DE112009005447B4 - Steuervorrichtung für Verbrennungsmotor mit variabler Ventilbetätigungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), der eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung (32) aufweist, die durch kontinuierliches Ändern eines Hubwegs und/oder eines Arbeitswinkels eines Ventils (28) einen Betriebszustands des Ventils (28) in einen Ventilstoppzustand, in dem das Ventil (28) in einer geschlossenen Stellung gehalten wird, ändern kann, wobei die Steuervorrichtung aufweist: eine Ventilstopp-Ausführungseinrichtung, die, wenn ein Befehl zur Ausführung eines Schubabschaltbetriebs während eines Betriebs des Verbrennungsmotors (10) erzeugt wird, eine Steuerung ausführt, um mittels der Ventilbetätigungsvorrichtung (32) den Ventilstoppzustand zum Betriebszustand des Ventils (28) zu machen; eine Katalysatortemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Temperatur eines Katalysators (36) erfasst, der in einer Abgasleitung (18) angeordnet ist; und eine Kraftstoffeinspritzungs-Ausführungseinrichtung, die, wenn die Temperatur des Katalysators (36) gleich hoch wie oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, eine Kraftstoffeinspritzung so ausführt, dass während eines Zeitraums, in dem der Betriebszustand des Ventils (28) in den Ventilstoppzustand übergeht, eines Zeitraums, in dem im Ventilstoppzustand der Schubabschaltbetrieb ausgeführt wird, oder eines Zeitraums, in dem der Betriebszustand des Ventils (28) vom Ventilstoppzustand in einen an einer Brenngrenze liegenden Betriebszustand übergeht, in dem ein kürzester Hubweg und/oder ein kleinster Arbeitswinkel des Ventils (28) erreicht wird, bei dem eine Verbrennung im Verbrennungsmotor (10) möglich ist, Kraftstoff in die Abgasleitung geliefert wird; wobei die Kraftstoffeinspritzung derart ausgeführt wird, dass Kraftstoff mittels eines Kraftstoff-Einspritzventils (24), das in einer Ansaugleitung (16) des Verbrennungsmotors (10) angeordnet ist, eingespritzt wird, oder dass Kraftstoff mittels eines Abgasanreicherungs-Kraftstoffventils, das in der Abgasleitung (18) vorgesehen ist, direkt in die Abgasleitung (18) eingebracht wird; und wobei mit der Ausführung des Schubabschaltbetriebs ab einem Zeitpunkt begonnen wird, zu dem der kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel des Ventils (28) oder der kürzeste für eine Verbrennung nötige Hub des Ventils (28) erreicht wird.

Description

• Gebiet der Technik
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung aufweist.
• Technischer Hintergrund
• Ein herkömmlicher Verbrennungsmotor mit einem variablen Ventilbetätigungsmechanismus, der ein Ansaugventil und/oder ein Abgasventil in einem geschlossenen Zustand bzw. einer geschlossenen Stellung halten kann, ist beispielsweise im Patentdokument 1 offenbart. Gemäß dem Aufbau dieses herkömmlichen Verbrennungsmotors wird in einer Situation, in der die Temperatur eines in einer Abgasleitung angeordneten Abgasreinigungskatalysators gleich hoch wie oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, der variable Ventilbetätigungsmechanismus so gesteuert, dass das Abgasventil oder das Ansaugventil in eine geschlossene Stellung gebracht wird bzw. werden. Somit wird eine Zufuhr von Gas, das eine hohe Sauerstoffkonzentration aufweist, zum Abgasreinigungskatalysator, der einen Hochtemperaturzustand aufweist, verhindert, und einer Verschlechterung des Abgasreinigungskatalysators wird entgegengewirkt.
• Ferner wird beispielsweise im Patentdokument 2 ein herkömmlicher Aufbau offenbart, der in einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung, die in der Lage ist, die Ventilöffnungseigenschaften eines Ventils kontinuierlich zu ändern, einen Ventilstopp- bzw. Ventilstilllegungsmechanismus aufweist, der einen Betriebszustand des Ventils alternierend zwischen einem Ventilarbeitszustand und einem Ventilstopp- bzw. Ventilstillegungszustand umschalten kann.
• Die Anmelderin ist sich der folgenden Dokumente bewusst, die als Dokumente, die für die vorliegende Erfindung relevant sind, wozu auch das vorstehend beschriebene Dokument gehört.
• Liste der genannten Literaturstellen
• Patentdokumente
• Patentdokument 1: japanische Patentanmeldung JP 2001-182570 A
• Patentdokument 2: japanische Patentanmeldung JP 2007-239551 A
• Patentdokument 3: japanische Patentanmeldung JP 2008-045460 A
• Patentdokument 4: japanische Patentanmeldung JP 2008-121458 A
• Patentdokument 5: japanisches Patent JP 3799944 B2
• Patentdokument 6: japanisches Patent JP 3893202 B2
• Patentdokument 7: japanische Patentanmeldung JP 2000-282901 A
• Patentdokument 8: japanische Patentanmeldung JP 2006-291840 A
• Das Dokument DE 102 40 067 A1 offenbart eine Kraftstoffeinspritzventilregelungsroutine bei der Kraftstoffabschaltung, bei der bei losgelassenem Beschleunigerpedal und bei einer bestimmten Verbrennungsmotormindestdrehzahl die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammern beendet wird. Dann wird das Hilfskraftstoffeinspritzventil geöffnet, bis eine vorgegebene Zeitspanne vergangen ist, wodurch die Verbrennung im Verbrennungsmotor geringfügig ausgedehnt und eine Druckentlastung des Einspritzdrucks zur Verminderung von Stößen bei der Rückkehr in den Routinebetrieb erzielt wird.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Technisches Problem
• Wenn in einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung, die dazu dient, einen Hubweg und/oder einen Arbeitswinkel (im Folgenden einfach kurz: „Arbeitswinkel”) eines Ventils kontinuierlich zu ändern, ein Betriebszustand des Ventils in einen Ventilstoppzustand geändert wird, in dem das Ventil in einer geschlossenen Stellung gehalten wird, wenn ein Schubabschaltbetrieb ausgeführt wird, wird der Betriebszustand des Ventils notwendigerweise durch kontinuierliches Ändern des Arbeitswinkels des Ventils in den genannten Ventilstoppzustand geändert. Infolgedessen dauert es im Vergleich zu einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung, die den Betriebszustand des Ventils alternierend zwischen einem Ventilarbeitszustand und einem Ventilstoppzustand umschalten kann, länger, bis der Betriebszustand des Ventils in den Ventilstoppzustand überführt wird bzw. übergeht, und es dauert auch länger, bis der Betriebszustand des Ventils vom Ventilstoppzustand in einen an einer Brenngrenze liegenden Betriebszustand überführt (zurückgebracht) wird bzw. übergeht, in dem ein kleinster Arbeitswinkel des Ventils, ab dem eine Verbrennung im Verbrennungsmotor möglich ist, erreicht werden kann. Infolgedessen besteht das Risiko, dass während einer solchen Übergangszeit Frischluft nach außen zum Katalysator gelangt.
• Ferner ist ein Aufbau bekannt, beispielsweise der im oben genannten Patentdokument 2 beschriebene Aufbau, bei dem ein Ventilstoppmechanismus, der ein alternierendes Umschalten des Betriebszustands eines Ventils zwischen einem Ventilarbeitszustand und einem Ventilstoppzustand ermöglicht, mit einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung kombiniert ist, die einen Hubweg und/oder einen Arbeitswinkel des Ventils kontinuierlich ändern kann. Gemäß einem solchen Aufbau steigen jedoch die Kosten und die Komplexität der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung.
• Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die im Hinblick auf eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung, die in der Lage ist, durch kontinuierliches Ändern eines Hubwegs und/oder eines Arbeitswinkels eines Ventils einen Betriebszustand des Ventils in einen Ventilstoppzustand zu ändern, in dem das Ventil in einer geschlossenen Stellung gehalten wird, einer Verschlechterung eines Katalysators, die auf eine verzögerten Steuerung der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung zurückgeführt werden kann, entgegenwirken kann, wenn ein Übergang in einen Ventilstoppzustand, der eine Schubabschaltung begleitet, stattfindet, oder wenn ein Übergang aus einem Ventilstoppzustand in einen an einer Brenngrenze liegenden Betriebszustand stattfindet.
• Problemlösung
• Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
• Wenn die Temperatur des Katalysators gleich hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur ist, wird gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise während eines Zeitraums, in dem der Betriebszustand des Ventils in den Ventilstoppzustand übergeht, eine Kraftstoffeinspritzung ausgeführt, um Kraftstoff in die Abgasleitung einzuspritzen. Dadurch kann Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, die aus dem Inneren des Zylinders in die Abgasleitung ausströmt, mittels einer Nachverbrennung in der Abgasleitung verbrannt werden. Somit kann verhindert werden, dass die genannte Luft, die aus dem Inneren eines Zylinders ausströmt, in einem Zustand, in dem ihre Sauerstoffkonzentration hoch ist, in den Katalysator strömt, der einen Hochtemperaturzustand aufweist. Infolgedessen kann einer Verschlechterung des Katalysators, die auf eine verzögerte Steuerung der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung zurückgeführt werden kann, entgegengewirkt werden, wenn ein Übergang in einen Ventilstoppzustand stattfindet, der einen Schubabschaltbetrieb begleitet, oder wenn ein Übergang aus einem Ventilstoppzustand in den an der Brenngrenze liegenden Betriebszustand stattfindet.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die oben beschriebene Kraftstoffeinspritzung mit einer geeigneten Menge ausgeführt werden, die einer Luftmenge entspricht, die im Verlauf des Übergangs des Ventilbetriebszustands in einen Ventilstoppzustand aus dem Inneren des Zylinders zum Katalysator ausströmt, ohne von Schwankungen der Motordrehzahl während der Ausführung eines Schubabschaltbetriebs beeinflusst zu werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Luftmenge, die im Verlauf des Übergangs des Ventilbetriebszustands in einen Ventilstoppzustand aus dem Inneren des Zylinders zum Katalysator ausströmt, auf einfache Weise auf Basis eines Ventilhubweg- und/oder Ventilarbeitswinkelwerts, der von der Ventilbetätigungsumfangs-Erfassungseinrichtung erfasst wird, bestimmt und erfasst werden.
• Im Vergleich zu einem Fall, in dem ein Schubabschaltbetrieb unmittelbar nach Empfang eines Ausführungsbefehls ohne die diesbezüglichen Rücksichtnahmen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, kann gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Luftmenge, die während eines Übergangs in einen Ventilstoppzustand, der eine Schubabschaltung begleitet, aus dem Inneren des Zylinders zum Katalysator ausströmt, verringert werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die oben beschriebene Kraftstoffeinspritzung mit einer geeigneten Menge ausgeführt werden, die einer Luftmenge entspricht, die im Verlauf des Übergangs des Ventilbetriebszustands aus einem Ventilstoppzustand in den an der Brenngrenze liegenden Betriebszustand, aus dem Inneren des Zylinders zum Katalysator ausströmt, ohne von Schwankungen der Motordrehzahl während der Ausführung eines Schubabschaltbetriebs beeinflusst zu werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Luftmenge, die im Verlauf des Übergangs des Ventilbetriebszustands aus einem Ventilstoppzustand in den an der Brenngrenze liegenden Betriebszustand aus dem Inneren des Zylinders zum Katalysator ausströmt, auf einfache Weise auf Basis eines Ventilhubweg- und/oder Ventilarbeitswinkelwerts, der von der Ventilbetätigungsumfangs-Erfassungseinrichtung erfasst wird, bestimmt und erfasst werden.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 ist eine Ansicht, die einen Aufbau eines Verbrennungsmotorsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt;
• 2 ist eine Ansicht, die einen Aufbau einer variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung, die in 1 dargestellt ist, schematisch darstellt;
• 3 ist eine Ansicht der in 2 dargestellten Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung, gesehen aus der axialen Richtung (genauer der Richtung eines Pfeils A in 2) einer Nockenwelle (und einer Steuerwelle);
• 4 ist ein Ablaufschema einer Routine, die in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wenn ein Befehl zur Ausführung eines Schubabschaltbetriebs erzeugt wird;
• 5 ist eine Ansicht, die Änderungen eines Ventilhubwegs und eines Ausgabewerts eines Steuerwellen-Positionssensors zu einer Zeit, zu der das Ventil gestoppt bzw. stillgelegt ist, und zu einer Zeit, zu der das Ventil in einen Arbeitszustand zurückkehrt, in Bezug auf eine Region, in der die Motordrehzahl hoch ist, darstellt;
• 6 ist eine Ansicht, die Änderungen eines Ventilhubwegs und eines Ausgabewerts eines Steuerwellen-Positionssensors 68 zu einer Zeit, zu der das Ventil gestoppt bzw. stillgelegt ist, und zu einer Zeit, zu der das Ventil in einen Arbeitszustand zurückkehrt, in Bezug auf eine Region, in der die Motordrehzahl niedrig ist, darstellt;
• 7 ist ein Ablaufschema einer Routine, die in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wenn ein Befehl zur Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand (ein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors) erzeugt wird; und
• 8 ist ein Ablaufschema einer Routine, die in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wenn ein Befehl zur Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand (ein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors) erzeugt wird.
• Bezugszeichenliste

10

Verbrennungsmotor

12

Kolben

14

Brennkammer

16

Ansaugleitung

18

Abgasleitung

24

Kraftstoff-Einspritzventil

26

Zündkerze

28

Ansaugventil

30

Abgasventil

32

variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung

36

Katalysator

38

Kurbelwelle

40

ECU (elektronische Steuereinheit)

42

Kurbelwinkelsensor

50

Nockenwelle

52

Antriebsnocken

54

Steuerwelle

56

Steuerwellen-Antriebsmechanismus

62

Hilfsmotor

64

EDU (Elektrische Treibereinheit)

66

Nockenwinkelsensor

68

Steuerwellen-Positionssensor

70

Schwingarm

72

Gleitfläche

74

erste Rolle

76

zweite Rolle

78

Trägerarm

80

Steuerarm

82

Schwingnocken-Oberfläche

82a

nicht angreifende bzw. arbeitende Oberfläche

82b

angreifende bzw. arbeitende Oberfläche

84

Kipphebel

86

Kipprolle

92

Lost-Motion-Abschnitt

• BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Erste Ausführungsform
• [Aufbau des Verbrennungsmotorsystems]
• 1 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Verbrennungsmotorsystems 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreibt. Ein System der vorliegenden Erfindung weist den Verbrennungsmotor 10 auf. Obwohl die Zahl der Zylinder eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung nicht besonders beschränkt ist, wird in diesem Fall lediglich als Beispiel angenommen, dass der Verbrennungsmotor 10 ein Vierzylinder-Reihenmotor ist. Ein Kolben 12 ist in jedem einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors 10 vorgesehen. Eine Brennkammer 14 ist an der Oberseite des Kolbens 12 in jedem einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors 10 ausgebildet. Eine Ansaugleitung 16 und eine Abgasleitung 18 kommunizieren mit der Brennkammer 14.
• Ein Luftströmungsmesser 20, der ein Signal gemäß der Strömungsrate der Luft, die in die Ansaugleitung 16 gesaugt wird, ausgibt, ist in der Nähe eines Einlasses der Ansaugleitung 16 vorgesehen. Eine Drosselklappe 22 ist stromabwärts vom Luftströmungsmesser 20 vorgesehen. Ein Kraftstoff-Einspritzventil 24 zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Ansaugöffnung des Verbrennungsmotors 10 ist stromabwärts von der Drosselklappe 22 angeordnet. Eine Zündkerze 26 ist in einem Zylinderkopf eingebaut, der im Verbrennungsmotor 10 enthalten ist. Die Zündkerze 26 ist so angeordnet, dass sie von oberhalb der Brennkammer 14 in die Brennkammer 14 vorsteht. Ein Ansaugventil 28 und ein Abgasventil 30 sind in einer Ansaugöffnung bzw. einer Abgasöffnung vorgesehen. Das Ansaugventil 28 und das Abgasventil 30 dienen dazu, die Brennkammer 14 und die Ansaugleitung 16 oder die Brennkammer 14 und die Abgasleitung 18 in einen Verbindungszustand oder Absperrungszustand zu bringen.
• Das Ansaugventil 28 und das Abgasventil 30 werden von einer variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 bzw. einer Abgasventil-Betätigungsvorrichtung 34 angetrieben. Der Aufbau der variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 wird weiter unten mit Bezug auf 2 und 3 ausführlich beschrieben. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass eine Ventilbetätigungsvorrichtung, die das Abgasventil 30 antreibt, den gleichen Aufbau aufweisen kann wie die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 32. Ein Katalysator 36 zum Reinigen von Abgas ist in der Abgasleitung 18 angeordnet.
• Das in 1 dargestellte System ist mit einer ECU (elektronischen Steuereinheit) 40 ausgestattet. Verschiedene Sensoren zur Erfassung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 10, beispielsweise der oben genannte Strömungsmesser 20 und ein Kurbelwinkelsensor 42, der die Motordrehzahl erfasst, sind ebenso wie ein Zündschalter (IG-Schalter) 44 des Fahrzeugs mit einer Eingangsseite der ECU 40 verbunden. Ferner sind verschiedene Stellglieder zum Steuern des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 10, beispielsweise die oben genannte Drosselklappe 22, das Kraftstoff-Einspritzventil 24, die Zündkerze 26 und die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 mit einer Ausgangsseite der ECU 40 verbunden. Die ECU 40 steuert den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 auf Basis der Ausgaben der oben beschriebenen Sensoren.
• Nun werden der Aufbau und die Funktionsweise der variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben.
• [Aufbau der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung]
• 2 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32, die in 1 dargestellt ist, schematisch darstellt. 3 ist eine Ansicht der in 2 dargestellten Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32, gesehen aus der axialen Richtung (genauer der Richtung eines Pfeils A in 2) einer Nockenwelle 50 (und einer Steuerwelle 54). In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in 2 jeweils ein Aufbau dargestellt ist, der nur zwei der vier Zylinder des Verbrennungsmotors 10 betrifft, und dass auf die Darstellung der übrigen Zylinder verzichtet wurde.
• Die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 ist eine Vorrichtung, die einen Arbeitswinkel und einen Hubweg (wenn zwischen dem Arbeitswinkel und dem Hubweg nicht unbedingt unterschieden werden muss, werden sie nachstehend einfach kurz als „Arbeitswinkel” bezeichnet) des Ansaugventils 28 gemäß einer Drehstellung der Steuerwelle 54, die weiter unten beschrieben wird, kontinuierlich ändern kann. Die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 ist so aufgebaut, dass sie den Betriebszustand des Ansaugventils 28 durch kontinuierliches Ändern (Verkleinern) des Arbeitswinkels des Ansaugventils 28 in einen Ventilstoppzustand ändern kann, in dem das Ansaugventil 28 in einer geschlossenen Stellung (bei einem Nullhub) gehalten wird.
• Die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 weist einen Antriebsnocken 52, der auf der Nockenwelle 50 vorgesehen ist, die von einer Kurbelwelle 38 des Verbrennungsmotors 10 drehend angetrieben wird, und die Steuerwelle 54 auf, die parallel zur Nockenwelle 50 angeordnet ist. Der Antriebsnocken 52 dreht sich in 3 im Uhrzeigersinn.
• Wie in 2 dargestellt, weist die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 auch einen Steuerwellen-Antriebsmechanismus 56 auf, der die Steuerwelle 54 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs rotieren lassen kann. Der Steuerwellen-Antriebsmechanismus 56 weist ein Schneckenrad 58, das mit einer Endseite der Steuerwelle 54 verbunden ist, ein Schneckenrad 60, das in das Schneckenrad 58 eingreift, und einen Hilfsmotor 62 auf, der das Schneckenrad 60 drehend antreibt. Der Hilfsmotor 62 ist über eine EDU (elektrische Treibereinheit) 64 mit der oben beschriebenen ECU 40 verbunden. Zusätzlich zum oben genannten Kurbelwinkelsensor 42 sind ein Nockenwinkelsensor 66, der einen Drehwinkel der Nockenwelle 50 erfasst, und ein Steuerwellen-Positionssensor 68, der eine Drehstellung (einen Drehwinkel) der Steuerwelle 54 erfasst, mit der ECU 40 verbunden. Gemäß diesem Aufbau kann die Drehstellung (der Drehwinkel) der Steuerwelle 54 durch Steuern der Drehrichtung und des Drehwegs des Hilfsmotors 62 gesteuert werden. Da die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 eine Vorrichtung ist, die den Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 gemäß der Drehstellung der Steuerwelle 54 kontinuierlich ändern kann, können der Arbeitswinkel und der Hubweg des Ansaugventils 28 auf Basis eines Ausgabewerts vom Steuerwellen-Positionssensor 68 erfasst werden.
• Die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 weist auch einen Schwingarm (Schwingnockenarm) 70 auf. Der Schwingarm 70 ist so angeordnet, dass er um die Steuerwelle 54 herum schwingen kann. Eine Gleitfläche 72 ist am Schwingarm 70 auf einer Seite ausgebildet, die dem Antriebsnocken 52 zugewandt ist.
• Eine erste Rolle 74 und eine zweite Rolle 76 sind zwischen dem Schwingarm 70 und dem Antriebsnocken 52 angeordnet. Die erste Rolle 74 berührt die Umfangsfläche des Antriebsnockens 52. Die zweite Rolle 76 berührt die Gleitfläche 72 des Schwingarms 70. Die Rollen 74 und 76 sind auf der gleichen Achse angeordnet und können unabhängig voneinander rotieren.
• Die Rollen 74 und 76 sind an einem distalen Endabschnitt eines Trägerarms 78 gelagert. Ein Steuerarm 80, der in 3 nach unten vorsteht, ist an der Steuerwelle 54 vorgesehen. Ein proximaler Endabschnitt des Trägerarms 78 ist drehfähig mit einem distalen Endabschnitt des Steuerarms 80 verbunden. Somit können die Rollen 74 und 76 durch eine Rotation der Steuerwelle 54 bewegt werden. Genauer werden die Rollen 74 und 76, wenn die Steuerwelle 54 ausgehend von dem in 3 dargestellten Zustand im Uhrzeigersinn rotiert, vom Steuerarm 80 und vom Trägerarm 78 nachgezogen und nähern sich dem Schwingungsmittelpunkt des Schwingarms 70 (d. h. dem Mittelpunkt der Steuerwelle 54). Ferner bewegen sich die Rollen 74 und 76 vom Schwingungsmittelpunkt weg, wenn die Steuerwelle 54 ausgehend von einem Zustand, in dem die Rollen 74 und 76 nahe am Schwingungsmittelpunkt positioniert sind, entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert.
• 3 zeigt einen Zustand, in dem die Positionen der Rollen 74 und 76 am weitesten weg vom Schwingungsmittelpunkt liegen. Die Gleitfläche 72 ist als gekrümmte Oberfläche (beispielsweise als bogenförmige Oberfläche) so ausgebildet, dass ein Abstand zwischen der Gleitfläche 72 und dem Mittelpunkt des Antriebsnockens 52 allmählich umso schmäler wird, je näher eine Position auf der Gleitfläche 72 von der distalen Endseite des Schwingarms 70 zur Seite des Schwingungsmittelpunkts verlagert wird.
• Eine Schwingnocken-Oberfläche 82 ist auf einer Seite des Schwingarms 70 ausgebildet, die der Gleitfläche 72 gegenüber liegt. Die Schwingnockenfläche 82 weist eine nicht angreifende Oberfläche (einen Grundkreisabschnitt) 82a, die so ausgebildet ist, dass ihr Abstand zum Schwingungsmittelpunkt des Schwingarms 70 konstant ist, und eine angreifende Oberfläche 82b auf, die als Fortsetzung der nicht angreifenden Oberfläche 82a vorgesehen ist und so ausgebildet ist, dass ihr Abstand zum Schwingungsmittelpunkt allmählich zunimmt. Auf den so ausgebildeten Schwingarm 70 wird von einer Lost-Motion-Feder, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, in 3 ein Druck entgegen dem Uhrzeigersinn ausgeübt. Der Druck von der Lost-Motion-Feder schiebt den Schwingarm 70 gegen die zweite Rolle 76 und schiebt die erste Rolle 74 gegen den Antriebsnocken 52.
• Die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 weist ferner einen Kipphebel 84 auf, der einen Ventilschaft des Ansaugventils 28 in Hubrichtung drückt. Der Kipphebel 84 ist in 3 unter dem Schwingarm 70 angeordnet. Eine Kipprolle 86 ist so vorgesehen, dass sie der Schwingnocken-Oberfläche 82 im Kipphebel 84 zugewandt ist. Die Kipprolle 86 ist drehfähig an einem mittleren Abschnitt des Kipphebels 84 angebaut. Ein Ende des Kipphebels 84 liegt an einem Ende des Ventilschafts des Ansaugventils 28 an. Das andere Ende des Kipphebels 84 wird von einer hydraulischen Spielausgleichseinrichtung 88 gelagert. Das Ansaugventil 28 wird von einer nicht dargestellten Ventilfeder in eine Schließrichtung gedrängt, das heißt in eine Richtung, die den Kipphebel 84 nach oben schiebt. Die Kipprolle 86 wird durch die oben genannte Druckkraft und die hydraulische Spielausgleichseinrichtung 88 gegen die Schwingnockenfläche 82 des Schwingarms 70 gedrückt. Wenn der Antriebsnocken 52 rotiert, wird gemäß diesem Aufbau der Nockenhub des Antriebsnockens 52 über die Rollen 74 und 76 auf den Schwingarm 70 übertragen und bewirkt, dass der Schwingarm 70 schwingt.
• Im Schwingarm 70 ist am vorderen Teil der Gleitfläche 72 ein Lost-Motion-Abschnitt 92 vorgesehen, der aus einer Oberfläche besteht, die relativ zu einer hypothetischen Verlängerungslinie 90 der Gleitfläche 72 zurückgesetzt ist. In dem in 3 dargestellten Zustand berührt die zweite Rolle 76 den Lost-Motion-Abschnitt 92. Wie weiter unten beschrieben, tritt in diesem Zustand auch dann, wenn der Schwingarm 70 infolge der Rotation des Antriebsnockens 52 schwingt, ein Ventilstoppzustand ein, in dem das Ansaugventil 28 in einer geschlossenen Stellung gehalten wird.
• Wenn die Steuerwelle 54 aus dem in 3 dargestellten Ventilstoppzustand heraus entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert, bewegen sich die Rollen 74 und 76 in einer Richtung, in der sie dem Schwingungsmittelpunkt des Schwingarms 70 näher kommen. Somit tritt ein Zustand ein, in dem die zweite Rolle 76 die Gleitfläche 72 berührt. In diesem Zustand führt das Ansaugventil 28 eine Öffnungs-/Schließungsoperation durch, wenn der Antriebsnocken 52 rotiert und bewirkt, dass der Schwingarm 70 schwingt. Im Folgenden wird dieser Zustand als „Ventilarbeitszustand” bezeichnet.
• Wenn der Antriebsnocken 52 im Ventilarbeitszustand nicht gehoben wird, das heißt, wenn der Grundkreisabschnitt des Antriebsnockens 52 die erste Rolle 74 berührt, berührt die Kipprolle 86 die nicht angreifende Oberfläche 82a der Schwingnocken-Oberfläche 82. Infolgedessen wird das Ansaugventil 28 geschlossen. Wenn anschließend der Hub des Antriebsnocken 52 beginnt und der Schwingarm 70 in 3 entgegen dem Uhrzeigersinn zu schwingen beginnt, verlagert sich ein Kontaktpunkt zwischen der Kipprolle 86 und der Schwingnocken-Oberfläche 82 (im Folgenden als „Kipprollen-Kontaktpunkt” bezeichnet) von der nicht angreifenden Oberfläche 82a zur angreifenden Oberfläche 82b. Wenn der Kipprollen-Kontaktpunkt sich zur angreifenden Oberfläche 82b verlagert, wird der Kipphebel 84 nach unten geschoben und das Ansaugventil 28 öffnet sich.
• Nun soll angenommen werden, dass die Rollen 74 und 76 so nahe wie möglich am Schwingungsmittelpunkt des Schwingarms 70 liegen. Da hierbei der Nockenhub des Antriebsnockens 52 an einer Stelle, die nahe am Schwingungsmittelpunkt liegt, auf den Schwingarm 70 übertragen wird, nimmt der Schwingungsbereich (die Schwingungsbreite) des Schwingarms 70 zu. Daher wird der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 größer. Wie oben beschrieben, nimmt ferner ein Abstand zwischen der Gleitfläche 72 und dem Mittelpunkt des Antriebsnockens 52 mit größerer Nähe zum Schwingungsmittelpunkt ab. Je näher die Rollen 74 und 76 dem Schwingungsmittelpunkt kommen, desto weiter im Uhrzeigersinn verlagert sich daher die Position des Schwingarms 70 in 3, wenn der Antriebsnocken 52 sich zu heben beginnt. Infolgedessen wird ein Drehweg des Schwingarms 70, der zurückgelegt werden muss, bis der Kipprollen-Kontaktpunkt sich zur angreifenden Oberfläche 82b verlagert (d. h. bis der Hub des Ansaugventils 28 beginnt), nachdem der Schwingarm 70 mit dem Schwingen begonnen hat, umso kürzer, je näher die Rollen 74 und 76 dem Schwingungsmittelpunkt kommen. Der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 wird auch aus diesem Grund größer.
• Wenn dagegen angenommen wird, dass die Rollen 74 und 76 weit vom Schwingungsmittelpunkt des Schwingarms 70 entfernt sind, dann wird in diesem Fall der Nockenhub des Antriebsnockens 52 an einer Position, die weit weg vom Schwingungsmittelpunkt liegt, auf den Schwingarm 70 übertragen. Daher wird der Schwingungsbereich (die Schwingungsbreite) des Schwingarms 70 kleiner. Ferner wird ein Drehweg des Schwingarms 70, der zurückgelegt werden muss, bis der Kipprollen-Kontaktpunkt sich zur angreifenden Fläche 82b verlagert, nachdem der Schwingarm 70 zu schwingen begonnen hat, gemäß dem Abstand der Rollen 74 und 76 zum Schwingungsmittelpunkt länger. Aus diesen Gründen wird der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 umso kleiner, je größer der Abstand der Rollen 74 und 76 zum Schwingungsmittelpunkt wird.
• Wie oben beschrieben, ist gemäß der Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 im Ventilarbeitszustand das Maß, in dem der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 kontinuierlich vergrößert werden kann, umso größer, je weiter die Drehstellung der Steuerwelle 54 in 3 im Uhrzeigersinn verlagert wird. Dagegen ist das Maß, in dem der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 kontinuierlich verkleinert werden kann, umso größer, je weiter die Drehstellung der Steuerwelle 54 in 3 entgegen dem Uhrzeigersinn verlagert wird. Wenn die Drehstellung der Steuerwelle 54 in einem großen Maß entgegen dem Uhrzeigersinn verlagert wird, bis die zweite Rolle 76 eine Position 92 erreicht, an der die zweite Rolle 76 den Lost-Motion-Abschnitt berührt, bleibt ferner der Kipprollen-Kontaktpunkt an der nicht angreifenden Oberfläche 82a und erreicht nicht die angreifende Oberfläche 82b, selbst wenn der Schwingarm 70 einhergehend mit einer Rotation des Antriebsnockens 52 schwingt. Somit kann der Betriebszustand des Ansaugventils 28 in den Ventilstoppzustand übergehen.
• [Kennzeichnende Steuerung in der ersten Ausführungsform]
• Wenn ein Schubabschaltbetrieb ausgeführt wird, beispielsweise bei einer Verlangsamung, während der Verbrennungsmotor 10 in Betrieb ist, ist in dem Fall, dass Frischluft mit einer hohen Sauerstoffkonzentration in den einen Hochtemperaturzustand aufweisenden Katalysator 36 strömt, zu befürchten, dass die Frischluft eine Verschlechterung des Katalysators 36 bewirkt. Wenn die Temperatur des Katalysators 36 bei Ausführung eines Schubabschaltbetriebs gleich hoch wie oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, wird daher gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Aufbau übernommen, mit dem ein Übergang des Betriebszustands des Ansaugventils 28 in einen Ventilstoppzustand anhand der variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 so ausgeführt wird, dass gewährleistet ist, dass keine Frischluft zum Katalysator 36 strömt.
• Um den Betriebszustand des Ansaugventils 28 in den Ventilstoppzustand zu überführen, muss jedoch gemäß dem Aufbau der variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 der vorliegenden Ausführungsform das Ansaugventil 28 durch eine kontinuierliche Änderung des Arbeitswinkels (und des Hubwegs) des Ansaugventils 28 in den Ventilstoppzustand überführt werden. Im Vergleich zu einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung, die den Betriebszustand des Ventils alternierend zwischen dem Ventilarbeitszustand und dem Ventilstoppzustand umschalten kann, ist infolgedessen mehr Zeit für einen Übergang in den Ventilstoppzustand nötig, und ferner ist mehr Zeit nötig, um den Betriebszustand des Ventils vom Ventilstoppzustand in einen an der Brenngrenze liegenden Betriebszustand des Ansaugventils 28 zu überführen, in dem der kleinste Arbeitswinkel des Ventils, bei dem eine Verbrennung im Verbrennungsmotor 10 möglich ist (im Folgenden als „kleinster für eine Verbrennung nötiger Arbeitswinkel” bezeichnet), erhalten werden kann. Infolgedessen besteht das Risiko, dass Frischluft während solcher Übergangszeiten zum Katalysator 36 ausströmt.
• Daher wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Aufbau übernommen, mit dem die folgende Steuerung ausgeführt wird, um einer Verschlechterung des Katalysators 36 entgegenzuwirken, die auf eine Steuerungsverzögerung der variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 während eines Übergangs in den Ventilstoppzustand, der einen Schubabschaltbetrieb begleitet, und während eines Übergangs vom Ventilstoppzustand in den genannten an der Brenngrenze liegenden Betriebszustand zurückgeführt werden kann.
• Konkret wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, falls die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, wenn ein Befehl zur Ausführung eines Schubabschaltbetriebs erzeugt wird, die Ausführung des Schubabschaltbetriebs gehemmt, bis der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28, das dabei ist, in den Ventilstoppzustand überzugehen, den oben genannten kleinsten für eine Verbrennung nötigen Arbeitswinkel erreicht hat. Anschließend wird zu einem Zeitpunkt, zu dem der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 den kleinsten für eine Verbrennung nötigen Arbeitswinkel erreicht, der Schubabschaltbetrieb ausgeführt. Ferner wird ein Aufbau übernommen, mit dem, nachdem unter Verwendung des Steuerwellen-Positionssensors 68 ein Steuerzeitraum A ab einem Zeitpunkt, zu dem der kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel erreicht wird (d. h. einem Zeitpunkt, zu dem mit der Ausführung des Schubabschaltbetriebs begonnen wird), bis zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Übergang des Betriebszustands des Ansaugventils 28 in den Ventilstoppzustand abgeschlossen wird, bestimmt wurde, eine Luftmenge A, die während des Steuerzeitraums A aus dem Inneren der Zylinder zum Katalysator 36 ausströmt, auf Basis des Steuerzeitraums A und der Motordrehzahl zu dem Zeitpunkt, zu dem der kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel erreicht wird (im Folgenden wird diese Motordrehzahl als „kleinste für eine Verbrennung nötige Motordrehzahl” bezeichnet), berechnet.
• Ferner wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Aufbau übernommen, mit dem, falls die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, wenn ein Befehl zur Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand (im Falle einer Rückkehr von einem Schubabschaltbetrieb, der eine Stilllegung des Verbrennungsmotors 10 begleitet hat, ein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors 10) erzeugt wird, unter Verwendung des Steuerwellen-Positionssensors 68 ein Steuerzeitraum B bestimmt wird, der für einen Übergang vom Ventilstoppzustand in den genannten an der Brenngrenze liegenden Betriebszustand, bei dem der kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel erreicht werden kann, nötig ist, und dann eine Luftmenge B, die während des Steuerzeitraums B aus dem Inneren des Zylinders zum Katalysator 36 strömt, auf Basis des Steuerzeitraums B und der kleinsten für eine Verbrennung nötigen Drehzahl berechnet wird.
• Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Aufbau übernommen, mit dem zu dem Zeitpunkt, zu dem der kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel (die kleinste für eine Verbrennung nötige Drehzahl) erreicht wird, eine Kraftstoffeinspritzung in einer Höhe, die einem Gesamtwert (A + B) der genannten ausströmenden Luftmenge A und Luftmenge B entspricht, so ausgeführt wird, dass Kraftstoff vor der Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand (einer Wiederaufnahme der Verbrennung) in die Abgasleitung 18 geliefert wird.
• Nun wird ein konkreter Ablauf der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 4 bis 7 beschrieben.
• 4 ist ein Ablaufschema, das eine Steuerroutine darstellt, die von der ECU 40 gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird, um die oben beschriebenen Funktionen zu verwirklichen, wenn ein Befehl zur Ausführung eines Schubabschaltbetriebs erzeugt wird.
• Gemäß der in 4 dargestellten Routine wird zuerst bestimmt, ob ein Befehl zur Ausführung eines Schubabschalt-Betriebs (F/C-Betriebs) vorliegt oder nicht (Schritt 100).
• Wenn infolgedessen bestimmt wird, dass ein Befehl zur Ausführung eines Schubabschaltbetriebs erzeugt worden ist, wird bestimmt, ob die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist oder nicht (Schritt 102). Die vorgegebene Temperatur in Schritt 102 ist ein Wert, der vorab als Schwellenwert gesetzt wird, um zu bestimmen, ob unter den gegebenen Umständen eine Verschlechterung des Katalysators 36 zu befürchten ist, falls Frischluft in den Katalysator 36 strömt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Temperatur des Katalysators 36 geschätzt werden kann, beispielsweise auf Basis des Betriebsverlaufs des Verbrennungsmotors 10, oder unter Verwendung eines Temperatursensors erfasst werden kann.
• Wenn im oben genannten Schritt 102 bestimmt wird, dass die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur ist, das heißt, wenn bestimmt werden kann, dass unter den gegebenen Umständen eine Verschlechterung des Katalysators 36 zu befürchten ist, falls Frischluft in den Katalysator 36 strömt, wird die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 so gesteuert, dass der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28, der auf einen Wert gesteuert wird, der dem aktuellen Betriebszustand entspricht, zum oben genannten kleinsten für eine Verbrennung nötigen Arbeitswinkel wird (Schritt 104).
• Danach wird zu einem Zeitpunkt, zu dem der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 beim oben genannten kleinsten für eine Verbrennung nötigen Arbeitswinkel ankommt, eine Aufzeichnung des oben beschriebenen Steuerzeitraums A gestartet, und die Motordrehzahl zum aktuellen Zeitpunkt wird aufgezeichnet (Schritt 106). Der Zeitpunkt, zu dem in Schritt 106 der kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel erreicht wird, kann anhand eines Ausgabewerts des Steuerwellen-Positionssensors 68 festgestellt werden (siehe 5 oder 6, die weiter unten beschrieben werden). Ferner wird ein Schubabschaltbetrieb zum aktuellen Zeitpunkt des Erreichens des kleinsten für eine Verbrennung nötigen Arbeitswinkels ausgeführt (108). Anschließend wird die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 so gesteuert, dass der Betriebszustand des Ansaugventils 28 der Ventilstoppzustand wird (Schritt 110).
• Falls dagegen das Ergebnis, das im oben beschriebenen Schritt 102 bestimmt wird, negativ ist, ist keine Verschlechterung des Katalysators 36 aufgrund eines Zustroms vom Frischluft zu befürchten, und daher wird die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 bei Ausführung eines Schubabschaltbetriebs sofort so gesteuert, dass sie den Ventilstoppzustand annimmt (Schritte 112 und 114).
• Nachdem der Übergang des Betriebszustands des Ansaugventils 28 in den Ventilstoppzustand abgeschlossen worden ist, wird dann erneut bestimmt, ob die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur ist oder nicht (Schritt 116). Falls infolgedessen bestimmt wird, dass die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur ist, wird der Steuerzeitraum A durch Aufzeichnen der aktuellen Zeit berechnet (Schritt 118).
• Als nächstes wird die Luftmenge A, die während des Steuerzeitraums A zum Katalysator 36 ausgeströmt ist, auf Basis des Steuerzeitraums A, der im vorangegangenen Schritt 118 berechnet worden ist, und der kleinsten für eine Verbrennung nötigen Drehzahl zum Zeitpunkt des Erreichens des kleinsten für eine Verbrennung nötigen Arbeitswinkels, die im oben genannten Schritt 106 aufgezeichnet wurden, berechnet (Schritt 120).
• 5 ist eine Ansicht, die Änderungen eines Ventilhubwegs und eines Ausgabewerts des Steuerwellen-Positionssensors 68 zu einer Zeit, zu der das Ventil gestoppt ist, und zu einer Zeit, zu der das Ventil in einen Arbeitszustand zurückkehrt, in Bezug auf eine Region, in der die Motordrehzahl hoch ist, darstellt. 6 ist eine Ansicht, die Änderungen eines Ventilhubwegs und eines Ausgabewerts eines Steuerwellen-Positionssensors 68 zu einer Zeit, zu der das Ventil gestoppt ist, und zu einer Zeit, zu der das Ventil in einen Arbeitszustand zurückkehrt, in Bezug auf eine Region, in der die Motordrehzahl niedrig ist, darstellt. Genauer zeigen 5(A) und 6(A) die jeweiligen Beziehungen zu einer Zeit, zu der das Ventil gestoppt bzw. stillgelegt ist, und 5(B) und 6(B) zeigen die jeweiligen Beziehungen zu einer Zeit, zu der das Ventil in einen Arbeitszustand zurückkehrt.
• Eine Schubabschaltung ist ein Betrieb, der bei einer beliebigen Motordrehzahl gestartet wird, während der Verbrennungsmotor 10 läuft. Daher unterscheidet sich die kleinste für eine Verbrennung nötige Drehzahl auch gemäß der Motordrehzahl zu Beginn eines Schubabschaltbetriebs. Wenn sich die Werte für die kleinste für die Verbrennung nötige Drehzahl unterscheiden, wie aus einem Vergleich von 5 mit 6 hervorgeht, variiert während des Steuerzeitraums A ab dem Zeitpunkt, zu dem der kleinste für die Verbrennung nötige Arbeitswinkel (der kürzeste für die Verbrennung nötige Hub) erreicht wird, bis zum Eintritt des Ventilstoppzustands die Anzahl der Hübe des Ansaugventils 28, und es variiert die Luftmenge (Sauerstoffmenge) A, die vom Zylinder in den Katalysator 36 strömt. Genauer wird die ausströmende Luftmenge A einhergehend mit einer Vergrößerung der kleinsten für eine Verbrennung nötigen Drehzahl größer. Das oben Gesagte trifft genauso auf den Steuerzeitraum B ab dem Ventilstoppzustand bis zum Erreichen des oben genannten an der Brenngrenze liegenden Betriebszustands zu, in dem der oben beschriebene kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel erreicht werden kann.
• Demgemäß kann die Häufigkeit, mit der sich das Ansaugventil 28 während des Steuerzeitraums A hebt, durch Erfassen des Steuerzeitraums A und der kleinsten für eine Verbrennung nötigen Drehzahl festgestellt werden, wie bei der Verarbeitung in diesem Schritt 120. Durch Vorabspeichern eines (nicht dargestellten) Kennfelds, das eine Luftmenge A, die zum Katalysator 36 ausströmt, anhand der Beziehung zwischen dem Steuerzeitraum A und der kleinsten für eine Verbrennung nötigen Drehzahl bestimmt, in der ECU 40, kann die ausströmende Luftmenge A auf Basis des Steuerzeitraums A und der kleinsten für eine Verbrennung nötigen Drehzahl berechnet werden.
• 7 ist ein Ablaufschema, das eine Steuerroutine darstellt, die von der ECU 40 ausgeführt wird, wenn ein Befehl zur Rückkehr von einem Schubabschaltungszustand gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt wird, um die oben beschriebenen Funktionen zu verwirklichen. In diesem Fall wird als Beispiel für eine Situation, in der ein Befehl für eine Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand erzeugt wird, eine Situation beschrieben, in der ein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors 10 erzeugt wird, nachdem der Verbrennungsmotor 10 in einen Stoppzustand gebracht wurde, der einen Schubabschaltbetrieb begleitet hat. Jedoch ist die vorliegende Routine nicht auf eine solche Situation beschränkt, in der ein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors erzeugt wird, und selbstverständlich kann die Routine auch auf eine Situation angewendet werden, in der ein normaler Befehl für eine Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand in einem Zustand erzeugt wird, in dem die Umdrehungen des Verbrennungsmotors 10 fortgesetzt werden, nachdem ein Schubabschaltbetrieb ausgeführt wurde.
• Gemäß der Routine, die in 7 dargestellt ist, wird zuerst bestimmt, ob ein Befehl zum Starten des Verbrennungsmotors 10 vorliegt oder nicht (Schritt 200). In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in einer Situation, in der ein normaler Befehl für eine Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand erzeugt wird, anstelle der Verarbeitung in diesem Schritt 200 bestimmt wird, ob ein Befehl für eine Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand vorliegt oder nicht. Wenn im oben genannten Schritt 200 bestimmt wird, dass ein Startbefehl erzeugt wurde, wird als nächstes bestimmt, ob die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als die oben beschriebene vorgegebene Temperatur ist oder nicht (Schritt 202).
• Falls im oben genannten Schritt 202 bestimmt wird, dass die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur ist, wird eine Aufzeichnung des Steuerzeitraums B beim Start der Ankurbelung des Verbrennungsmotors 10 gestartet (Schritt 204). Anschließend wird die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 so gesteuert, dass der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28, das im Ventilstoppzustand ist, der oben beschriebene kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel wird (Schritt 206). Wenn dagegen die Temperatur des Katalysators 36 die vorgegebene Temperatur noch nicht erreicht hat, wird die Aufzeichnung des Steuerzeitraums B nicht gestartet, und die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 wird so gesteuert, dass der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 der oben beschriebene kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel wird (Schritt 206).
• Danach wird zu einem Zeitpunkt, zu dem der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 den oben genannten kleinsten für eine Verbrennung nötigen Arbeitswinkel erreicht, erneut bestimmt, ob die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur ist (Schritt 208). Wenn infolgedessen bestimmt wird, dass die Temperatur des Katalysators 36 die vorgegebene Temperatur noch nicht erreicht hat, werden in Schritt 216, der weiter unten beschrieben wird, sofort eine Kraftstoffeinspritzung und eine Zündung ausgeführt, um den Verbrennungsmotors 10 zu starten. Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur ist, wird der Steuerzeitraum B durch Aufzeichnen der aktuellen Zeit berechnet, und die Motordrehzahl zum aktuellen Zeitpunkt wird ebenfalls aufgezeichnet (Schritt 210).
• Als Nächstes wird eine gesamte ausströmende Luftmenge (A + B) berechnet, bei der es sich um die Summe der Luftmenge A, die während des Steuerzeitraums A zum Katalysator 36 ausströmt, und der Luftmenge B, die während des Steuerzeitraums B zum Katalysator 36 ausströmt, handelt (Schritt 212). Ein Wert, der anhand der Verarbeitung im oben genannten Schritt 120 berechnet wird, wird als Luftmenge A verwendet. Ein Wert für die Luftmenge B kann auch anhand der gleichen Verarbeitung wie im oben genannten Schritt 120 berechnet werden. Somit kann die gesamte ausströmende Luftmenge (A + B) berechnet werden.
• Als Nächstes wird eine Kraftstoffeinspritzung unter Verwendung des Kraftstoff-Einspritzventils 24 zu einer Zeit ausgeführt, zu der ein Abgashub in einem vorgegebenen Zylinder an der Reihe ist, um Kraftstoff (Nachverbrennungskraftstoff) in einer Menge, die der gesamten ausströmenden Luftmenge (A + B) entspricht, in die Abgasleitung 18 zu liefern (Schritt 214). Die Kraftstoff-Einspritzmenge gemäß der gesamten ausströmenden Luftmenge (A + B), auf die im oben genannten Schritt 214 Bezug genommen wird, ist eine Kraftstoffmenge, die eingespritzt wird, um sicherzustellen, dass die Atmosphäre des Katalysators 36 keine oxidative Atmosphäre (magere Atmosphäre) wird, und je größer die gesamte ausströmende Luftmenge (A + B) ist, desto größer ist die eingespritzte Kraftstoffmenge. Die Kraftstoffmenge, die in diesem Fall eingespritzt wird, kann beispielsweise auch eine Kraftstoffmenge sein, die nötig ist, um ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf Basis der Beziehung zur gesamten ausströmenden Luftmenge (A + B) zu erhalten. Infolgedessen kann ein Aufbau übernommen werden, mit dem nach einer Verbrennung von ausströmender Luft in der Abgasleitung 18 Gas mit einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einer niedrigen Sauerstoffkonzentration in den Katalysator 36 strömt.
• Nachdem die oben beschriebene Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wurde, werden eine Kraftstoffeinspritzung und eine Zündung ausgeführt, um den Verbrennungsmotor 10 zu starten (Schritt 216). Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Situation, in der ein normaler Befehl zur Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand erzeugt wird, anstelle der Verarbeitung im oben genannten Schritt 216 ein Betrieb für die Rückkehr aus dem Schubabschaltungszustand, d. h. ein Betrieb zur Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung, ausgeführt wird. Anschließend wird der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 unter Verwendung der variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 auf den Arbeitswinkel gesteuert, der gemäß dem Betriebszustand nach dem Starten gefordert wird.
• Gemäß der Verarbeitung in den Routinen, die in den oben beschriebenen 4 und 7 dargestellt sind, wird, wenn die Temperatur des Katalysators 36 bei oder über der oben beschriebenen vorgegebenen Temperatur liegt, eine Kraftstoffeinspritzung derart ausgeführt, dass Kraftstoff in einer Menge in die Abgasleitung 18 geliefert wird, die der gesamten ausströmenden Luftmenge (A + B) entspricht, die aus den Zylindern zum Katalysator 36 geströmt ist, während das Ventil stillgelegt war und während das Ventil zurückgekehrt ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird bei Ausführung eines Schubabschaltbetriebs der Betriebszustand des Ansaugventils 28 in einen Ventilstoppzustand gebracht, und das Abgasventil 30 wird so angesteuert, dass es sich wie üblich öffnet und schließt. Generell haben das Abgasventil 30 und der Katalysator 36 einen gewissen Abstand zueinander, und daher wird in Betracht gezogen, dass in einer Situation, in der die Ventile 28 und 30 auf diese Weise angesteuert werden, Luft, die aus dem Inneren der Zylinder in die Abgasleitung 18 strömt, zwischen dem Inneren der Zylinder und (einem Abgaskrümmer) der Abgasleitung 18 hin und her strömt. Durch Ausführen einer Kraftstoffeinspritzung wie oben beschrieben, kann daher bei einer Rückkehr (unmittelbar vor der Rückkehr) aus einem Schubabschaltungszustand Sauerstoff, der in der Luft enthalten ist, die aus den Zylindern in die Abgasleitung 18 geströmt ist, durch eine Nachverbrennung in der Abgasleitung 18 verbrannt werden. Somit kann verhindert werden, dass ein Zustand eintritt, in dem die oben genannte Luft mit einem hohen Sauerstoffgehalt, die aus den Zylindern geströmt ist, in den Katalysator 36 strömt, der einen Hochtemperaturzustand aufweist. Infolgedessen kann einer Verschlechterung des Katalysators 36 entgegengewirkt werden.
• Gemäß der Verarbeitung in den oben beschriebenen Routinen wird ferner beim Übergang in den Ventilstoppzustand, der einen Schubabschaltbetrieb begleitet, und beim Übergang aus dem Ventilstoppzustand in den oben beschriebenen an einer Brenngrenze liegenden Betriebszustand nach Berechnen der oben genannten ausströmenden Luftmengen A und B eine Kraftstoffeinspritzung mit einer Menge ausgeführt, die der gesamten ausströmenden Luftmenge (A + B) entspricht. Wie oben beschrieben, variieren die ausströmenden Luftmengen A und B gemäß Änderungen der kleinsten für eine Verbrennung nötigen Drehzahl, die von der Motordrehzahl zu Beginn einer Schubabschaltung abhängt. Durch Sicherstellen, dass eine Kraftstoffeinspritzung unter Verwendung einer Menge ausgeführt wird, die der gesamten ausströmenden Luftmenge (A + B) entspricht, die berechnet wird wie oben beschrieben, kann eine Kraftstoffeinspritzung mit einer geeigneten Menge ausgeführt werden, die der gesamten ausströmenden Luftmenge (A + B) zur jeweiligen Zeit entspricht.
• Ferner wird gemäß der Verarbeitung in den oben beschriebenen Routinen, falls die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, wenn ein Befehl zur Ausführung eines Schubabschaltbetriebs erzeugt wird, die Ausführung des Schubabschaltbetriebs gehemmt, bis der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28, das gerade in den Ventilstoppzustand übergeht, den oben genannten kleinsten für eine Verbrennung nötigen arbeitswinkel erreicht. Infolgedessen kann im Gegensatz zu einem Fall, in dem ein Schubabschaltbetrieb sofort ausgeführt wird, nachdem ein Ausführungsbefehl empfangen worden ist, ohne die oben beschriebenen Maßnahmen zu ergreifen, eine Luftmenge, die beim Übergang in den Ventilstoppzustand, der eine Schubunterbrechung begleitetet, aus dem Inneren der Zylinder zum Katalysator 36 strömt, verkleinert werden.
• In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird ein Aufbau übernommen, mit dem zu einem Zeitpunkt, zu dem bei einer Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand (unmittelbar vor der Rückkehr) der kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel erreicht wird, eine Kraftstoffeinspritzung mit einer Menge ausgeführt wird, die der gesamten ausströmenden Luftmenge (A + B) entspricht. Jedoch ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Zeitpunkt für die Ausführung einer Kraftstoffeinspritzung, die durchgeführt wird, um einer Verschlechterung des Katalysators entgegenzuwirken, nicht darauf beschränkt. Konkret kann beispielsweise in einem Fall, wo ein Aufbau übernommen wird, in dem der Betriebszustand des Ansaugventils 28 in den Ventilstoppzustand gebracht wird, wenn ein Schubabschaltbetrieb ausgeführt wird, und das Abgasventil 30 so angesteuert wird, dass es sich auf normale Weise öffnet und schließt, wie oben in der ersten Ausführungsform beschrieben, falls ein Abstand zwischen dem Abgasventil 30 und dem Katalysator 36 kurz ist, die oben genannte Kraftstoffeinspritzung während eines Schubabschaltungszeitraums ausgeführt werden, nachdem das Ansaugventil 28 in den Ventilstoppzustand gebracht worden ist, und nicht während einer Rückkehr von einem Schubabschaltungszustand. Dadurch kann verhindert werden, dass eine Situation eintritt, in der Gas, das sich zwischen dem Inneren der Zylinder und der Abgasleitung 18 hin und her bewegt, in einem Zustand in den Katalysator 36 strömt, in dem das Gas eine hohe Sauerstoffkonzentration aufweist.
• In vielen Fällen wird ein Schubabschaltbetrieb gestartet, wenn die Motordrehzahl hoch ist. Wenn ein Schubabschaltbetrieb in einer Region einer hohen Motordrehzahl ausgeführt wird, ist die Strömungsrate von Luft, die aus dem Inneren der Zylinder abgegeben wird, hoch, und ein Bereich, in dem die Luft zwischen dem Inneren der Zylinder und der Abgasleitung 18 hin und her strömt, wird breiter. Daher kann ein Aufbau übernommen werden, der Kraftstoff nicht auf einmal in einer Menge einspritzt, die der Gesamtheit der ausströmenden Luftmenge A und der ausströmenden Luftmenge B entspricht, sondern der stattdessen eine Kraftstoffeinspritzung ausführt, die die ausströmende Luftmenge A als Ziel für einen Zeitraum nimmt, in dem der Betriebszustand des Ansaugventils 28 in den Ventilstoppzustand übergeht. Ferner kann im Hinblick auf eine Kraftstoffeinspritzung, die die ausströmende Luftmenge B als Ziel nimmt, ebenso ein Aufbau übernommen werden, der die Kraftstoffeinspritzung während eines Übergangszeitraums vom Ventilstoppzustand in den an der Brenngrenze liegenden Betriebszustand ausführt.
• Die oben beschriebene erste Ausführungsform wurde am Beispiel einer Vorrichtung beschrieben, die so aufgebaut ist, dass der Betriebszustand des Ansaugventils 28 dadurch in den Ventilstoppzustand geändert werden kann, dass der Arbeitswinkel und der Hubweg des Ansaugventils 28 kontinuierlich geändert werden, bis die zweite Rolle 76 eine Position erreicht, in der die zweite Rolle 76 den Lost-Motion-Abschnitt 92 berührt, der am distalen Ende der Gleitfläche 72 des Schwingarms 70 in der variablen Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32 vorgesehen ist, die den Arbeitswinkel und den Hubweg des Ansaugventils 28 gemäß der Drehstellung der Steuerwelle 54 kontinuierlich ändern kann. Jedoch ist eine variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung, die ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, nicht auf den oben beschriebenen Aufbau beschränkt. Konkret kann die vorliegende Erfindung beispielsweise auf eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung angewendet werden, die im japanischen Patent JP 3 799 944 B2 offenbart ist. Gemäß dieser variablen Ventilbetätigungsvorrichtung wird ein Aufbau übernommen, mit dem sich wegen einer Änderung der axialen Position einer Steuerwelle der Bereich der Schwingaktion eines Schwingarms ändert und der Arbeitswinkel und der Hubweg eines Ventils kontinuierlich geändert werden können. Ferner kann gemäß der oben genannten variablen Ventilbetätigungsvorrichtung selbst dann, wenn der Schwingarm einhergehend mit einer Rotation des Antriebsnockens schwingt, durch Verlagern der Steuerwelle in der axialen Richtung, bis ein Zustand erreicht wird, in dem ein Berührungspunkt zwischen dem Schwingarm und einer Kipprolle innerhalb einer nicht angreifenden Fläche des Schwingarms bleibt und die angreifende Oberfläche nicht berührt wird, der Betriebszustand des Ventils in den Ventilstoppzustand übergehen. Die oben beschriebene Steuerung der ersten Ausführungsform kann auch dadurch auf die variable Ventilbetätigungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau angewendet werden, dass ein Steuerwellen-Positionssensor vorgesehen wird, der eine Position (einen Hub) der Steuerwelle in einer axialen Richtung erfasst.
• Die vorliegende Erfindung kann auch auf eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung angewendet werden, die beispielsweise im japanischen Patent Nr. 3893202 offenbart ist. Konkret weist diese variable Ventilbetätigungsvorrichtung in erster Linie eine Nockenwelle, zwei exzentrische Nocken, die an der Nockenwelle befestigt sind, eine Steuerwelle, die oberhalb der Nockenwelle angeordnet ist, ein Paar Kipphebel, die in einem frei schwingenden Zustand über einen Steuernocken von der Steuerwelle gelagert werden, und ein Paar Schwingnocken auf, die oberhalb eines Ventilhebers angeordnet sind, der an einem oberen Ende eines Ansaugventils vorgesehen ist. Die exzentrischen Nocken und die Kipphebel sind durch im Wesentlichen ringförmige Gelenkarme mechanisch angelenkt. Die Kipphebel und die Schwingnocken sind durch im Wesentlichen stabförmige Gelenkelemente mechanisch angelenkt. Gemäß der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung wird die Lagebeziehung zwischen den einzelnen oben beschriebenen Elementen durch Ändern der Drehstellung der Steuerwelle mittels eines elektromagnetischen Stellglieds geändert, und somit können die Nockenhub-Kennwerte der Schwingnocken kontinuierlich geändert werden. Ferner wird gemäß der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung ein Aufbau übernommen, mit dem in einem Fall, wo die Drehstellung der Steuerwelle so geändert wird, dass ein Zustand eintritt, in dem der Nockenhub der kleinste Hub ist, das Ansaugventil in einem Ventilstoppzustand gehalten wird. Die oben beschriebene Steuerung der ersten Ausführungsform kann auch dadurch auf die variable Ventilbetätigungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau angewendet werden, dass ein Steuerwellen-Positionssensor vorgesehen wird, der die Drehstellung der Steuerwelle erfasst.
• Ferner kann die vorliegende Erfindung auf eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung angewendet werden, die beispielsweise in der nationalen Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung JP 2004-521234 A offenbart ist. Konkret weist die variable Ventilbetätigungsvorrichtung in erster Linie eine Nockenwelle, an der ein Antriebsnocken befestigt ist, ein Übertragungselement (einen Kipphebel), der auf einen Ventilschaft eines Ventils in einer Hubrichtung Druck ausübt, eine Anpassungsvorrichtung, die als Steuerwelle der vorliegenden Erfindung dient, und einen Drehhebel (Schwingarm) auf, der so angeordnet ist, dass er zwischen dreien der oben genannten Elemente angeordnet ist, das heißt, zwischen dem Antriebsnocken, dem Übertragungselement und der Anpassungsvorrichtung. Gemäß der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung können der Arbeitswinkel und der Hubweg des Ventils durch Ändern der Stellung des Drehhebels durch Ändern der Drehstellung der Anpassungsvorrichtung (Steuerwelle) kontinuierlich geändert werden. Gemäß der so aufgebauten variablen Ventilbetätigungsvorrichtung kann das Ansaugventil durch Anpassen der Drehstellung der Anpassungsvorrichtung (Steuerwelle) durch geeignetes Ändern des Schwingungsbereichs des Drehhebels oder Ändern des Profils der Steuerbahn (der Schwingnocken-Oberfläche) des Drehhebels beibehalten werden, so dass der Ventilstoppzustand ermöglicht wird. Die oben beschriebene Steuerung der ersten Ausführungsform kann auch dadurch auf die variable Ventilbetätigungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau angewendet werden, dass ein Steuerwellen-Positionssensor vorgesehen wird, der die Drehstellung der Anpassungsvorrichtung (Steuerwelle) erfasst.
• Ferner wird in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ein Aufbau übernommen, mit dem der Arbeitswinkel und der Hubweg des Ansaugventils 28 unter Verwendung des Steuerwellen-Positionssensors 68 ermittelt werden, der die Drehstellung der Steuerwelle 54 erfasst. Jedoch ist das Ventilbetätigungsumfangs-Erfassungsmittel der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Genauer kann beispielsweise auch ein Hubwegsensor verwendet werden, der einen Hubweg des Ventils erfasst, oder der Arbeitswinkel und/oder der Hubweg des Ventils können auch beispielsweise auf Basis eines Ansteuerungsumfangs eines Stellglieds ermittelt werden, das die Steuerwelle antreibt.
• Außerdem wird gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform bei Ausführung eines Schubabschaltbetriebs der Betriebszustand des Ansaugventils 28 in den Ventilstoppzustand gebracht, und das Abgasventil 30 wird so angesteuert, dass es sich auf normale Weise öffnet und schließt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt, und man kann auch einen Aufbau übernehmen, bei dem während der Ausführung eines Schubabschaltbetriebs der Betriebszustand eines Abgasventils in einen Ventilstoppzustand gebracht wird und ein Ansaugventil angesteuert wird, so dass es sich auf normale Weise öffnet und schließt. Ferner kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Aufbau angewendet werden, bei dem während der Ausführung eines Schubabschaltbetriebs die Betriebszustände sowohl eines Ansaugventils als auch eines Abgasventils in einen Ventilstoppzustand gebracht werden.
• Ferner wird gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ein Aufbau übernommen, der eine Kraftstoffeinspritzung so ausführt, dass Kraftstoff mittels des Kraftstoff-Einspritzventils 24, das in (der Ansaugöffnung) der Ansaugleitung 16 angeordnet ist, in die Abgasleitung 18 geliefert wird. Jedoch ist die Kraftstoffeinspritzungs-Ausführungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf eine beschränkt, die ein solches Kraftstoff-Einspritzventil 24 verwendet. Beispielsweise kann ein Abgasanreicherungs-Kraftstoffventil verwendet werden, das in der Abgasleitung 18 vorgesehen ist und Kraftstoff direkt in die Abgasleitung 18 einbringt.
• Man beachte, dass in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform eine „Ventilstopp-Ausführungseinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklicht wird, dass die ECU 40 die Verarbeitung der oben beschriebenen Schritte 100 und 108 ausführt, eine „Katalysatortemperatur-Erfassungseinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklicht wird, dass die ECU 40 die Verarbeitung des oben beschriebenen Schritts 102, 116, 202 oder 208 ausführt, und eine „Kraftstoffeinspritzungs-Ausführungseinrichtung” gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklicht wird, dass die ECU 40 die Verarbeitung der oben beschriebenen Schritte 200, 206, 208 und 214 ausführt.
• Außerdem wird eine „Einrichtung zur Erfassung einer Luftmenge während eines Ventilstopps” gemäß einem oben beschriebenen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklicht, dass die ECU 40 die Verarbeitung der oben beschriebenen Schritte 106, 118 und 120 ausführt.
• Ferner wird eine „Ventilbetätigungsumfangs-Ermittlungseinrichtung” gemäß einem oben beschriebenen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklicht, dass die ECU 40 den Arbeitswinkel und den Hubweg des Ansaugventils 28 auf Basis eines Ausgabewerts des Steuerwellen-Positionssensors 68 ermittelt.
• Ferner wird eine „Schubabschaltungs-Hemmeinrichtung” gemäß einem oben beschriebenen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklicht, dass in einem Fall, wo im oben beschriebenen Schritt 100 ein positives Ergebnis erhalten wird, die ECU 40 die Verarbeitung des oben beschriebenen Schritts 108 nach der Verarbeitung des oben beschriebenen Schritts 104 ausführt.
• Ferner wird eine „Einrichtung zur Erfassung einer Luftmenge während einer Ventilrückführung” gemäß einem oben beschriebenen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklicht, dass die ECU 40 die Verarbeitung der oben beschriebenen Schritte 204, 210 und 212 ausführt.
• Zweite Ausführungsform
• Nun wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 8 beschrieben.
• Das System der vorliegenden Ausführungsform kann unter Verwendung der Hardware-Konfiguration, die in 1 bis 3 dargestellt ist, dadurch verwirklicht werden, dass man die ECU 40 die Routine, die in der oben beschriebenen 4 beschrieben ist, zusammen mit einer in 8 dargestellten Routine ausführen lässt, die weiter unten beschrieben wird.
• Ein Fall, der häufig als ein Fall auftritt, in dem das Ansaugventil 28 in den Ventilarbeitszustand zurückkehrt, nachdem es in den Ventilstoppzustand gesteuert wurde, der einen Schubabschaltbetrieb begleitet, ist ein Fall, wo, wie vorstehend in der ersten Ausführungsform beschrieben, das Ansaugventil 28 aus einem Motorstoppzustand in den Ventilarbeitszustand zurückkehrt, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestartet wird, nachdem der Verbrennungsmotor 10 in einen Motorstoppzustand gebracht worden ist, der den Schubabschaltbetrieb begleitet. In einem solchen Fall wird eine Rückkehr aus Ventilstoppzustand so durchgeführt, dass der Motorstoppzustand, in dem die Motordrehzahl null ist, als Ausgangspunkt genommen wird. Demgemäß ist anders als in dem Fall, in dem eine Rückkehr aus dem Ventilstoppzustand während der Ausführung eines Schubabschaltbetriebs in einem Zustand ausgeführt wird, in dem sich der Verbrennungsmotor 10 weiter dreht, die Häufigkeit, mit der sich das Ansaugventil 28 während eines notwendigen Steuerzeitraums ab einem Zeitpunkt, zu dem das Andrehen beginnt, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Motordrehzahl die kleinste für eine Verbrennung notwendige Drehzahl erreicht, hebt, immer ein fester Wert. Daher können eine Luftmenge B, die während einer Übergangszeit aus dem Ventilstoppzustand und dem oben beschriebenen an der Brenngrenze liegenden Betriebszustand aus dem Inneren der Zylinder zum Katalysator 36 strömt, ebenso wie eine eingespritzte Kraftstoffmenge, die der jeweiligen ausströmenden Luftmenge B entspricht, vorab berechnet werden.
• 8 ist ein Ablaufschema, das eine Steuerroutine darstellt, die von der ECU 40 ausgeführt wird, wenn ein Befehl zur Rückkehr aus einem Schubabschaltungszustand gemäß der zweiten Ausführungsform erzeugt wird, um die oben beschriebenen Funktionen zu verwirklichen. Man beachte, dass in 8 Schritte, die denen gleich sind, die in 7 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt sind, mit gleichen Bezugszahlen versehen sind, und dass eine Beschreibung dieser Schritte um der Einfachheit Willen weggelassen wurde.
• Wenn gemäß der in 8 dargestellten Routine in Schritt 200 bestimmt wird, dass ein Startbefehl erzeugt worden ist, wird die variable Ansaugventil-Betätigungsvorrichtung 32, ohne die Verarbeitung der oben beschriebenen Schritte 202 und 204 durchzuführen, sofort so gesteuert, dass der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28, das im Ventilstoppzustand ist, der oben beschriebene kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel wird (Schritt 206).
• Wenn danach zu einem Zeitpunkt, zu dem der Arbeitswinkel des Ansaugventils 28 den kleinsten für eine Verbrennung notwendigen Arbeitswinkel erreicht, wird, falls in Schritt 208 bestimmt wird, dass die Temperatur des Katalysators 36 gleich hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur ist, bestimmt, ob die Motordrehzahl die kleinste für eine Verbrennung notwendige Drehzahl erreicht hat oder nicht (Schritt 300). Wenn als Ergebnis bestimmt wird, dass die Motordrehzahl die kleinste für die Verbrennung notwendige Drehzahl erreicht hat, wird die gesamte Menge an ausströmender Luft (A + B) berechnet (Schritt 302). Ein Rechenwert, der anhand der Verarbeitung des oben beschriebenen Schrittes 120 erhalten wird, wird als Luftmenge A verwendet. Im oben genannten Schritt 302 wird anders als im oben beschriebenen Schritt 212 im Hinblick auf die Luftmenge B während der Ventilrückführung ein Wert verwendet, der zuvor auf Basis der Beziehung zu der kleinsten für die Verbrennung notwendige Drehzahl erfasst wird, die in der vorliegenden Routine verwendet wird. Somit kann die gesamte ausströmende Luftmenge (A + B) berechnet werden.
• Als Nächstes wird während eines Abgashubs in einem vorgegebenen Zylinder eine Kraftstoffeinspritzung unter Verwendung des Kraftstoff-Einspritzventils 24 so ausgeführt, dass Kraftstoff (Nachverbrennungskraftstoff) in einer Menge, die der gesamten Menge an ausströmender Luft (A + B) entspricht, die im oben genannten Schritt 302 berechnet wird, in die Abgasleitung 18 geliefert wird (Schritt 304). Die Verarbeitung, die darauf folgt, ist der in 7 dargestellten und oben beschriebenen Routine gleich, und somit wird hier auf ihre Beschreibung verzichtet.
• Gemäß der Verarbeitung der Routine, die in der oben beschriebenen 8 dargestellt ist, kann im Gegensatz zu der Verarbeitung der in 7 dargestellten Routine gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform eine Verarbeitung, die an der eigentlichen Vorrichtung ausgeführt wird, wenn ein Startbefehl erzeugt wird, vereinfacht werden.

Claims (5)

1. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), der eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung (32) aufweist, die durch kontinuierliches Ändern eines Hubwegs und/oder eines Arbeitswinkels eines Ventils (28) einen Betriebszustands des Ventils (28) in einen Ventilstoppzustand, in dem das Ventil (28) in einer geschlossenen Stellung gehalten wird, ändern kann, wobei die Steuervorrichtung aufweist: eine Ventilstopp-Ausführungseinrichtung, die, wenn ein Befehl zur Ausführung eines Schubabschaltbetriebs während eines Betriebs des Verbrennungsmotors (10) erzeugt wird, eine Steuerung ausführt, um mittels der Ventilbetätigungsvorrichtung (32) den Ventilstoppzustand zum Betriebszustand des Ventils (28) zu machen; eine Katalysatortemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Temperatur eines Katalysators (36) erfasst, der in einer Abgasleitung (18) angeordnet ist; und eine Kraftstoffeinspritzungs-Ausführungseinrichtung, die, wenn die Temperatur des Katalysators (36) gleich hoch wie oder höher als eine vorgegebene Temperatur ist, eine Kraftstoffeinspritzung so ausführt, dass während eines Zeitraums, in dem der Betriebszustand des Ventils (28) in den Ventilstoppzustand übergeht, eines Zeitraums, in dem im Ventilstoppzustand der Schubabschaltbetrieb ausgeführt wird, oder eines Zeitraums, in dem der Betriebszustand des Ventils (28) vom Ventilstoppzustand in einen an einer Brenngrenze liegenden Betriebszustand übergeht, in dem ein kürzester Hubweg und/oder ein kleinster Arbeitswinkel des Ventils (28) erreicht wird, bei dem eine Verbrennung im Verbrennungsmotor (10) möglich ist, Kraftstoff in die Abgasleitung geliefert wird; wobei die Kraftstoffeinspritzung derart ausgeführt wird, dass Kraftstoff mittels eines Kraftstoff-Einspritzventils (24), das in einer Ansaugleitung (16) des Verbrennungsmotors (10) angeordnet ist, eingespritzt wird, oder dass Kraftstoff mittels eines Abgasanreicherungs-Kraftstoffventils, das in der Abgasleitung (18) vorgesehen ist, direkt in die Abgasleitung (18) eingebracht wird; und wobei mit der Ausführung des Schubabschaltbetriebs ab einem Zeitpunkt begonnen wird, zu dem der kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel des Ventils (28) oder der kürzeste für eine Verbrennung nötige Hub des Ventils (28) erreicht wird.
2. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), der eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung (32) aufweist, nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung ferner aufweist: eine Einrichtung zur Erfassung einer Luftmenge während einer Ventilstoppzeit, die eine Luftmenge erfasst, die aus einem Zylinderinneren zum Katalysator ausströmt, während der Betriebszustand des Ventils (28) gerade in den Ventilstoppzustand übergeht, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Ausführungseinrichtung die Kraftstoffeinspritzung mit einer Menge ausführt, die einer Luftmenge entspricht, die von der Eirichtung zur Erfassung einer Luftmenge während einer Ventilstoppzeit erfasst wird; wobei die Luftmenge eine Luftmenge ist, die während eines Steuerzeitraums aus dem Inneren der Zylinder zum Katalysator (36) ausströmt; und wobei der Steuerzeitraum zu einem Zeitpunkt beginnt, bei dem der kleinste für eine Verbrennung nötige Arbeitswinkel des Ventils (28) oder der kürzeste für eine Verbrennung nötige Hub des Ventils (28) erreicht wird, und zu einem Zeitpunkt endet, bei dem ein Übergang des Betriebszustands des Ventils (28) in den Ventilstoppzustand abgeschlossen wird.
3. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), der eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung (32) aufweist, nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung ferner aufweist: eine Ventilbetätigungsumfangs-Ermittlungseinrichtung, die einen Hubweg und/oder einen Arbeitswinkel des Ventils (28) erfasst, wobei die Einrichtung zur Erfassung einer Luftmenge während einer Ventilstoppzeit eine Einrichtung ist, die die Luftmenge auf Basis eines Ventilhubweg- und/oder eines Ventilarbeitswinkelwerts, der von der Einrichtung zur Erfassung einer Luftmenge während einer Ventilstoppzeit erfasst wird, bestimmt und erfasst.
4. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), der eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung (32) aufweist, nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung ferner aufweist: eine Einrichtung zur Erfassung einer Luftmenge während einer Ventilrückführungszeit, die eine Luftmenge erfasst, die aus einem Zylinderinneren zum Katalysator (36) ausströmt, während der Betriebszustand des Ventils gerade aus dem Ventilstoppzustand in den an der Brenngrenze liegenden Betriebszustand übergeht, wobei die Kraftstoffeinspritzungs-Ausführungseinrichtung die Kraftstoffeinspritzung mit einer Menge ausführt, die einer Luftmenge entspricht, die von der Einrichtung zur Erfassung einer Luftmenge während einer Ventilrückführungszeit erfasst wird.
5. Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor (10), der eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung (32) aufweist, nach Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung ferner aufweist: eine Ventilbetätigungsumfangs-Erfassungseinrichtung, die einen Hubweg und/oder einen Arbeitswinkel des Ventils (28) erfasst, wobei die Einrichtung zur Erfassung einer Luftmenge während einer Ventilrückführungszeit eine Einrichtung ist, die die Luftmenge auf Basis eines Ventilhubweg- und/oder Ventilarbeitswinkelwerts, der von der Ventilbetätigungsumfangs-Erfassungseinrichtung erfasst wird, bestimmt und erfasst.

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