ringförmigen Basisbereich 25a und ein Vorsprungsende 25b ein, das von einer vorbestimmten Position einer Außenfläche des Basisbereichs 25a hervorsteht. Ein Paßloch 25c, das drehbar an einer Außenfläche des Nockenkörpers 15a des Exzenternockens 15 angepaßt ist, ist auf einer Mittelposition des Basisbereichs 25a ausgebildet. Auch ist ein Stiftloch 25d, in welches der Stift 21 drehbar eingesetzt ist, durch das Vorsprungsende 25b hindurchgehend ausgebildet.
Das Gelenkelement 26 ist in einer linearen Form mit einer vorbestimmten Länge ausgebildet, und Stifteinsetzlöcher 26c, 26d sind durch die kreisförmigen Endbereiche 26a, 26b hindurchgehend ausgebildet. Endbereiche der Stifte 28, 29, die in das Stiftloch 18d des anderen Endbereichs 18c des Kipphebels 18 und den das Stiftloch 23a des Endbereichs 23 des Schwenknockens 20 jeweils eingepreßt sind, sind drehbar in die Stifteinsetzlöcher 26c, 26d eingesetzt.
Sicherungsringe 30, 31, 32, die die Axialverschiebung des Gelenkarms und des Gelenkelements 26 begrenzen, sind auf jeweiligen Endbereichen der Stifte 21, 28, 29 angeordnet.
Bei einer solchen Anordnung wird in Abhängigkeit von einer Positionsbeziehung zwischen der Mittelachse P2, der Steuerwelle 16 und der Mittelachse P1 des Steuernockens 17 der Ventilhub verändert, wie in 6 und 7 zu sehen ist, und durch Antreiben der Steuerwelle 16, dass sich diese dreht, wird die Position der Mittelachse P2 der Steuerwelle 16 relativ zur Mittelachse P1 des Steuernockens 17 geändert.
Die Steuerwelle 16 wird zur Drehung innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs durch einen Gleichstrom-Servomotor (Betätigungsorgan) 121 angetrieben, wie in 10 gezeigt ist. Durch Verändern eines Arbeitswinkels der Steuerwelle 16 durch das Betätigungsorgan 121 werden der Ventilhub und der Ventilarbeitswinkel jedes Einlaßventils 105 kontinuierlich verändert (Bezugnahme auf 9).
In 10 ist der Servomotor 121 so angeordnet, dass dessen Drehwelle parallel zur Steuerwelle 16 verläuft, und ein Kegelrad 122 ist axial durch den Kopfbereich der Drehwelle gelagert.
Andererseits sind ein Paar Stützen 123a, 123b an den Kopfende der Steuerwelle 16 befestigt. Eine Mutter 124 ist verschwenkbar um eine Achse parallel zur Steuerwelle 16 und ist mit den Kopfbereichen des Paares der Stützen 123a, 123b verbunden.
Ein Kegelrad 126, das mit dem Kegelrad 122 kämmt, ist axial an den Kopfende einer Gewindestange 125, die in die Mutter 124 eingreift, gelagert. Die Gewindestange 125 wird durch die Drehung des Gleichstrommotors 121 gedreht, und die Position der Mutter 124, die mit der Gewindestange 125 in Eingriff befindlich ist, wird in einer Axialrichtung der Gewindestange 125 verschoben, so dass die Steuerwelle 16 gedreht wird.
Hierbei wird der Ventilhub verringert, wenn sich die Position der Mutter 124 an das Kegelrad 126 annähert, währenddessen der Ventilhub vergrößert wird, wenn die Position der Mutter 124 wegwärts von dem Kegelrad 126 gelangt.
Außerdem ist ein Potentiometer-Arbeitswinkelsensor 127, der den Arbeitswinkel der Steuerwelle 16 ermittelt, an dem Kopfende der Steuerwelle 16 angeordnet, wie in 10 gezeigt ist. Die Steuereinheit 114 regelt den Gleichstrom-Servomotor 121, so dass ein tatsächlicher Arbeitswinkel, der durch den Arbeitswinkelsensor 127 ermittelt wird, mit einem Soll-Arbeitswinkel übereinstimmt.
Als nächstes wird der Aufbau des VTC-Mechanismus 113 basierend auf 11 beschrieben.
Der VTC-Mechanismus 113 ist jedoch nicht auf den in 11 gezeigten Aufbau beschränkt und kann so aufgebaut sein, dass er kontinuierlich eine Drehphase der Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle verändert.
Der VTC-Mechanismus 113 ist in dieser Ausführungsform ein sogenannter variabler Flügeltyp-Ventilzeitsteuerungsmechanismus und umfasst: einen Nockenwellenrad 51 (Steuerrad), welches drehbar durch eine Kurbelwelle 120 über eine Steuerkette angetrieben wird; ein Drehelement 53, dass an einem Endbereich einer einlassseitigen Nockenwelle 13 befestigt ist und drehbar innerhalb des Nockenwellenrades 51 aufgenommen ist; ein Hydraulikkreislauf 54, der das Drehelement 53 im Bezug zu dem Nockenwellenrad 51 dreht und ein Verriegelungsmechanismus 60, der ausgewählt eine relative Drehposition zwischen dem Nockenwellenrad 51 und dem Drehelement 53 in vorbestimmten Positionen verriegelt.
Das Nockenwellenrad 51 umfasst: einen Drehbereich (in der Figur nicht gezeigt), der auf einem Außenumfang desselben Zähne zum Eingriff in eine Steuerkette (oder in einen Steu- erriemen) aufweist; ein Gehäuse 56, dass von den Drehbereich vorwärts gerichtet angeordnet ist, um das Drehelement 53 drehbar aufzunehmen; und eine vordere Abdeckung und eine hintere Abdeckung (in der Figur nicht gezeigt), zum Schließen der vorderen und hinte- ren Öffnung des Gehäuses 56.
Das Gehäuse 56 stellt eine Zylinderform dar, die sowohl am vorderen Ende als auch am hinteren Ende offen ausgebildet ist und mit vier Trennbereichen 63 ausgebildet ist, die hervorstehend an Positionen auf der Innenumfangsfläche mit 90° in der Umfangsrichtung vorgesehen sind, wobei die vier Trennbereiche 63 eine Trapezform im Querschnitt darstellen und jeweils entlang der Axialrichtung des Gehäuses 56 vorgesehen sind.
Das Drehelement 53 ist mit dem vorderen Endbereich der Nockenwelle befestigt und umfasst einen ringförmigen Basisbereich 77, der vier Flügel 78a, 78b, 78c und 78d aufweist, die auf einer Außenumfangsfläche des Basisbereiches 77 mit 90° in der Umfangsrichtung vorgesehen sind.
Der erste bis vierte Flügel 78a bis 78d stellt jeweils einen Querschnitt in einer angenährten Trapezform dar. Die Flügel sind in Aussparungsbereichen zwischen jedem Trennwandbereich 63 angeordnet, so dass sie Räume in den Aussparungsbereichen nach vom und hinten in der Drehrichtung bilden. Somit werden frühzündungswinkelseitige Hydraulikkammer 82 und spätzündungsseitige Hydraulikkammer 83 ausgebildet.
Der Verriegelungsmechanismus 60 hat einen solchen Aufbau, dass ein Verrieglungsstift 84 in ein Eingriffsloch (in der Figur nicht gezeigt) in einer Drehposition (in dem Referenzarbeitszustand) auf der maximal verzögerten Zündungswinkelseite des Drehelements 53 eingesetzt ist.
Der Hydraulikkreislauf 54 weist ein Doppelsystem-Öldruckkanal auf, nämlich einen ersten Öldruckkanal 91 zum Zuführen und Abführen von Öldruck im Bezug zu den frühzündungswinkelseitigen Hydraulikkammern 82 und einen zweiten Öldruckkanal 92 zum Zuführen und Abführen von Öldruck in Bezug zu den spätzündungswinkelseitigen Hydraulikkammern 83. Mit diesen beiden Öldruckkanäle 91 und 92 sind ein Zuführkanal 93 und Ablaufkanäle 94a und 94b jeweils über ein elektromagnetisches Schaltventil 95 zum Schalten der Kanäle verbunden.
Eine motorgetriebene Ölpumpe 97 zum Pumpen von Öl in eine Ölwanne 96 ist in einem Zuführkanal 93 vorgesehen, und die stromabwärtigen Enden der Ablaufkanäle 94 und 94b sind mit der Ölwanne 96 verbunden.
Der erste Öldruckkanal 91 ist im wesentlichen radial im Basisbereich 77 des Drehelements 53 ausgebildet und mit vier Verzweigungswegen 91d verbunden, die mit jeder frühzündungswinkelseitigen Hydraulikkammer 82 in Verbindung stehen. Der zweite Öldruckkanal 92 ist mit vier Ölleitungen 92d verbunden, die sich zu jeder spätzündungswinkelseitigen Hydraulikkammer 83 öffnet.
Mit dem elektromagnetischen Schaltventil 95 ist ein Innensteuerkolbenventil so, angeordnet, dass es das Umschalten zwischen jeweiligen Öldruckkanälen 91 und 92, dem Zuführkanal 93 und Ablaufkanälen 94a und 94b steuert.
Die Motorsteuereinheit 114 steuert die Stromzuführungsmenge für ein elektromagnetisches Betätigungsorgan 99, dass das elektromagnetische Schaltventil 95 antreibt, basierend auf einem Tastverhältnissteuersignal, dass mit einem Zittersignal überlagert ist.
Wenn z.B. ein Steuersignal des Tastverhältnisses 0% (AUS-Signal) zu dem elektromagnetischen Betätigungsorganen 99 abgegeben wird, wird das Hydraulikfluid, dass von der Ölpumpe 47 gepumpt wird, den späzündungswinkelseitigen Hydraulikkammern 83 über einen zweiten Öldruckkanal 52 zugeführt, und das Hydraulikfluid in den frühzündungswinkelseitigen Hydraulikkammern 82 wird in die Ölwanne 96 von dem ersten Ablaufkanal 94a über den ersten Öldruckkanal 91 abgeführt.
Demzufolge wird ein Innendruck der spätzündungswinkelseitigen Hydraulikkammern 83 ein Überdruck, während dessen ein Innendruck der frühzündungswinkelseitigen Hydraulikkammern 83 ein niedriger Druck wird, und ein Drehelement 53 wird auf dem am meisten verzö- gerten Winkel mittels der Flügel 78a bis 78d gedreht. Das Ergebnis dessen besteht darin, dass eine Ventilöffnungsdauer (Öffnungszeitpunkt und Schließzeitpunkt) relativ zu einem Drehphasenwinkel der Kurbelwelle verzögert wird.
Wenn andererseits ein Steuersignal des Tastverhältnisses 100% (EIN-Signal) an das elek- tromagnetische Betätigungsorgan 99 abgegeben wird, wird das Hydraulikfluid zur Innenseite der frühzündungswinkelseitigen Hydraulikkammern 82 über den ersten Öldruckkanal 91 zugeführt, und das Hydraulikfluid in den spätzündungswinkelseitigen Hydraulikkammern 83 wird zur Ölwanne 96 über den zweiten Öldruckkanal 92 und den zweiten Ablaufkanal (94b) abgeführt, so dass die spätzündungswinkelseitigen Hydraulikkammern 83 einen niedrigen Druck erhalten.
Daher wird das Drehelement 53 vollständig auf die Frühzündungswinkelseite mittels der Flügel 78a bis 78d gedreht. Aufgrund dessen, wird die Öffnungsdauer des Einlassventils 105 relativ zu dem Drehphasenwinkel der Kurbelwelle vorgerückt.
Es ist anzumerken, dass der variable Ventilsteuerungsmechanismus nicht auf den des Flügeltyps, wie oben beschrieben, beschränkt ist, und kann so aufgebaut sein, dass es die Drehphase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle durch Reibungsbremsen einer elektromagnetischen Kupplung (elektromagnetischen Bremse) verändert, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung 2001-04 1013 oder 2001-165 951 gezeigt ist, oder so aufgebaut ist, dass er ein Schrägradgetriebe durch einen Hydraulikdruck betätigt, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung 9-195 840 gezeigt ist.
Als nächstes werden die Steuerungen der elektronisch besteuerten Drosselklappe 104, des VEL-Mechanismus 112 und des VTC-Mechanismus 113 durch die Motorsteuereinheit 114 unter Bezugnahme auf die Blockschaltbilder 12 bis 14 beschrieben.
In einem Soll-Volumendurchflussverhältnis-Rechenabschnitt 301 wird ein Soll-Volumendurchflussverhältnis TQHOST (Soll-Ansaugluftmenge) des Motor 101 in der folgenden Art und Weise berechnet.
Zuerst wird eine angeforderte Luftmenge Q0 entsprechend der Gaspedalöffnung-AP0 und der Motordrehzahl Ne berechnet, und es wird auch eine angeforderte Luftmenge QUISZ, die bei einer Leerlaufdrehzahlsteuerung angefordert wird, berechnet.
Dann wird die Summe der angeforderten Luftmenge Q0 und der angeforderten Luftmenge QISC als eine angeforderte Gesamtluftmenge Q erzielt. Q = Q0 + QISCs
Als nächstes wir die angeforderte Gesamtluftmenge Q durch die Motordrehzahl Ne und eine wirksame Volumenabflussmenge (Gesamtzylindervolumen) VOL# dividiert, um das Soll-Volumendurchflussverhältnis TQH0ST zu berechnen. TQHOST = Q/(Ne VOL#)
In einem Soll-VEL-Arbeitswinkel-Rechenabschnitt 302 wird ein Soll-Arbeitswinkel TGVEL der Steuerwelle 16 im VEL-Mechanismus 112 basierend auf einem Soll-Volumendurchflussverhältnis TQH0ST und der Motordrehzahl Ne berechnet.
Der VEL-Mechanismus 112 wird basierend auf dem Soll-Arbeitswinkel TGVEL gesteuert.
Hierbei wird, je größer das Soll-Volumendurchflussverhältnis TQH0ST und je höher die Motordrehzahl Ne ist, der Soll-Arbeitswinkel TGVEL, bei welchem der Ventilhub größer wird, festgelegt.
Andererseits wird in einem Niedrighubbereich, wo das Soll-Volumendurchflussverhältnis TQ0ST klein ist, und die Motordrehzahl niedrig ist, der Soll-Arbeitswinkel TGVEL, bei welchem der Schließzeitpunkt des Einlassventils 105 vor dem unterem Totpunkt liegt, festgelegt.
Es wird jedoch auf der Niedriglast- und Niedrigdrehzahlseite aufgrund des minimalen Grenzwert des Ventilhubs eine Ventilhubgröße, die größer als ein angeforderter Wert ist, entsprechend einem Soll-Volumendurchflussverhältnis TQH0ST, festgelegt.
Dann wird ein Überschussbereich durch eine Drosselklappensteuerung der Drosselklappe 103b, wie später beschrieben werden wird, korrigiert.
In dieser Ausführungsform wird, wenn der Arbeitswinkel der Steuerwelle 16 größer wird, der Ventilhub des Einlassventils 105 größer.
In einem VTC-Sollwinkel-Rechenabschnitt 303 wird ein Soll-Phasenwinkel TGVC (Soll-Frühzündungswinkel) im VTC-Mechanismus 113 basierend auf dem Soll-Volumendurchflussverhältnis TQH0ST und der Motordrehzahl Ne berechnet.
Der VTC-Mechanismus 113 wird basierend auf den Soll-Phasenwinkel TGVTC-(Soll-Frühzündungswinkel) gesteuert.
Hierbei wird, je größer der Soll-Volumendurchfluss TQ0ST ist und je höher die Motordrehzahl ist, die Soll-Ventilzeitsteuerung verzögert.
D.h., je größer der Ventilhub, Ventilarbeitswinkel ist, je mehr wird die Ventilzeitsteuerung verzögert, so dass der Ventilarbeitswinkel und der Ventilhub verändert werden, währenddessen der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils im wesentlichen konstant bleibt.
Entsprechenderweise wird in dem Niedriglast- und Niedrigdrehbereich das Einlassventil 105 mit einer Öffnungscharakteristik, wie in 16 gezeigt ist, geöffnet bzw. geschlossen.
Der Soll-Arbeitswinkel TGVEL wird in einem Gesamtventilöffnungsflächen-Rechenabschnitt 204 eingegeben.
In dem Gesamtventilöffnungsflächen-Rechenabschnitt 204 wird der Soll-Arbeitswinkel TGVEL in eine Gesamtöffnungsfläche des Einlassventils 105 umgewandelt.
Die Gesamtöffnungsfläche ist ein Integralwert einer Ventilöffnungsfläche innerhalb der Öffnungsdauer des Einlassventils 105.
Die Gesamtöffnungsfläche des Einlassventils 105 wird an einen Multiplizierer 312 abgegeben.
Im Multiplizierer 312 wird die Gesamtöffnungsfläche mit einem Korrekturkoeffizienten, der durch einen Korrekturkoeffizient-Flächenabschnitt 313 berechnet wird, multipliziert, um als eine wirksame Öffnungsfläche TVELAA0 ausgegeben zu werden.
Der Korrekturkoeffizient-Flächenabschnitt 313 setzt einen größeren Korrekturkoeffizienten (≥ 1.0) fest, wenn die Motordrehzahl Ne höher ist.
In dem VEL-Mechanismus 12, in dieser Ausführungsform wird, wenn die Motordrehzahl Ne größer wird, der Ventilhub aufgrund einer Trägheitskraft wahrscheinlich größer als ein Sollwert.
Als ein Ergebnis dessen wird ein Fehler zwischen der Öffnungsfläche, die basierend auf dem Soll-Arbeitswinkel TGVEL und dem Soll-Phasenwinkel TGVTC berechnet wird, und einer tatsächlichen Öffnungsfläche bewirkt.
Daher wird in dem Korrekturkoeffizient-Rechenabschnitt 313 der Korrekturkoeffizient entsprechend der Wahrscheinlichkeit, dass, wenn die Motordrehzahl Ne größer wird, der Ventilhub größer als der Sollwert wird, festgesetzt.
In einem Strömungsverlust-Korrekturkoeffizient-Rechenabschnitt 314 wird ein Strömungsverlustkoeffizient CD basierend auf dem Soll-Arbeitswinkel TGVEL (Soll-Ventilhub) berechnet.
Dann wird in einem Multiplizierer 315 die wirksame Öffnungsfläche TGVELA0 mit dem Strömungsverlustkoeffizient CD multipliziert; um sie entsprechend einer Differenz des Strömungsverlustes hinsichtlich der Ventilhubgröße zu korrigieren.
Die wirksame Öffnungsfläche TGVELA0, die durch Multiplizieren mit dem Strömungsverlustkoeffizienten CD korrigiert wird, wird durch die wirksame Abflussmenge (Gesamtzylindervolumen) VOL# in einem Dividierer 316 dividiert, und dann durch die Motordrehzahl NE in einem Dividieren 317 dividiert, um in eine Zustandsmenge AANV umgewandelt zu werden.
Außerdem wird die Zustandsmenge AANV in ein Volumenströmungsverhältnis TQH0VEL des Einlassventils 105 in einem Umwandlungsabschnitt 318 umgewandelt.
Das Volumendurchflussverhältnis TQH0VEL des Einlassventils 105 ist ein Wert basierend auf der Annahme, dass die Drosselklappe 103b vollständig geöffnet ist.
In einem Dividieren 319 wird das Soll-Volumendurchflussverhältnis TQH0ST durch das Volumendurchflussverhältnis TQH0VEL dividiert, um ein Volumendurchflussverhältnis QH0 zu berechnen, das von der Drosselklappe 103b angefordert wird, um das Soll-Volumendurchflussverhältnis TQH0ST zu erzielen.
Das Volumendurchflussverhältnis QH0, dass durch die Drosselklappe 103d angefordert wird, wird in eine Zustandsmenge AANV in einem Umwandlungsabschnitt 320 umgewan- delt.
Außerdem wird die Zustandsmenge AANV durch die wirksame Ablaufmenge (Gesamtzylindervolumen) VOL# in einem Multiplizierer 321 multipliziert und dann mit der Motordrehzahl Ne in einem Multiplizierer 322 multipliziert, um eine Öffnungsfläche AA, die durch die Drosselklappe 103b angefordert wird, zu erzielen.
Dann wird die Öffnungsfläche AA in eine Soll-Öffnung TGVO der Drosselklappe 103b in einem Umwandlungsabschnitt 323 umgewandelt, und die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 104 wird basierend auf der Sollöffnung TGTVO gesteuert.
Die 15 ist eine schematische Darstellung, die ein Kraftstoffdruck-Steuersystem im Motor 101 zeigt.
In 15 ist ein Kraftstofftank 201 mit einer Motor-Kraftstoffpumpe 202 auf der Innenseite desselben angeordnet.
Ein Ende eines Kraftstoffzufuhrrohr 203 ist mit einem Förderanschluss der Kraftstoffpumpe 202 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Kraftstoffleitungsrohr 202 verbunden, welches nahe den Zylinderköpfen des Motors 101 entlang einer Zylinderreihe befestigt ist.
Somit wird Kraftstoff, der durch die Kraftstoffpumpe 202 angesaugt wird, von einem Kraftstofftank 201 unter Druck an das Kraftstoffleitungsrohr 205 weiter gegeben.
Das Kraftstoffleitungsrohr 205 ist mit Kraftstoffeinspritzventilen 131a bis 131d (im Falle eines Vierzylindermotors), die für jeden Zylinder angeordnet sind, verbunden.
Die Kraftstoffpumpe 202 hat ein Merkmal dahingehend, dass eine Ablaufmenge desselben im Verhältnis zu einer angelegten Spannung geändert wird.
Im Kraftstoffleitungsrohr 205 ist ein Kraftstoffdrucksensor 211 angeordnet, der einen Druck P von Kraftstoff, der den Kraftstoffeinspritzventilen 131a bis 131d zugeführt wird, ermittelt.
Die Motorsteuereinheit 114 regelt die an die Kraftstoffpumpe 202 angelegte Spannung, so dass ein Ermittlungsergebnis eines Kraftstoffdrucksensor 211 mit einem Soll-Kraftstoffdruck übereinstimmt.
Hier wird zur Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzventile 131a bis 131d, wie in 16 gezeigt ist, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und eine Einspritzmenge pro Zeiteinheit so festgesetzt, dass die Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 ausgeführt wird, auch in einem niedrigen Ventilhubzustand, wo der Schließzeitpunkt des Einlaßventils 105 vor dem unteren Totpunkt (BDC) festgesetzt ist.
Wenn in dem Niedrigventilhubzustand die Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 ausgeführt werden kann, wird der Kraftstoff, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 131 eingespritzt wird, durch einen starken Ansaugluftstrom aufgrund des niedrigen Ventilhubs zerstäubt, und es wird auch der Kraftstoff allmählich in den Zylinder innerhalb des Ansaugtaktes angesaugt, so dass ein gleichförmiges Kraftstoff/Luft-Gemisch in dem Zylinder gebildet wird.
Demzufolge wird die Bildung des Kraftstoff/Luft-Gemisches in dem Niedriglast- und Niedrigdrehbereich (unterer Ventilhubbereich) verbessert, wodurch ermöglicht wird, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu verringern.
In einem Zustand, wo die Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 kurz ist, um eine angeforderte Kraftstoffmenge innerhalb der Öffnungsdauer einzuspritzen, ist es nötig, die Einspritzmenge pro Zeiteinheit im Kraftstoffeinspritzventil 131 zu erhöhen.
Als ein Verfahren zur Erhöhung der Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit in einem Kraftstoffeinspritzventil 131 gibt es ein Verfahren zur Verwendung eines großformatigen Kraftstoffeinspritzventils als Kraftstoffeinspritzventil 131 oder ein Verfahren des Festsetzens des Kraftstoffdrucks, der dem Kraftstoffeinspritzventil 131 zugeführt wird, im voraus, um eine hohe Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt des Niedrigventilhubs zu haben.
Es wird jedoch bevorzugt, dass der Kraftstoffdruck, der dem Kraftstoffeinspritzventil 131 zugeführt wird, entsprechend der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 variabel festgesetzt wird, die entsprechend dem Ventilhub (Ventilarbeitswinkel) des Einlaßventils 105 und der Motordrehzahl Ne verändert wird.
Eine Kraftstoffeinspritzsteuerung zum Festsetzen des Kraftstoffdrucks entsprechend der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 wird nachstehend beschrieben.
Ein Flußplan von 17 zeigt eine Steuerung der Kraftstoffpumpe 202 durch die Motorsteuereinheit 114.
In einer Stufe S111 wird auf ein Verzeichnis, in welchem Soll-Kraftstoffdrücke im voraus entsprechend dem Ventilhub (Ventilarbeitswinkel) des Einlaßventils 105, gesteuert durch den VEL-Mechanismus 112 und die Motordrehzahl Ne, gespeichert sind, Bezug genommen, um einen Soll-Kraftstoffdruck entsprechend dem Ventilhub (Ventilarbeitswinkel) und der Motordrehzahl Ne zu dem Zeitpunkt wiederzugewinnen.
Es ist anzumerken, dass beim Wiedergewinnen des Soll-Kraftstoffdrucks aus dem Verzeichnis es bevorzugt wird, den Soll-Kraftstoffdruck entsprechend einem Zustand einer Koordinatennetzeinteilung durch Interpolationsrechnung zu erzielen.
Vorausgesetzt, dass der Ventilhub (Ventilarbeitswinkel) des Einlaßventils 105 festgelegt ist, wird, wenn die Motordrehzahl Ne höher wird, die Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 kürzer.
Ferner wird, vorausgesetzt, dass die Motordrehzahl Ne festgesetzt ist, wenn der Ventilhub (Ventilarbeitswinkel) des Einlaßventils 105 kleiner wird, die Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 kürzer.
Der Soll-Kraftstoffdruck ist in Übereinstimmung mit einer Kennlinie der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 festgesetzt, und wenn die Öffnungsdauer kürzer wird, wird der Soll-Kraftstoffdruck auf einen höheren Wert festgesetzt.
Wenn der Soll-Kraftstoffdruck ansteigt, wird, da die Einspritzmenge pro Zeiteinheit der Ventilöffnungsdauer im Kraftstoffeinspritzventil 131 mit diesem Anstieg erhöht wird, eine Einspritzdauer (Einspritzimpulsbreite), die für die Einspritzung der angeforderten Kraftstoffmenge erforderlich ist, kürzer.
Der Soll-Kraftstoffdruck ist auf einen minimalen Druck festgesetzt, bei dem der Kraftstoff der angeforderten Menge innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 eingespritzt werden kann (unter Bezugnahme auf 16).
Somit wird auch in dem kleinen Ventilarbeitswinkelzustand (Niedrigventilhubbereich), wo der Schließzeitpunkt des Einlaßventils 105 vor dem unteren Totpunkt festgesetzt ist und auch in dem Fall, wo die Motordrehzahl Ne hoch ist und die Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 kurz ist, es möglich, die Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 auszuführen.
In der Stufe S112 wird die an die angelegte Spannung Kraftstoffpumpe 202 so geregelt, dass der Kraftstoffdruck, der durch den Kraftstoffdrucksensor 211 ermittelt wird, mit dem Soll-Kraftstoffdruck übereinstimmt.
Ein Flußplan von 18 zeigt eine Steuerung des Kraftstoffeinspritzventils 131 durch die Motorsteuereinheit 114.
In Stufe S121 wird eine Kraftstoffimpulsbreite Ti (Einspritzdauer) für einen Basiskraftstoffdruck basierend auf der Ansaugluftmenge Q; der Motordrehzahl Ne, der Kühlwassertemperatur Tw, einer Batteriespannung und dergleichen berechnet.
Insbesondere wird eine Basiseinspritzimpulsbreite Tp basierend auf der Ansaugluftmenge Q und der Motordrehzahl Ne berechnet, wobei ein Korrekturkoeffizient CO basierend auf der Kühlwassertemperatur und dergleichen festgesetzt wird, und außerdem wird eine unwirksame Einspritzimpulbreite Ts basierend auf der Batteriespannung festgesetzt.
Dann wird die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite Ti berechnet als Ti = Tp × CO + Ts.
In der nächsten Stufe S122 wird ein auf Kraftstoffdruck basierender Korrekturwert CPFUEL für die Kraftstoffimpulsbreite Ti entsprechend dem Kraftstoffdruck zu dem Zeitpunkt festgesetzt.
Der Korrekturwert CPFUEL ist zum Anpassen der Kraftstoffeinspritzimpulsbreite Ti, die in Übereinstimmung mit einem Referenzkraftstoffdruck (ein Referenzwert der Einspritzmenge pro Ventilöffnungsdauereinheit) berechnet wird, an die Kraftstoffmenge pro Ventilöffnungsdauereinheit zu dem Zeitpunkt vorhanden, und wird auf einen kleineren Wert festgesetzt, wenn der Kraftstoffdruck höher ist, bei dem die Einspritzmenge pro Ventilöffnungsdauereinheit erhöht wird.
D.h., wenn der Kraftstoffdruck höher als der Referenzkraftstoffdruck ist und die Einspritzmenge pro Ventilöffnungsdauereinheit größer ist, wird die Einspritzimpulsbreite Ti (Einspritzdauer) so korrigiert, dass sie kleiner wird, so dass der Kraftstoff der angeforderten Menge mit der korrigierten Einspritzimpulsbreite Ti eingespritzt wird.
In Stufe S123 wird eine Einspritzimpulsbreite Ti basierend auf den Korrekturwert CPFUEL korrigiert, um eine endgültige Einspritzimpulsbreite TI festzusetzen. TI = (Ti – Ts) × CPFUEL + Ts
Die Einspritzimpulsbreite Ti enthält die unwirksame Einspritzimpulsbreite Ts, und die Einspritzimpulsbreite entsprechend der angeforderten Einspritzmenge (wirksame Einspritzimpulsbreite Te) ist Te = Ti – Ts. Daher wird eine wirksame Einspritzimpulsbreite Te = Ti – Ts mit dem Korrekturwert CPFUEL multipliziert, und dann wird die unwirksame Einspritzimpulsbreite Ts addiert, um die endgültige Einspritzimpulsbreite TI zu erzielen.
In Stufe S124 wird das Einspritzimpulssignal mit der Einspritzimpulsbreite TI an das Kraftstoffeinspritzventil 131 synchron zu dem Öffnungszeitpunkt (Ansaugtakt) des Einlaßventils 105 jedes Zylinders abgegeben.
Insbesondere wird ein Einspritzstartzeitpunkt entgegengesetzt berechnet, basierend auf der Einspritzimpulsbreite, um das Einspritzimpulssignal abzugeben, so dass das Einspritzimpulssignal so startet, dass es synchron mit dem Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils 105 jedes Zylinders abgegeben wird, oder die Kraftstoffeinspritzung wird unmittelbar vor dem Schließzeitpunkt des Einlaßventils 105 beendet.
Hierbei ist der Aufbau solcher Art, dass der Druck des Kraftstoffs, der dem Kraftstoffventil 131 zugeführt wird, sich basierend auf der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 ändert, so dass er sich entsprechend dem Ventilhub (Ventilarbeitswinkel) des Einlaßventils 105 durch den VEL-Mechanismus 112 und der Motordrehzahl Ne ändert, so dass der Kraftstoff mit der angeforderten Menge innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 eingespritzt werden kann.
Entsprechenderweise wird die Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 ausgeführt (Bezugnahme auf 14).
Wenn die Anordnung solcher Art ist, dass die Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 ausgeführt wird, ist es möglich, den gesamten Kraftstoff aufgrund der Ansaugluftströmung innerhalb des Ansaugtakts zu zerstäuben und insbesondere wird der Ansaugluftstrom in dem Niedrigventilhubbereich verstärkt, wobei der Schließzeitpunkt des Einlaßventils 105 vor dem unteren Totpunkt festgesetzt ist, um dadurch einen großen Zerstäubungseffekt zu erzielen.
Da darüber hinaus die Kraftstoffeinspritzung synchron zu dem Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils 105 gestartet wird und daher der Kraftstoff kontinuierlich in den Zylinder innerhalb des Ansaugtaktes eingesaugt wird, kann ein gleichförmiges Kraftstoff/Luft-Gemisch in dem Zylinder gebildet werden, wodurch ermöglicht wird, die Kraftstoff-Luft-Gemischbildung sowie den Zerstäubungseffekt zu verbessern und den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen zu senken.
In der obigen Ausführungsform wurde der VEL-Mechanismus 112, der kontinuierlich den Ventilhub und den Ventilarbeitswinkel des Einlaßventils 105 verändert, verwendet, wobei jedoch die Anordnung auch solcher Art sein kann, dass der Ventilhub und der Ventilarbeitswinkel stufenweise durch das Schalten des Nockens und dergleichen geschaltet werden kann.
Ferner kann die Anordnung solcher Art sein, dass eine Hubcharakteristik eines Ventilkörpers des Kraftstoffeinspritzventils 131 entsprechend der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 ohne Ändern des Kraftstoffdrucks verändert wird, so dass die Einspritzmenge pro Zeiteinheit des Kraftstoffeinspritzventils 131 entsprechend der Öffnungsdauer des Einlaßventils 105 geändert wird.
Darüber hinaus kann die Anordnung solcher Art sein, dass die Kraftstoffeinspritzung innerhalb der Öffnungsdauer des Einspritzventils 105 nur in dem Niedriglastbereich (Niedrigventilhubbereich) ausgeführt wird, und in einem Hochlastbereich (Hochventilhubbereich), wo der Schließzeitpunkt des Einlaßventils 105 zum oder hinter dem unteren Totpunkt ausgeführt wird, wird die Kraftstoffeinspritzung vor dem Öffnungszeitpunkt des Einlaßventils 105 gestartet.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-191034, eingereicht am 28. Juni 2002, dessen Priorität beansprucht wurde, wird hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
Währenddessen nur eine ausgewählte Ausführungsform ausgewählt wurde, um die vorliegende Erfindung darzustellen, ist es für den Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen hierin ausgeführt werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist, zu verlassen.
Darüber hinaus ist die vorangegangene Beschreibung der Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung nur zur Darstellung vorgesehen und nicht zum Zweck der Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente definiert ist, vorgesehen.

Claims

Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors, der mit einem Einlaßventil und einem Kraftstoffeinspritzventil, das auf der stromaufwärtigen Seite des Einlaßventils angeordnet ist, versehen ist, umfassend: einen Einspritzmengenregler, der eine Einspritzmenge pro Zeiteinheit des Kraftstoffeinspritzventils verändert; und ein Steuergerät, das den Einspritzmengenregler steuert, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Öffnungsdauerdetektor vorgesehen ist, der eine Öffnungsdauer des Einlaßventils ermittelt, und dass das Steuergerät den Einspritzmengenregler entsprechend der Öffnungsdauer, die durch den Öffnungsdauerdetektor ermittelt wurde, steuert.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 1, wobei der Motor mit einem variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus ausgestattet ist, der einen Ventilhub und einen Ventilarbeitswinkel des Einlaßventils verändert, und wobei der Öffnungsdauerdetektor den Ventilarbeitswinkel des Einlaßventils und eine Drehzahl des Motors als eine Zustandsgröße, die mit der Öffnungsdauer des Einlaßventils in Wechselwirkung steht, ermittelt.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 2, wobei das Steuergerät den Einspritzmengenregler so steuert, dass eine Kraftstoffeinspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils kürzer wird als eine Öffnungsdauer des Einlaßventils zumindest in einem Niedrigventilhubbereich des Einlaßventils.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 3, wobei ein Einspritzzeitsteuerungsgerät vorgesehen ist, das den Einspritzzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils so steuert, dass die Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils zumindest in dem Niedrigventilhubbereich ausgeführt wird.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 2, wobei das Steuergerät die Einspritzmenge pro Zeiteinheit so steuert, dass diese größer wird, wenn die Drehzahl des Motors höher ist.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 2, wobei das Steuergerät die Einspritzmenge pro Zeiteinheit so steuert, dass diese größer wird, wenn der Ventilarbeitswinkel des Einlaßventils kleiner ist.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffmengenregler ein Kraftstoffdruckregler ist, der einen Druck des Kraftstoffs, der dem Kraftstoffeinspritzventil zugeführt wird, verändert und die Einspritzmenge pro Zeiteinheit durch Regeln des Drucks des Kraftstoffs regelt.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoffmengenregler ein Hubregler ist, der einen Hub eines Ventilkörpers des Kraftstoffeinspritzventils regelt und die Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit durch Regeln des Hubs des Ventilkörpers regelt.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 2, wobei der Motor mit einem variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus versehen ist, der eine zentrale Phase des Ventilarbeitswinkels des Einlaßventils verändert, und wobei in einem vorbestimmten Niedriglastbereich, wo der Schließzeitpunkt des Einlaßventils vor dem unteren Totpunkt durch den variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus und den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus festgesetzt ist, das Steuergerät den Einspritzmengenregler so steuert, dass eine Kraftstoffeinspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils kürzer ist als die Öffnungsdauer des Einlaßventils.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 2, wobei der variable Ventilereignis- und Hubmechanismus umfaßt: eine Nockenwelle, die drehbar mit dem Motor verbunden ist; eine Steuerwelle, die im wesentlichen parallel zu der Nockenwelle angeordnet ist; einen Steuernocken, der vorbelastet an einem Umfang der Steuerwelle befestigt ist; einen Kipphebel, der durch den Steuernocken schwenkbar und axial gelagert ist; ein Schwenkantriebselement, das einen Endbereich des Kipphebels antreibt, um diesen entsprechend der Drehung der Nockenwelle zu verschwenken; einen Schwenknocken, der mit dem anderen Bereich des Kipphebels verbunden ist, um verschwenkt zu werden und um das Einlaßventil öffnend zu betätigen; und ein Betätigungsorgan, das die Drehwelle zur Drehung antreibt.
Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors, der mit einem Einlaßventil und einem Kraftstoffeinspritzventil, das auf der stromaufwärtigen Seite des Einlaßventils angeordnet ist, ausgestattet ist, umfassend: eine Einspritzmenge-Regeleinrichtung zum Verändern einer Einspritzmenge pro Zeiteinheit des Kraftstoffeinspritzventils; und eine Steuereinrichtung zum Steuern des Einspritzmenge-Reglers, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Öffnungsdauer-Detektionseinrichtung zum Ermitteln einer Öffnungsdauer des Einlaßventils vorgesehen ist, und dass die Steuereinrichtung die Einspritzmenge-Regeleinrichtung entsprechend der Öffnungsdauer, die durch die Öffnungsdauer-Detektionseinrichtung ermittelt wurde, steuert.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors, der mit einem Einlaßventil und einem Kraftstoffeinspritzventil, das auf der stromaufwärtigen Seite des Einlaßventils angeordnet ist, ausgestattet ist, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfaßt: Ermitteln einer Öffnungsdauer des Einlaßventils; und Steuern einer Einspritzmenge pro Zeiteinheit des Kraftstoffeinspritzventils.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 12, wobei der Motor mit einem variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus ausgestattet ist, der einen Ventilhub und einen Ventilarbeitswinkel des Einlaßventils verändert, und wobei der Schritt des Ermittelns der Öffnungsdauer einen Ventilarbeitswinkel des Einlaßventils und eine Drehzahl des Motors als eine Zustandsgröße ermittelt, die mit der Öffnungsdauer des Einlaßventils in Wechselbeziehung steht.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Steuerns der Einspritzmenge pro Zeiteinheit die Einspritzmenge pro Zeiteinheit so steuert, dass eine Kraftstoffeinspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils kürzer als die Öffnungsdauer des Einlaßventils zumindest in einen Niedrigventilhubbereich des Einlaßventils wird.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 14, das außerdem den folgenden Schritt umfaßt: Steuern des Einspritzzeitpunkts des Kraftstoffeinspritzventils, so dass die Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil innerhalb der Öffnungsdauer des Einlaßventils zumindest in dem Niedrigventilhubbereich ausgeführt wird.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Steuerns der Einspritzmenge pro Zeiteinheit die Einspritzmenge pro Zeiteinheit so steuert, dass sie größer wird, wenn die Drehzahl des Motors höher ist.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Steuerns der Einspritzmenge pro Zeiteinheit die Einspritzmenge pro Zeiteinheit so steuert, dass diese größer wird, wenn der Ventilarbeitswinkel des Einlaßventils kleiner ist.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Steuerns der Kraftstoffeinspritzmenge pro Zeiteinheit einen Druck des Kraftstoffs, der dem Kraftsstoffeinspritzventil zugeführt wird, steuert, um die Einspritzmenge pro Zeiteinheit des Kraftstoffeinspritzventils zu Steuern.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Steuerns der Kraftstoffeinspritzung pro Zeiteinheit einen Hub eines Ventilkörpers des Kraftstoffeinspritzventils steuert, um die Einspritzmenge pro Zeiteinheit des Kraftstoffeinspritzventils zu Steuern.
Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung eines Motors nach Anspruch 13, wobei der Motor mit einem variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus ausgestattet ist, der einen zentrale Phase des Ventilarbeitswinkels des Einlaßventils verändert, und wobei in einem vorbestimmten Niedriglastbereich der Schließzeitpunkt des Einlaßventils vor dem unteren Totpunkt durch den variablen Ventilereignis- und Hubmechanismus und den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus festgesetzt ist, wobei der Schritt des Steuerns der Einspritzmenge pro Zeiteinheit die Einspritzmenge des Kraftstoffeinspritzventils so steuert, dass eine Kraftstoffeinspritzdauer des Kraftstoffeinspritzventils kürzer als die Öffnungsdauer des Einlaßventils wird.