DE112017000102T5

DE112017000102T5 - Motorauspuffanlage

Info

Publication number: DE112017000102T5
Application number: DE112017000102.1T
Authority: DE
Inventors: Mitsuyuki MUROTANI; Takafumi Nishio; Shuhei Tsujita; Einosuke Suekuni; Junji UMEMURA
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2017-03-08
Publication date: 2018-06-07
Also published as: US20180283303A1; US10584655B2; WO2017154988A1; CN108884775B; JP2017160895A; JP6330836B2; CN108884775A

Abstract

Eine Abgaspassage 53 umfasst: eine erste Passage (Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b); und eine zweite Passage (langsame Passage 24c, 25c und 26c). Ein Turbinengehäuse 560 ist mit dem Auslasskanal 53 stromabwärts nach dem Kollektor 54 verbunden. Eine Auspuffanlage 100 eines Motors 1 enthält ein Ventil (ein Auspuff-Variablenventil 3), um den ersten Durchgang zu öffnen und zu schließen. Ein Regler (ein Motorsteuergerät 7) schließt das Ventil, wenn eine Motordrehzahl des Motors 1 niedriger als eine vorgegebene Motordrehzahl ist, und öffnet das Ventil, wenn die Motordrehzahl des Motors 1 größer oder gleich der vorgegebenen Motordrehzahl ist. Der Regler öffnet das Ventil, obwohl die Motordrehzahl des Motors 1 niedriger als die vorgegebene Motordrehzahl ist, wenn er die Kraftstoffschnittkontrolle durchführt.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf eine Motorauspuffanlage.
HINTERGRÜNDE
PATENTDOKUMENT 1 beschreibt eine Auslassventileinrichtung für einen turboaufgeladenen Motor. Die Auslassventileinrichtung ist zwischen einer Turbine und einem unabhängigen Auslasskanal angeordnet, der mit jedem Zylinder kommuniziert. Abhängig von der Motordrehzahl verändert die Auslassventileinrichtung einen Strömungsquerschnitt, des aus dem Motor austretenden Abgases, um einen Volumenstrom des in die Turbine einzuführenden Abgases zu verändern.
Im Folgenden wird die in PATENTDOKUMENT 1 beschriebene Absaugvorrichtung näher erläutert. Bei diesem Motor handelt es sich um einen Vierzylinder-Reihenmotor mit vier Zylindern, einschließlich des ersten bis vierten Zylinders. Der unabhängige Abgaskanal umfasst einen ersten Abgaskanal, der mit dem ersten Zylinder kommuniziert, einen zweiten Abgaskanal, der mit dem zweiten und dritten Zylinder kommuniziert, und einen dritten Abgaskanal, der mit dem vierten Zylinder kommuniziert. Die Auslassventileinrichtung enthält einen vorgeschalteten Auslasskanal, der mit dem unabhängigen Auslasskanal verbunden ist. Ein Turbolader enthält einen nachgeschalteten Abgaskanal, der den vorgeschalteten Abgaskanal mit einem Turbinengehäuse verbindet.
Der vorgelagerte Abgaskanal umfasst drei unabhängige Kanäle, die jeweils mit einem entsprechenden der ersten bis dritten Abgaskanäle in Verbindung stehen. Jede der drei Passagen verzweigt sich in zwei Passagen, nämlich in eine Hochgeschwindigkeitspassage und eine Langsampassage. Der nachgeschaltete Abgaskanal umfasst (i) unabhängige Langsamfahrstellen, die mit den jeweiligen Langsamfahrstellen des vorgelagerten Abgaskanals kommunizieren, und (ii) unabhängige Schnellfahrstellen, die mit den jeweiligen Schnellfahrstellen des vorgelagerten Abgaskanals kommunizieren. Drei unabhängige Langsamfahrstellen des stromaufwärts gelegenen Abgaskanals, schließen sich den Langsamfahrstellen des stromabwärts gelegenen Abgaskanals an, und drei unabhängige Schnellfahrstellen des stromaufwärts gelegenen Abgaskanals, schließen sich den Schnellfahrstellen des stromabwärts gelegenen Abgaskanals an. Der nachgeschaltete Abgaskanal hat ein stromabwärts gerichtetes Ende, an dem sich die Langsamfahrstellen und die Schnellfahrstellen verbinden. Die Verbindung des nachgeschalteten Endes ist mit einem Einlass der Turbine verbunden.
Ein Schnelldurchgang des vorgeschalteten Abluftkanals ist mit einer Drosselklappe versehen. Die Drosselklappe schaltet zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung um, wenn eine mit der Drosselklappe verbundene Antriebswelle durch einen Antrieb gedreht wird.
Läuft der Motor in einem niedrigen Drehzahlbereich, d.h. der Motor läuft mit einer vorgegebenen Drehzahl oder niedriger, schließt die Drosselklappe. Die geschlossene Drosselklappe verengt den Durchflussbereich des Abgases, erhöht den Durchfluss des Abgases und erhöht die Antriebskraft der Turbine im unteren Drehzahlbereich des Motors. Darüber hinaus erzeugt die Erhöhung der Durchflussmenge des Abgases einen Ejektor-Effekt an der Verbindung der drei unabhängigen Passagen für langsame Passagen. Im unteren Drehzahlbereich bewirkt die Erhöhung der Durchflussmenge auch, dass verbranntes Gas aus einem Zylinder abgesaugt wird. Im hohen Drehzahlbereich des Triebwerks kann das Abgas sowohl über die Langsam- als auch über die Schnelldurchgänge in die Turbine eingeleitet werden, wodurch der Abgasgegendruck reduziert und die Antriebskraft der Turbine erhöht wird.
PATENTDOKUMENT 2 beschreibt, dass Kraftstoff eingespart wird, wenn eine vorher festgelegte Bedingung erfüllt ist, während das Fahrzeug langsamer wird, so dass sich die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs verbessert..
ZITIERLISTE
PATENTDOKUMENTE

PATENTDOKUMENT 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2014-256942
PATENTDOKUMENT 2: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. H10-30477

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Wenn der Motor, der mit der in PATENTDOKUMENT 1 angegebenen Auspuffanlage ausgestattet ist, mit der in PATENTDOKUMENT 2 angegebenen Kraftstoff-Schnittkontrolle kombiniert wird, schließt die Drosselklappe, um einen Hochgeschwindigkeits-Durchgang zu schließen, wenn die Motordrehzahl auf eine vorgegebene Motordrehzahl absinkt oder während des Kraftstoff-Schnitts unterschritten wird..
Hier ist die Öffnung einer Drosselklappe während des Brennstoffabbaus klein und der Kraftstoff verbrennt nicht in einer Brennkammer. Wenn also der Expansionshub ohne Verbrennung endet, ist der Druck in einem Zylinder niedriger als in einem Ansaug- und einem Auslasskanal. Wenn also ein Auslassventil in einer Anfangsphase des Auslasshubes öffnet, fließt das Gas im Auslasskanal zurück in den Zylinder. Währenddessen wird das Gas im Zylinder mit fortschreitendem Auslasshub und steigendem Kolben in Richtung Auslasskanal gedrückt. Die Drosselklappe, die den Hochgeschwindigkeitskanal schließt, erhält abwechselnd einen Flüssigkeitsdruck, der entsteht, wenn das Gas im Auslasskanal zurück in den Zylinder fließt, und einen Flüssigkeitsdruck, der entsteht, wenn das Gas im Zylinder in Richtung Auslasskanal gedrückt wird. Dadurch schwenkt die Drosselklappe um die Antriebswelle zum Flip-Flop. Dies ist eine potenzielle Ursache für Geräusche und eine Verringerung der Lebensdauer der Drosselklappe.
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf eine Motorauspuffanlage mit einem Auspuffkanal, in dem ein Ventil vorgesehen ist. In Anbetracht des vorstehenden Hintergrundes ist es Gegenstand der vorliegenden Offenlegung, den Flip-Flop des Ventils während eines Kraftstoffabbaus zu reduzieren.
PROBLEMLÖSUNG
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf eine Motorauspuffanlage, die Folgendes umfasst: ein zu einer Platte geformtes Ventil, das in einem Auspuffkanal vorgesehen ist, der eine Auspufföffnung einer Brennkammer innerhalb eines Motors mit einer katalytischen Einrichtung außerhalb des Motors verbindet, wobei das Ventil schwenkbar ist, um einen Querschnitt des Auspuffkanals zu verändern, wenn eine Antriebswelle sich dreht; und eine Ventilsteuerung, die eine Öffnung des Ventils steuert.
Der Motor umfasst: ein Kraftstoffeinspritzventil, das die Brennkammer mit Kraftstoff versorgt, und eine Kraftstoffeinspritzventilsteuerung, die eine Kraftstoffschnittkontrolle durchführt, bei der der Kraftstoff nicht aus dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, während das Auto fährt, wobei der Auspuffkanal Folgendes umfasst: einen gemeinsamen Durchgang, der mit der Abluftöffnung verbunden ist; einen ersten Durchgang und einen zweiten Durchgang, der stromabwärts in dem gemeinsamen Durchgang abzweigt und parallel zueinander angeordnet ist; und einen Kollektor, der stromabwärts von der ersten Passage und der zweiten Passage vorgesehen ist, wobei die erste Passage und die zweite Passage miteinander verbunden sind, der Kollektor der ersten Passage und der zweiten Passage mit einem Turbinengehäuse eines Turboladers einschließlich einer Turbine verbunden sind, das Ventil in der ersten Passage vorgesehen ist, um eine Querschnittsfläche der ersten Passage zu verändern, die Ventilsteuerung (i) das Ventil schließt, um den ersten Durchgang zu schließen, wenn eine Motordrehzahl des Motors niedriger als eine vorgegebene Motordrehzahl ist, und (ii) das Ventil öffnet, um den ersten Durchgang zu öffnen, wenn die Motordrehzahl des Motors größer oder gleich der vorgegebenen Motordrehzahl ist, und die Ventilsteuerung das Ventil öffnet, obwohl die Motordrehzahl des Motors niedriger, als die vorgegebene Motordrehzahl ist, wenn die Kraftstoffeinspritzventilsteuerung die Kraftstoffschnittkontrolle durchführt.
In dieser Konfiguration schließt das im ersten Durchgang des Abgaskanals vorgesehene Ventil, wenn die Motordrehzahl des Motors niedriger als die vorgegebene Motordrehzahl ist. Damit schließt das Ventil den ersten Durchgang. Die geschlossene Drosselklappe verengt den Durchflussbereich des Abgases, erhöht den Durchfluss des Abgases und erhöht die Antriebskraft der Turbine im unteren Drehzahlbereich des Motors. Außerdem öffnet sich das Ventil, wenn die Motordrehzahl des Motors größer oder gleich der vorgegebenen Motordrehzahl ist. Dadurch öffnet das Ventil den ersten Durchgang. Das Ventil kann vollständig geöffnet sein. Alternativ kann das Ventil auch auf halboffen eingestellt werden. Diese Eigenschaften ermöglichen es, das Abgas sowohl durch den ersten als auch durch den zweiten Durchgang in die Turbine einzubringen, wodurch der Abgasgegendruck reduziert und die Antriebskraft der Turbine erhöht wird.
Dann, wenn die Steuerung des Einspritzventils die Steuerung des Kraftstoffabbaus durchführt, öffnet die Steuerung des Ventils das Ventil, um den ersten Durchgang zu öffnen, obwohl die Motordrehzahl des Motors niedriger als die vorgegebene Motordrehzahl ist. Hier kann das Ventil vollständig geöffnet sein. Alternativ kann das Ventil auch auf halboffen eingestellt werden. Solche Merkmale verringern das Risiko, dass der Flüssigkeitsdruck auf das Ventil wirkt, selbst wenn das Gas im Auslasskanal zurück in den Zylinder fließt und das Gas im Zylinder beim Öffnen und Schließen des Auslassventils in Richtung Auslasskanal gedrückt wird. Dadurch kann der Flip-Flop des Ventils während des Kraftstoffabbaus reduziert werden.
Die Motorauspuffanlage kann ferner umfassen: einen Beschleunigungswinkeldetektor, der einen Beschleunigungswinkel erfasst; und einen Drehmomentschätzer, der ein tatsächliches Drehmoment des Motors schätzt, wobei der Ventilsteuerer das Ventil öffnen kann, obwohl die Motordrehzahl des Motors niedriger als die vorbestimmte Motordrehzahl ist, wenn der Beschleunigungswinkeldetektor feststellt, dass der Beschleunigungswinkel null ist, und der Drehmomentschätzer schätzt, dass das tatsächliche Drehmoment des Motors kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist..
Insbesondere öffnet die Ventilsteuerung das Ventil gleichzeitig, wenn der Brennschnitt beginnt, nicht erst, wenn der Brennschnitt begonnen hat. So öffnet die Ventilsteuerung das Ventil, wenn der Beschleunigungswinkel als Null erkannt wird und das tatsächliche Drehmoment des Motors kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist. Diese Eigenschaften ermöglichen es, das geschlossene Ventil sofort zu öffnen, wenn der Brennstoffschnitt beginnt. Dadurch kann der Flip-Flop des Ventils zuverlässig reduziert und die Geräuschentwicklung reduziert werden.
Die Steuerung kann das Ventil öffnen, wenn der Beschleunigungswinkeldetektor einen Zustand erkennt, in dem der Beschleunigungswinkel für eine vorgegebene Zeitspanne kontinuierlich Null ist.
Die Ventilsteuerung öffnet das Ventil nicht sofort, wenn der Beschleunigungswinkel vorübergehend Null wird. Stattdessen öffnet die Ventilsteuerung das Ventil, wenn der Zustand, in dem der Beschleunigungswinkel Null ist, weitergeht. Eine solche Funktion verhindert, dass sich das Ventil im Auslasskanal öffnet, wenn der Fahrer für einen Moment das Gaspedal loslässt und dann das Pedal erneut betätigt. Dadurch kann der Fahrer das Fahrzeug ruhig fahren.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Wie oben beschrieben, enthält die Auspuffanlage des Motors ein Ventil zum Schließen, wenn die Motordrehzahl des Motors niedriger als die vorgegebene Motordrehzahl ist. Wenn die Kraftstoff-Schnittkontrolle durchgeführt wird, öffnet die Auspuffanlage des Motors das Ventil, um den ersten Durchgang zu öffnen, obwohl die Motordrehzahl des Motors niedriger als die vorgegebene Motordrehzahl ist. Eine solche Funktion reduziert das Risiko, dass der Flüssigkeitsdruck beim Öffnen und Schließen des Auslassventils während der Kraftstoffschnittes auf das Ventil einwirkt, und trägt dazu bei, den Flip-Flop des Ventils während der Kraftstoffschnittes zu verringern.
Figurenliste

[ ] ist ein konzeptionelles Diagramm, das ein Motorsystem veranschaulicht, an dem eine Motorabgasanlage angebracht ist.
[ ] ist eine teilweise querschnittsweise schematische Darstellung einer Konfiguration der Abgasanlage des Motors.
[ ] ist ein Querschnitt, der eine Konfiguration der Auspuffanlage des Motors veranschaulicht.
[ ] ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer Auslassventilvorrichtung aus der Sicht einer Turbine veranschaulicht.
[ ] ist ein Querschnitt entlang der Linie V-V in .
[ ] ist ein Querschnitt durch einen Unterdruckantrieb.
[ ] ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration des Motorsystems veranschaulicht.
[ ] ist eine Grafik, die beispielhaft eine Regelkarte für das Öffnen und Schließen eines Auslassventils zeigt.
[ ] ist ein Flussdiagramm, das die Steuerung des Öffnens und Schließens des Auslassventils veranschaulicht.
[ ] ist ein Zeitdiagramm, das beispielhaft die Variationen des Beschleunigungswinkels, der Drosselklappenöffnung, der Motordrehzahl, des Motordrehmoments, der Kraftstoffeinspritzmenge und der Öffnungs- und Schließzustände des Auslassvariablenventils von einem Betriebszustand mit geöffnetem Auslassventil bis hin zu einer Kraftstoffschnittkontrolle veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird im Detail eine Motorabgasanlage beschrieben, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offengelegt wird. Beachten Sie, dass die folgende Beschreibung ein Beispiel ist. BILD 1 zeigt ein Motorsystem, bei dem die Auspuffanlage 100 zum Einsatz kommt.
(Allgemeine Konfiguration des Motorsystems)
Zum Motorsystem gehört ein Motor 1, nämlich ein fremdgezündeter Verbrennungsmotor. Der Motor 1 ist ein aufgeladener Motor. Der Motor 1 wird sozusagen quer (nicht abgebildet) im Motorraum montiert, der sich im vorderen Teil eines Autos befindet. Der Motor 1 kann auch in Längsrichtung montiert werden. Der Motor 1 enthält eine Kurbelwelle 29 als Abtriebswelle, die über ein nicht abgebildetes Getriebe mit den Antriebsrädern verbunden ist. Die Leistung des Motors 1 wird auf die Antriebsräder übertragen, um das Fahrzeug zu betreiben.
Der Motor 1 besteht aus einem Zylinderblock 11 und einem Zylinderkopf 10, der oberhalb des Zylinderblocks 11 angeordnet ist. Der Zylinderblock 11 enthält mehrere Zylinder 2. In diesem Beispiel, wie später beschrieben, enthält der Motor 1 den ersten bis vierten Zylinder, nämlich Zylinder 2A bis 2D. Die vier Zylinder 2 sind senkrecht zur Zeichenebene von BILD 1 angeordnet. Es ist zu beachten, dass die Anzahl und Anordnung der im Motor 1 enthaltenen Zylinder 2 nicht auf eine bestimmte Anzahl und Anordnung beschränkt sein darf.
Die Kurbelwelle 29 ist über eine Pleuelstange 271 mit einem Kolben 27 verbunden, auf deren Abbildung teilweise verzichtet wird. Der Motor 1 enthält einen Kurbelwinkelsensor 211, der eine Drehzahl der Kurbelwelle 29 erfasst, nämlich eine Motordrehzahl des Motors 1.
Der Kolben 27 wird in jeden Zylinder 2 hin- und hergeschoben. Der Kolben 27, der Zylinderkopf 10 und der Zylinder 2 definieren eine Brennkammer 200.
Der Zylinderkopf 10 hat für jeden Zylinder 2 einen Ansaugstutzen 12. Der Ansaugstutzen 12 kommuniziert mit der Brennkammer 200. Der Ansaugstutzen 12 ist mit einem Einlassventil 301 versehen, das eine am Brennraum 200 gebildete Ansaugöffnung blockieren kann. Das Einlassventil 301 wird von einem Einlassventilgetriebe 310 angetrieben. Das Einlassventil 301 öffnet und schließt den Einlasskanal 12 mit vorgegebenem Zeitverhalten.
Der Zylinderkopf 10 hat zusätzlich für jeden Zylinder 2 einen Entlüftungsanschluss 13. Der Abluftanschluss 13 kommuniziert mit der Brennkammer 200. Der Entlüftungsanschluss 13 ist mit einem Entlüftungsventil 303 versehen, das in der Lage ist, eine an der Brennkammer 200 gebildete Entlüftungsöffnung zu blockieren. Das Auslassventil 303 wird über einen Auslassventiltrieb 330 angetrieben. Das Auslassventil 303 öffnet und schließt den Auslasskanal 13 mit vorgegebenem Zeitverhalten.
Der Einlassventiltrieb 310 kann eine Hubhöhe und eine Öffnungszeit des Einlassventils 301 variieren. Der Einlassventiltrieb 310 kann in verschiedenen bekannten Konfigurationen ausgeführt werden. Wie in dargestellt, variiert der Einlassventiltrieb 310 die Hubhöhe und die Öffnungszeit des Einlassventils 301 bei Empfang eines Signals von einem Motorsteuergerät 7.
Der Auslassventiltrieb 330 kann auch eine Hubhöhe und eine Öffnungszeit des Auslassventils 303 variieren. Der Auslassventiltrieb 330 kann in verschiedenen bekannten Konfigurationen ausgeführt werden. Wie in dargestellt, variiert der Auslassventiltrieb 330 die Hubhöhe und die Öffnungszeit des Auslassventils 303 bei Empfang eines Signals von der Motorsteuerung 7.
Der Ansaugstutzen 12 ist mit einem Ansaugstutzen 52 verbunden. Der Ansaugkanal 52 leitet die Ansaugluft in den Zylinder 2. Im Ansaugkanal 52 ist eine Drosselklappe 511 vorgesehen. Die Drosselklappe 511 wird elektrisch gesteuert. Ein Drosselklappenantrieb 512, der ein Steuersignal vom Motorsteuergerät 7 empfängt, regelt eine Öffnung der Drosselklappe 511.
Ein Kompressor 55 für einen Turbolader 50 ist im Ansaugtrakt 52 des Drosselklappe 511 vorgeschaltet. Der Kompressor 55 arbeitet, um den Motor 1 mit zusätzlicher Ansaugluft aufzuladen. Zwischen Drosselklappe 511 und Kompressor 55 befindet sich ein Ladeluftkühler 513, der die vom Kompressor 55 verdichtete Luft kühlt.
Ein Schwalltank 521 und ein unabhängiger Durchgang 522 sind stromabwärts im Ansaugkanal 52 von der Drosselklappe 511 vorgesehen. Der unabhängige Durchgang 522 verzweigt sich stromabwärts des Ausgleichstanks 521 in jeden der vier Zylinder 2.
Im Ansaugtrakt 52 des Kompressors 55 ist ein Luftstromsensor 520 nachgeschaltet. Der Luftstromsensor 520 erfasst die Menge und Temperatur der in den Zylinder 2 einzuführenden Ansaugluft.
Der Absaugöffnung 13 ist mit einem Abgaskanal 53 verbunden. Der Abgaskanal 53 ist mit der Auspuffanlage 100 versehen. Die Auspuffanlage 100 wird später ausführlich beschrieben.
Der Abgaskanal 53 ist mit einer Turbine 56 für den Turbolader 50 versehen. Der Turbolader 50 ist Bestandteil der Auspuffanlage 100. Die Turbine 56 dreht sich mit der Strömung des Abgases. Die Rotation der Turbine 56 treibt den Verdichter 55 an, der über eine Verbindungswelle 57 mit der Turbine 56 verbunden ist.
Der Abgaskanal 53 ist mit einem Abgas-Bypasskanal 531 versehen, um das Abgas an der Turbine 56 vorbeiströmen zu lassen. Der Abgas-Bypasskanal 531 ist mit einem Ablaufventil 93 versehen. Das Ablaufventil 93 regelt den Volumenstrom des Abgases, das durch den Abgas-Bypasskanal 531 strömt. Eine größere Öffnung des Ablaufventils 93 ermöglicht es, dass das Abgas mehr durch den Abgas-Bypasskanal 531 und weniger durch die Turbine 56 strömt.
Eine erste katalytische Vorrichtung 81 und eine zweite katalytische Vorrichtung 82 sind stromabwärts im Abgaskanal 53 der Turbine 56 angeordnet. Die ersten und zweiten Katalysatoren 81 und 82 reinigen das Abgas. Der Abgaskanal 53 ist zusätzlich mit zwei O₂-Sensoren 83 und 84 zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration im Abgas ausgestattet. Wie in dargestellt, gibt jeder der O₂ -Sensoren 83 und 84 ein Erkennungssignal an die Motorsteuerung 7 aus.
Für jeden Zylinder 2 ist am Motor 1 ein Einspritzventil 41 befestigt. Das Einspritzventil 41 spritzt Kraftstoff (hier Benzin oder einen benzinhaltigen Kraftstoff) direkt in den Zylinder 2 ein. Das Einspritzventil 41 kann den Kraftstoff in den Ansaugstutzen 12 einspritzen. Das Einspritzventil 41 kann eine beliebige Konfiguration haben. Ein Beispiel für das Einspritzventil 41 kann mehrere Düsenbohrungen haben. Wie in dargestellt, spritzt das Kraftstoffeinspritzventil 41 eine vorgegebene Kraftstoffmenge in den Zylinder 2 mit vorgegebener Zeiteinstellung entsprechend einem Einspritzimpuls aus dem Motorsteuergerät 7 ein. Beachten Sie, dass das Beispiel in zeigt, dass das Einspritzventil 41 an einer Seite des Zylinders 2 in Richtung Lufteinlass befestigt ist. Das Einspritzventil 41 im Zylinder 2 muss nicht unbedingt an einer Stelle gesichert sein, die in als Beispiel dargestellt ist.
Eine Zündkerze 42 ist ebenfalls am Motor 1 für jeden Zylinder 2 befestigt. Die Zündkerze 42 ist an einer Verbrennungsfläche des Zylinderkopfes 10 befestigt, wobei eine Elektrode der Zündkerze 42 auf eine Achse des Zylinders 2 ausgerichtet ist. Die Zündkerze 42 erzeugt im Brennraum 200 einen Funken, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum 200 zündet. Wie in dargestellt, erzeugt die Zündkerze 42 den Funken zum gewünschten Zündzeitpunkt, wenn ein Zündsignal vom Motorsteuergerät 7 empfangen wird.
(Konfiguration der Motorauspuffanlage)
und illustrieren die Auspuffanlage 100 des Motors 1. Wie oben beschrieben, ist der Motor 1 ein Viertaktmotor, der mit dem Turbolader 50 ausgestattet ist. In dieser Verkörperung zünden die Zylinder in der Reihenfolge des ersten Zylinders, des dritten Zylinders, des vierten Zylinders und des zweiten Zylinders. In diesem Motor 1 sind die vier Zylinder 2A bis 2D (der erste Zylinder 2A, der zweite Zylinder 2B, der dritte Zylinder 2C und der vierte Zylinder 2D) in einer Reihe angeordnet. Die Auspuffanlage 100 enthält einen Abgaskrümmer zur Ableitung des im Motor 1 erzeugten Abgases, eine Auspuffanlage 20 und einen Turbolader 50. Die Auslassventileinrichtung 20 und der Turbolader 50 werden später im Detail beschrieben.
Dieser Motor 1 enthält keine eigenständige Komponente als Abgaskrümmer. Stattdessen arbeiten, wie später im Detail beschrieben, die folgenden Bestandteile zusammen, um als Abgaskrümmer zu fungieren: (i) unabhängige Auspuffkanäle 14, 15 und 16 des Motors 1 (Zylinderkopf 10); (ii) vorgeschaltete Auspuffkanäle 24, 25 und 26 der Auspuffventilvorrichtung 20; (iii) ein Auspuff-Einführkanal 51 des Turboladers 50; und (iv) ein Kollektor 54.
Im Motor 1 wird der Turbolader 50 durch das über den Abgaskrümmer abgeführte Abgas betrieben, so dass der Turbolader 50 die in die Zylinder 2A bis 2D einzuführende Ansaugluft komprimiert, um den Druck der Ansaugluft zu erhöhen. Dann wird, je nach Fahrzustand des Fahrzeugs, der Durchfluss des in den Turbolader 50 einzuführenden Abgases durch die zwischen Motor 1 und Turbolader 50 angeordnete Auslassventileinrichtung 20 gesteuert, sodass ein Effekt des steigenden Motordrehmoments durch diesen Turbolader 50 über einen weiten Drehzahlbereich, d.h. vom niedrigen Drehzahlbereich bis zum hohen Drehzahlbereich, erzielt werden kann.
In der nachstehenden Beschreibung wird in Bezug auf die Richtung, in der die Zylinder 2A bis 2D des Motors 1 angeordnet sind, als „Querrichtung“ bezeichnet, die Richtung senkrecht zur Querrichtung (die vertikale Richtung in ) als „Längsrichtung“ und die Richtung zum Turbolader 50 als „Vorderseite“ des Motors 1.
Der Zylinderkopf 10 des Motors 1 hat drei unabhängige Abgaskanäle für die vier Zylinder 2A bis 2D. Konkret sind die drei unabhängigen Abgaskanäle enthalten: einen ersten unabhängigen Abgaskanal 14, der mit dem Abgaskanal 13 des ersten Zylinders 2A verbunden ist und zur Ableitung des Abgases aus dem ersten Zylinder 2A verwendet wird; einen zweiten unabhängigen Abgaskanal 15, der mit den Abgaskanälen 13 verbunden ist, der jeweils mit einem entsprechenden des zweiten Zylinders 2B und des dritten Zylinders 2C versehen ist, die das Abgas nicht nacheinander ableiten, und der gemeinsam zum Ableiten des Abgases aus dem zweiten Zylinder 2B und dem dritten Zylinder 2C verwendet wird; und ein dritter unabhängiger Abgaskanal 16, der mit dem Abgasstutzen 13 des vierten Zylinders 2D verbunden ist und zur Ableitung des Abgases aus dem vierten Zylinder 2D verwendet wird. Der zweite unabhängige Abgaskanal 15 verzweigt sich in Y-Form stromaufwärts. Auf diese Weise kann der zweite unabhängige Abgaskanal 15 gemeinsam mit dem zweiten Zylinder 2B und dem dritten Zylinder 2C genutzt werden.
Diese unabhängigen Abgaskanäle 14, 15 und 16 sind so ausgebildet, dass die jeweiligen nachgeschalteten Enden quer in der Mitte des Zylinderkopfes 10 gesammelt sind. Die unabhängigen Abluftkanäle 14, 15 und 16 sind eng aneinandergereiht und quer in einer Linie angeordnet und öffnen sich zur Stirnfläche des Zylinderkopfes 10.
Darüber hinaus bildet sich im Zylinderkopf 10 eine Abgasrückführung (AGR) nach dem Durchgang 18. Wie in dargestellt, ist dieser AGR-Abgangskanal 18 so ausgebildet, dass er den Zylinderkopf 10 links vom ersten Zylinder 2A in Längsrichtung durchquert. Diese AGR-Downstream-Passage 18 hat an der Stirnseite des Zylinderkopfes 10 und an der linken Seite des unabhängigen Abgaskanals 14 eine stromaufwärts gerichtete Endöffnung. Indessen hat die AGR-Downstream-Passage 18 eine nachgeschaltete Endöffnung auf der Rückseite des Zylinderkopfes 10. Beachten Sie, dass das nachgeschaltete Ende des AGR-Abgangskanals 18 links vom Ansaugstutzen 12 für den ersten Zylinder 2A offen ist.
ist die Auslassventileinrichtung 20, die von der Turbine 56 aus betrachtet wird. Die Auslassventileinrichtung 20 verändert den Durchflussbereich des aus dem Motor 1 austretenden Abgases, um den Durchfluss des in den Turbolader 50 einzuführenden Abgases zu verändern. Die Auslassventileinrichtung 20 ist an der Stirnseite des Motors 1 angeschraubt.
Dieses Auslassventilgerät 20 besteht aus einem Gerätekörper 21 und einem Auslassventil 3. Der Gerätekörper 21 umfasst: die drei unabhängigen stromaufwärts gerichteten Abgaskanäle 24, 25 und 26 (einen ersten stromaufwärts gerichteten Abgaskanal 24, einen zweiten stromaufwärts gerichteter Abgaskanal 25 und einen dritten stromaufwärts gerichteten Abgaskanal 26); und einen AGR-Zwischenkanal 28. Der erste stromaufwärts gerichtete Abgaskanal 24, der zweite stromaufwärts gerichtete Abgaskanal 25 und der dritte stromaufwärts gerichtete Abgaskanal 26 kommunizieren jeweils mit dem unabhängigen Abgaskanal 14, dem unabhängigen Abgaskanal 15 und dem unabhängigen Abgaskanal 16 in Richtung Zylinderkopf 10. Der AGR-Zwischendurchgang 28 kommuniziert mit dem AGR-Abwärtsdurchgang 18 in Richtung Zylinderkopf 10. Das Auslassventil 3 dient zur Veränderung des Durchflussbereichs des Abgases in den vorgeschalteten Auspuffkanälen 24, 25 und 26. Beachten Sie, dass es sich bei dem Gerätekörper 21 um einen Metallguss handelt.
Jeder der stromaufwärts gelegenen Abgaskanäle 24, 25 und 26 verzweigt sich stromabwärts in Y-Form. Konkret, wie in den und dargestellt, umfasst der erste stromaufwärts gelegene Abgaskanal 24: einen gemeinsamen Durchgang 24a, der mit dem ersten unabhängigen Abgaskanal 14 in Richtung des Zylinderkopfes 10 kommuniziert; einen Hochgeschwindigkeitskanal 24b und einen langsamen Durchgang 24c, der vertikal von diesem gemeinsamen Durchgang 24a zweigleisig abzweigt. Der zweite stromaufwärts gelegene Abgaskanal 25 umfasst: einen gemeinsamen Durchgang 25a (nicht abgebildet), der mit dem zweiten unabhängigen Abgaskanal 15 in Richtung Zylinderkopf 10 kommuniziert; einen Hochgeschwindigkeitskanal 25b und einen langsamen Durchgang 25c, der vertikal von diesem gemeinsamen Durchgang 25a zweigleisig abzweigt. Der dritte stromaufwärts gelegene Abgaskanal 26 umfasst: einen gemeinsamen Durchgang 26a (nicht abgebildet), der mit dem dritten unabhängigen Abgaskanal 16 in Richtung Zylinderkopf 10 kommuniziert; einen Hochgeschwindigkeitskanal 26b und einen langsamen Durchgang 26c, der vertikal von diesem gemeinsamen Durchgang 26a zweigleisig abzweigt. In dieser Verkörperung der stromaufwärts gerichteten Auspuffgänge 24, 25 und 26 entsprechen die Hochgeschwindigkeitsgänge 24b, 25b und 26b den ersten und die langsamen Gänge 24c, 25c und 26c den zweiten Gängen. Die langsamen Passagen 24c, 25c und 26c sind im Querschnitt eines Strömungskanals kleiner ausgebildet als die schnellen Passagen 24b, 25b und 26b.
Außerdem entsprechen die gemeinsamen Durchgänge 24a, 25a und 26a und die unabhängigen Auspuffdurchgänge 14, 15 und 16 den gemeinsamen Durchgängen, die mit einer Auspufföffnung verbunden sind.
Jeder der Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b hat einen Querschnitt, der in einem ungefähren Rechteck geformt ist. Wie in dargestellt, sind die Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b so ausgebildet, dass sie quer in einer Linie angeordnet sind. Ebenso hat jeder der langsamen Passagen 24c, 25c und 26c einen Querschnitt, der in einem ungefähren Rechteck geformt ist. Die langsamen Passagen 24c, 25c und 26c sind oberhalb der Hochgeschwindigkeits-Passagen 24b, 25b und 26b gebildet, die quer in einer Linie angeordnet sind.
Indessen, wie in den und dargestellt, ist der AGR-Zwischendurchgang 28 am linken Ende des Gerätekörpers 21 ausgebildet. Dieser AGR-Zwischendurchgang 28 hat einen Querschnitt, der in einem ungefähren Rechteck geformt ist. Der AGR-Zwischendurchgang 28 befindet sich links, unterhalb des Hochgeschwindigkeitskanals 24b, des ersten stromaufwärts gelegenen Abgaskanals 24.
Das Auslassventil 3 verändert die Strömungsbereiche des Abgases in den Hochgeschwindigkeitsstrecken 24b, 25b und 26b der vorgeschalteten Auslasskanäle 24, 25 und 26. Dieses auslassvariable Ventil 3 enthält: einen Ventilkörper 31; eine Antriebswelle 32, die mit dem Ventilkörper 31 verbunden ist und einen Unterdruckantrieb 4, der diese Antriebswelle 32 dreht. Der Ventilkörper 31 enthält insgesamt drei Absperrklappen 30, die jeweils in einem entsprechenden der Hochgeschwindigkeitsdurchgänge 24b, 25b und 26b vorgesehen sind. Das auslassvariable Ventil 3 bewirkt, dass der Unterdruck-Stellantrieb 4 die Absperrklappen 30 über die Antriebswelle 32 in Rotation versetzt, um gleichzeitig die Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b zu öffnen und zu schließen.
Konkret wird hier eine Konfiguration des Auslassventils 3 beschrieben. Wie in dargestellt, enthält der Ventilkörper 31 die drei quer angeordneten und miteinander verbundenen Absperrklappen 30. Bei den quer ausgelegten Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b sind die Mittelpunkte der Querschnitte quer miteinander verbunden. Der Ventilkörper 31 ist so vorgesehen, dass er sich quer über die kommunizierenden Zentren der Querschnitte der Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b erstreckt. Der Ventilkörper 31 hat transversale Enden mit je einer Stütze 311, die integral mit dem Ventilkörper 31 ausgebildet ist. Jede der Stützen 311 ist drehbar um einen Wellenmittelpunkt X1 (siehe ) gegenüber dem Gerätekörper 21 gelagert. Der Ventilkörper 31 besteht aus einem hitzebeständigen Material, da er hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
Wie in und dargestellt, ist jede der Drosselklappen 30 zu einer rechteckigen Platte geformt, die dem Querschnitt einer entsprechenden der Hochgeschwindigkeitsdurchgänge 24b, 25b und 26b entspricht. Wenn ein Stopper der Einstellung 47 des Unterdruckantriebes 4, wie später beschrieben, mit einem Stopper 46 (siehe ) in Berührung kommt, schließt jede Absperrklappe 30 die Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b, wie in einer durchgezogenen Linie in dargestellt. Wenn dann der Unterdruckantrieb 4 angesteuert wird und sich der Anschlag 47 vom Anschlag 46 löst, dreht sich das Ventilgehäuse 31 im Uhrzeigersinn in . Wie in einer Zweipunkt-Kettenlinie dargestellt, öffnet jede Drosselklappe 30 die Hochgeschwindigkeitswege 24b, 25b und 26b.
Die Antriebswelle 32 ist mit dem linken Ende des Ventilkörpers 31 verbunden. Eine detaillierte Darstellung des Anschlusses entfällt. Wie in dargestellt, durchdringt die Antriebswelle 32 den Gerätekörper 21 und ragt aus der linken Seite der vorgeschalteten Abgaskanäle 24, 25 und 26 heraus. Die Antriebswelle 32 hat ein um den Wellenmittelpunkt X1 drehbar gelagertes Spitzenende, das durch ein Hilfslager 22, fest mit dem Gerätekörper 21 verbunden ist. Das Hilfslager 22 befindet sich für eine vorgegebene Distanz von den vorgeschalteten Abgaskanälen 24, 25 und 26 entfernt.
Am Spitzenende der Antriebswelle 32 ist ein Hebel 33 befestigt (d. h. am Spitzenende der Antriebswelle 32, das links vom Hilfslager 22 vorsteht). Das Spitzenende der Abtriebswelle 44 des Unterdruckantriebs 4 ist mit dem Hebel 33 verbunden.
Währenddessen wird der Unterdruckantrieb 4, wie in den und dargestellt, über eine Konsole 45 am Gerätekörper 21 befestigt. Der Unterdruckantrieb 4 bewirkt das Aus- und Einfahren der Abtriebswelle 44 mit der Zu- und Ableitung eines Unterdrucks über eine Unterdruckleitung 411, die an der Unterseite des Unterdruckantriebs 4 angeschlossen ist. Beim Aus- und Einfahren der Abtriebswelle 44, schwingt der Hebel 33 um den Wellenmittelpunkt X1 der Antriebswelle 32 und die Antriebswelle 32 dreht sich um den Wellenmittelpunkt X1.
Der Stopper 46 wird an der Konsole 45 des Unterdruckantriebes 4 montiert. Beachten Sie, dass in dieser Ausführungsform der Stopper 46 auf der Konsole 45 montiert ist, da die Konsole 45 in einer Bahn vorgesehen ist, auf der die Abtriebswelle 44 aus- und einfährt. Denn der Stopper 46 kann in jeder beliebigen Position vorgesehen werden, solange er in dem Pfad vorgesehen ist, auf dem die Abtriebswelle 44 aus- und einfährt. Wenn z. B. die Konsole 45 in einer anderen Position als dem Pfad vorgesehen ist, kann der Stopper 46 direkt auf dem Gehäuse des Unterdruckantriebs 4 montiert werden. 4.
An der Abtriebswelle 44 ist die Stoppereinrastung 47 mit dem Stopper 46 fest verbunden. Wenn sich die Abtriebswelle 44 zurückzieht, greifen der Stopper 46 und die Stoppereinrastung 47 ineinander, um zu verhindern, dass sich die Abtriebswelle 44 weiter zurückzieht.
Der Stopper 46 ist ein Element, das zu einem Hut geformt ist. In der Mitte des Stoppers 46 wird eine Durchgangsbohrung 461 für die Durchfahrt der Abtriebswelle 44 gebildet. Diese Durchgangsbohrung 461 hat einen Durchmesser, der ausreichend größer ist, als der der Abtriebswelle 44. Der Stopper 46 hat auch eine erste Kontaktfläche 462, die konvex gewölbt ist und in der Mitte des Stoppers 46 einschließlich des Durchgangslochs 461 vorgesehen ist.
Der Stopper wird mittig an der Abtriebswelle 44 befestigt. Der Stoppereinrastung 47 hat eine zweite Anlagefläche 471, die mit der ersten Anlagefläche 462 des Stoppers 46 in Kontakt kommt. Die zweite Auflagefläche 471 ist konkav geformt.
Wenn der Unterdruck dem Unterdruckantrieb 4 zugeführt wird (d. h. wenn der Unterdruckantrieb 4 eingeschaltet wird), fährt die Abtriebswelle 44 ein. Wie in dargestellt, greifen der Stopper 46 und die Stoppereinrastungg 47 ineinander. Daher schließen die Drosselklappen 30, wie in der durchgezogenen Linie in dargestellt, die Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b. Wenn der Unterdruck vom Unterdruckantrieb 4 abgebaut wird (d.h. wenn der Unterdruckantrieb 4 ausgeschaltet wird), fährt die Abtriebswelle 44 aus. Daher öffnen die Absperrklappen 30, wie in der Zweipunkt-Kettenlinie in dargestellt, die Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b. Das Abgasventil 3 ist normalerweise geöffnet.
Wie in den und dargestellt, wird der Turbolader 50 am Gerätekörper 21 der Abgasventileinrichtung 20 angeschraubt. Der Turbolader 50 enthält: den Abgaseinführungskanal 51, der an einer Montagefläche 21a (siehe ) des Gerätekörpers 21 befestigt ist; ein Turbinengehäuse 560, das bis zum Abgaseinführungskanal 51 reicht; die Turbine 56, die in diesem Turbinengehäuse 560 untergebracht ist und den Verdichter 55, der im Ansaugkanal 52 vorgesehen ist, der nicht in dargestellt ist.
Der Auspuff-Einführungskanal 51 umfasst: (i) einen unabhängigen Hochgeschwindigkeitskanal 51b, der mit jedem der Hochgeschwindigkeitskanäle 24b, 25b und 26b der Auspuffventilvorrichtung 20 kommuniziert und (ii) und einen unabhängigen Niedriggeschwindigkeitskanal 51c, der mit jedem der Niedriggeschwindigkeitskanäle 24c, 25c und 26c der Auspuffventilvorrichtung 20 kommuniziert. In der Hochgeschwindigkeitspassage 51b des Auspuff-Einführungskanals 51 schließen sich die drei Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b unabhängig voneinander in der Auspuffventilvorrichtung 20 zusammen. Details dieser Konfiguration sind wegzulassen. Ebenso schließen sich im Langsamfahrgang 51c des Auspuff-Einleitungskanals 51, die drei Langsamfahrwege 24c, 25c und 26c unabhängig voneinander in der Auspuffventilvorrichtung 20 zusammen.
Der Abgaseinleitungskanal 51 hat ein mit dem Kollektor 54 versehenes nachgeschaltetes Ende. Im Kollektor 54 schließen sich die Hochgeschwindigkeitspassage 51b und die Langsampassage 51c zusammen. Die Abgasströme aus dem Hochgeschwindigkeitskanal 51b und dem Langsamgang 51c in einem nachgeschalteten Abgaskanal, schließen sich in diesem Kollektor 54 zusammen und werden zur Turbine 56 geleitet.
Wie bereits beschrieben, enthält dieser Motor 1 keine eigenständige Komponente als Auspuffkrümmer. Stattdessen setzt eine Kombination der folgenden Bestandteile den Auspuffkrümmer um: (i) die unabhängigen Abgaskanäle 14, 15 und 16 des Motors 1 (der Zylinderkopf 10); (ii) die vorgeschalteten Abgaskanäle 24, 25 und 26 der Abgasventilvorrichtung 20; (iii) der Abgaseinführkanal 51 des Turboladers 50 und (iv) der Kollektor 54.
Außerdem wird links vom Abgaseinführungskanal 51 im Turbinengehäuse 560 ein AGR-Vorlaufkanal 58 gebildet, der mit dem AGR-Zwischenkanal 28 der Auslassventileinrichtung 20 kommuniziert. Ein Teil des Abgases, das in den Turbolader 50 strömt, soll als AGR-Gas über den AGR-Aufwärtskanal 58, den AGR-Zwischenkanal 28 und den AGR-Abwärtskanal 18 in den Ansaugkanal 52 eingeleitet werden. Konkret definieren in diesem Motor 1 die AGR Downstream Passage 18, die AGR Intermediate Passage 28 und die AGR Upstream Passage 58 eine AGR Passage.
Das im Motor 1 erzeugte Abgas wird von den unabhängigen Abgaskanälen 14, 15 und 16 über die vorgeschalteten Abgaskanäle 24, 25 und 26 der Auslassventileinrichtung 20 in den Turbolader 50 eingeleitet. Hier verändert der Motorsteuergerät 7 je nach Fahrzustand des Fahrzeugs einen Strömungsbereich des Abgases, das durch die Hochgeschwindigkeitsstrecken 24b, 25b und 26b der Auslassventileinrichtung 20 strömt.
Insbesondere, wie in dargestellt, wenn eine Motordrehzahl des Motors 1 in einem niedrigen Drehzahlbereich liegt, der niedriger ist als eine vorgegebene Motordrehzahl (z. B. 1600 U/min), veranlasst der Motorcontroller 7 die Auslassventileinrichtung 20, den Hochgeschwindigkeitskanal 24b, 25b und 26b zu schließen. Mit anderen Worten, wie die durchgezogene Linie in zeigt, schließen die Absperrklappen 30 das Auslassventil 3, um die Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b zu schließen. Eine solche Eigenschaft ermöglicht es, ein wenig Abgas in den langsamen Passagen 24c, 25c und 26c zu konzentrieren, um die Durchflussrate des Abgases zu erhöhen, die Antriebskraft der Turbine 56 im Turbolader 50 zu erhöhen und den Ansaugluftdruck zu erhöhen. Darüber hinaus wird im unteren Drehzahlbereich der Ejektor-Effekt im nachgeschalteten Langsamfahrgang 51c erzielt, in dem sich die vorgeschalteten Langsamfahrstellen 24c, 25c und 26c zusammenschließen. Der Ejektor-Effekt ermöglicht es, das verbrannte Gas in den Zylindern 2A bis 2D abzusaugen, um einen Spüleffekt zu erzielen.
Wenn das Abgas nur durch die langsamen Passagen 24c, 25c und 26c strömt, wenn die Motordrehzahl des Motors 1 in einem Drehzahlbereich liegt, der größer oder gleich einer vorgegebenen Motordrehzahl ist, könnte der Gegendruck eine potenzielle Verringerung der Spülleistung bewirken. Daher veranlasst die Motorsteuerung 7 die Auslassventileinrichtung 20, die Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b zu öffnen. Mit anderen Worten, wie die Zweipunkt-Kettenlinie in BILD 5 zeigt, öffnen die Absperrklappen 30 das Auslassventil 3, um die Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b zu öffnen. Das Abgas wird sowohl über die Hochgeschwindigkeitsstrecken 24b, 25b und 26 als auch über die langsameren Strecken 24c, 25c und 26c in den Turbolader 50 eingeleitet. Ein solches Merkmal treibt den Turbolader 50 an, um den Ansaugluftdruck zu erhöhen und gleichzeitig die durch den Gegendruck in den Abgaskanälen verursachte Verringerung der Spülleistung zu dämpfen. Das variable Auslassventil 3 schaltet zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Position um, sobald der Motor 1 eine vorgegebene Motordrehzahl erreicht. Daher müssen die Öffnungs- und Schließvorgänge des Auslassventils 3 sehr reaktionsschnell sein.
(Steuerungsmotor)
ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration des Motorsystems veranschaulicht. Das Motorsystem beinhaltet den Motorcontroller 7. Der Luftstromsensor 520, die O₂-Sensoren 83 und 84 sowie der Kurbelwinkelsensor 211 sind mit dem Motorsteuergerät 7 verbunden. Darüber hinaus sind ein Wassertemperatursensor 210, ein Beschleunigungswinkelsensor 212, ein Gangschaltungsdetektor 215 und ein Geschwindigkeitssensor 214 am Motorsteuergerät 7 angeschlossen. Der Wassertemperatursensor 210 ist an einem Kühlmittelkanal des Motors 1 befestigt und erfasst eine Kühlmitteltemperatur. Der Beschleunigungswinkelsensor 212 erfasst einen Beschleunigungswinkel. Der Getriebedetektor 215 erkennt eine Getriebedrehzahl, in der das Getriebe arbeitet. Der Fahrkorb-Geschwindigkeitssensor 214 erfasst eine Geschwindigkeit des Fahrkorbs. In Übereinstimmung mit einer Zielbeschleunigung des Fahrzeuges, basierend auf den Ergebnissen, die von Geräten wie diesen Sensoren ermittelt wurden, setzt der Motorsteuergerät 7 ein Solldrehmoment des Motors 1. Um das eingestellte Solldrehmoment des Motors 1 zu erreichen, gibt die Motorsteuerung 7 ein Steuersignal an das Einspritzventil 41, die Zündkerze 42, den Einlassventiltrieb 310, den Auslassventiltrieb 330, die Drosselklappe 511 und das Auslassvariable Ventil 3 aus. Das Motorsteuergerät 7 enthält einen Ventilsteuergerät zur Steuerung einer Öffnung der Drosselklappen 30.
Die Motorsteuerung 7 führt auch die Kraftstoffschnittkontrolle durch, bei der die Kraftstoffzufuhr zum Motor 1 unterbrochen wird, wenn eine voreingestellte Kraftstoffschnittbedingung erfüllt ist, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Die Motorsteuerung 7 enthält eine Kraftstoffeinspritzventilsteuerung, die die Kraftstoffschnittkontrolle durchführt, bei der verhindert wird, dass der Kraftstoff vom Kraftstoffeinspritzventil 41 eingespritzt wird, wenn eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist. Die Bedingung für den Kraftstoffabbau schließt Fälle ein, in denen (i) ein Gaspedal nicht gedrückt wird und der Gaspedalwinkel Null ist, (ii) die Motordrehzahl des Motors 1 eine vorgegebene Motordrehzahl oder höher ist und (iii) das Drehmoment des Motors 1 auf ein vorgegebenes Drehmoment abnimmt.
Hier entspricht die vorgegebene Motordrehzahl einer Motordrehzahl des Motors 1, die von der Kraftstoffschnittkontrolle zurückkehrt (d.h. die Zufuhr des Kraftstoffs wieder aufnimmt), um ein Abwürgen zu verhindern. Die vorgegebene Motordrehzahl ist geringfügig höher als die Leerlaufdrehzahl. Bei einer Leerlaufdrehzahl von z.B. 750 U/min kann die vorgegebene Motordrehzahl etwa 1.000 U/min betragen. Die vorgegebene Motordrehzahl kann entsprechend eingestellt werden. Darüber hinaus startet mit dem vorgegebenen Drehmoment die Kraftstoffschnittkontrolle, ohne dass ein Drehmomentschock erzeugt wird. Das vorgegebene Drehmoment kann entsprechend eingestellt werden.
Die Durchführung der Kraftstoffschnittkontrolle durchgeführt, umfasst auch einen Bereich, in dem das Auslassventil 3 geschlossen ist, wie F/C in zeigt.
Auch wenn die Drosselklappen 30 geschlossen sind, berühren sich die Stopperbetätigung 47 und der Stopper 46, um die Flip-Flops der Absperrklappen 30 zu reduzieren, wenn die Absperrklappen 30 den Flüssigkeitsdruck erhalten, der allein durch das in den Auslasskanälen strömende Gas aus einer Auslassöffnung in Richtung Turbinengehäuse 560 verursacht wird. Währenddessen ist bei der Kraftstoffschnittkontrolle die Öffnung der Drosselklappe 511 klein und der Kraftstoff im Brennraum 200 verbrennt nicht. Wenn also der Zylinder 2 den Expansionshub ohne Brennstoffverbrennung beendet, ist der Druck im Zylinder 2 niedriger als im Ansaugtrakt 52 und im Ausblastrakt 53. Wenn also das Auslassventil 303 in einer Anfangsstufe des Auslasshubes öffnet, fließt das Gas im Auslasskanal 53 über die Auslass-Öffnung in den Zylinder 2 zurück. Währenddessen wird mit fortschreitendem Auspuffhub und steigendem Kolben 27 das Gas im Zylinder 2 in Richtung Abgaskanal 53 herausgedrückt. Hier, wenn die Drosselklappen 30 die Hochgeschwindigkeitswege 24b, 25b und 26b schließen, erhalten die Drosselklappen 30 abwechselnd einen Flüssigkeitsdruck, der entsteht, wenn das Gas im Abgaskanal 53 zurück in den Zylinder 2 fließt, und einen Flüssigkeitsdruck, der entsteht, wenn das Gas im Zylinder 2 in Richtung Abgaskanal 53 gedrückt wird. Als Ergebnis erhalten die Absperrklappen 30 abwechselnd die Kraft, die in einer Richtung aufgebracht wird, um den Kontakt zwischen dem Stoppereingriff 47 und dem Stopper 46 zu erhöhen und die Kraft, die in einer Richtung aufgebracht wird, um den Kontakt zu verringern. Die Absperrklappen 30 (d.h. der Ventilkörper 31) schwenken also um die Antriebswelle 32 und den Flip-Flop. Dies ist eine potenzielle Ursache für Geräusche und eine Verringerung der Lebensdauer der Drosselklappen 30.
Daher öffnet sich bei diesem Motorsystem das Auslassvariable Ventil 3 während der Kraftstoffschnittkontrolle. Nachfolgend wird die Auf-Zu-Steuerung dieses Auslassventils 3 anhand des in dargestellten Flussdiagramms spezifisch beschrieben. Das in dargestellte Flussdiagramm entspricht einer Strömung, während das Fahrzeug langsamer wird. Parallel zu diesem Flussdiagramm führt die Motorsteuerung 7 die Steuerung des Starts und der Rückgabe des Kraftstoffabfalls durch.
Zuerst liest der Steuermotor 7 in Schritt S1 nach dem Start des Motors 1 einen Betriebszustand des Motors 1 ab. Konkret liest der Steuermotor 7 eine Motordrehzahl und ein tatsächliches Drehmoment des Motors 1 ab. Die Erfassung der Motordrehzahl basiert auf einem Detektionssignal des Kurbelwinkelsensors 211. In diesem Beispiel wird das tatsächliche Drehmoment des Motors 1 geschätzt, basierend auf der Menge der in den Zylinder 2 einzuführenden Luftmasse und dem Zündzeitpunkt der Zündkerze 42. Hier wird die Menge der Luftmasse aus einer Menge und einer Temperatur der Ansaugluft, die vom Luftstromsensor 520 erfasst wird, berechnet. Darüber hinaus kann der Steuermotor 7 den Motordrehmoment auf der Grundlage der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs und des Zündzeitpunktes anstelle der Menge der Luftmasse schätzen.
In der nachfolgenden Stufe S2 bestimmt der Steuermotor 7, ob eine Motordrehzahl Ne 1.600 U/min oder höher ist. Wie in dargestellt, ist die Motordrehzahl von 1600 U/min ein Grenzwert zwischen Öffnen und Schließen des Auslassventils 3. Wenn die Motordrehzahl 1.600 U/min oder höher ist, stellt die Motorsteuerungg 7 fest, dass die Motordrehzahl des Motors 1 im hohen Drehzahlbereich liegt. Der Prozess geht dann weiter zu Schritt S6, und der Steuermotor 7 öffnet das Auslassventil 3.
Wenn die Motordrehzahl unter 1.600 U/min liegt, geht der Prozess in die Stufe S3 über. In Schritt S3 bestimmt die Motorsteuerung 7, ob der Fahrer für einen bestimmten Zeitraum den Fuß vom Gaspedal genommen hat. Ist die Bestimmung NEIN, so wird mit Schritt S7 fortgefahren. In Stufe S7 liegt die Motordrehzahl des Motors 1 im unteren Drehzahlbereich. Die Motorsteuerung 7 schließt das Auslassventil 3.
In Schritt S4 bestimmt die Motorsteuerung 7, ob die Motordrehzahl Ne des Motors 1 kleiner als 1.000 U/min ist. Bei einer Motordrehzahl von 1.000 U/min kehrt der Motor 1 von der Kraftstoffschnittkontrolle zurück. Wenn die Bestimmung JA lautet, schneidet der Steuermotor 7 den Kraftstoff nicht ab. Der Prozess geht dann weiter zu Schritt S7, und der Steuermotor 7 schließt das Auslassventil 3. Indessen, wenn die Bestimmung NEIN ist, geht der Prozess zu Schritt S5 über.
In Schritt S5 bestimmt die Motorsteuerung 7, ob das tatsächliche Drehmoment des Motors 1 auf ein mögliches Drehmoment ohne Drehmomentschock abgesenkt wurde, obwohl die Kraftstoffschnittkontrolle startet. Die Ermittlung des F/C möglichen Drehmoments basiert auf den Werten, die der Beschleuniger-Winkelsensor 212, der Fahrgeschwindigkeitssensor 214 und der Getriebedetektor 215 für das Getriebe ermittelt haben. Wenn die Bestimmung NEIN ist, startet der Steuermotor 7 nicht die Kraftstoffschnittkontrolle. Der Prozess geht dann weiter zu Schritt S7, und die Motorsteuerung 7 schließt das Auslassventil 3. In der Zwischenzeit, wenn die Bestimmung auf JA steht, startet die Motorsteuerung 7 die Kraftstoffschnittkontrolle. Der Prozess geht also weiter zu Schritt S6, und die Motorsteuerung 7 öffnet das Auslassvariable Ventil 3. Wie zuvor beschrieben, bestimmt die Motorsteuerung 7, ob der Kraftstoffabbau gestartet werden soll, abgesehen von dieser Strömung. Wie man feststellen kann, ob man mit dem Kraftstoffschnitt beginnen soll, ist im Wesentlichen dasselbe wie die Schritte S2 bis S5 in der in ABILDUNG 9 dargestellten Strömung. So startet die Motorsteuerung 7 im Wesentlichen gleichzeitig den Kraftstoffabbau, indem sie das Einspritzventil 41 veranlasst, die Einspritzung des Kraftstoffs zu unterbrechen und das Auslassvariable Ventil 3 öffnet.
ist ein Zeitdiagramm, das die Variationen des Gaspedalwinkels, der Drosselklappenöffnung, der Motordrehzahl, des Motordrehmoments, der einzuspritzenden Kraftstoffmenge und des Öffnens und Schließens des variablen Auslassventils 3 zeigt, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Zuerst einmal t0, nehmen wir an, dass das Auto bei geöffnetem Auspuffventil 3 langsamer wird und der Fahrer allmählich seinen Fuß vom Gaspedal hebt. Mit abnehmendem Beschleunigungswinkel nimmt die Drosselklappenöffnung ab. Als Reaktion darauf nimmt auch die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs ab. Dann nehmen sowohl die Motordrehzahl als auch das Motordrehmoment ab.
Angenommen, die Motordrehzahl sinkt auf eine Drehzahl (hier 1.600 U/min wie oben beschrieben), um das Auslassventil 3 zu schließen. Dadurch wird das geöffnete Auslassvariable Ventil 3 geschlossen.
Nehmen wir an, dass der Beschleunigerwinkel zu einem Zeitpunkt t2 gleich Null wird, und dieser Zustand setzt sich fort. Die Drosselklappenöffnung wird auf einer Leerlauföffnung gehalten. Die Motordrehzahl und das Motordrehmoment nehmen allmählich ab.
Zu einem Zeitpunkt t3, nehmen wir an, das Motordrehmoment erreicht einen den kraftstoffreduzierten Übergang ermöglichendes Drehmoment. Als Reaktion darauf, wird die Kraftstoffzufuhr unterbrochen. Außerdem wird gemäß dem in dargestellten Flussdiagramm das geschlossene Abluftventil 3 wieder geöffnet.
Zu einem Zeitpunkt t4, nehmen wir an, dass die Motordrehzahl, die während des Kraftstoffabbaus allmählich abgenommen hat, eine vorgegebene Motordrehzahl erreicht (d.h. eine Leerlaufdrehzahl plus Extra). Daraufhin wird die Einspritzung des Kraftstoffs wieder aufgenommen und das geöffnete Auslassventil 3 geschlossen.
Wie oben beschrieben, öffnet die Auspuffeinrichtung 100 des Motors 1 das AuspuffVariable-Ventil 3, um die Hochgeschwindigkeitspassagen 24b, 25b und 26b zu öffnen, obwohl die Motordrehzahl des Motors 1 niedriger ist als die vorgegebene Motordrehzahl, wenn der Motor 1 die Kraftstoffschnittkontrolle durchführt. Eine solche Eigenschaft reduziert die Gefahr, dass der Flüssigkeitsdruck auf die Absperrklappen 30 wirkt, auch wenn das Gas im Auslasskanal 53 in den Zylinder 2 zurückströmt und das Gas im Zylinder 2 beim Öffnen und Schließen des Auslassventils 303 in Richtung Auslasskanal 53 verdrängt wird. Dadurch kann der Flip-Flop des Ventilkörpers 31 während des Kraftstoffschnittes reduziert werden.
Darüber hinaus öffnet der Steuermotor 7 das auslassvariable Ventil 3 gleichzeitig, wenn der Kraftstoffschnitt beginnt und nicht erst, nachdem der Kraftstoffschnitt begonnen hat. Eine solche Funktion ermöglicht es, das Abluftventil 3 sofort zu öffnen. Dadurch kann der Flip-Flop des Ventilgehäuses 31 zuverlässig reduziert und die Geräuschentwicklung reduziert werden.
Weiterhin öffnet die Motorsteuerung 7 das auslassvariable Ventil 3, wenn sie einen Zustand erkennt, in dem der Beschleunigungswinkel von Null für eine vorgegebene Zeitspanne weiterläuft. Wird der Beschleunigungswinkel vorübergehend auf Null gesetzt, so öffnet das Auslassventil 3 nicht. Das auspuffvariable Ventil 3 wird nicht geöffnet, wenn der Fahrer für einen Moment das Gaspedal loslässt und dann das Pedal bald wieder betätigt.
Dadurch kann der Fahrer das Fahrzeug ruhig fahren.
Beachten Sie, dass der Motor der oben beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel für eine bevorzugte Ausführungsform der Auspuffanlage 100 des Motors 1 ist. Eine bestimmte Konfiguration des Motors und der in diesem Motor enthaltenen Auslassventileinrichtung 20 kann gegebenenfalls geändert werden, sofern nicht etwas anderes vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abweicht.
Darüber hinaus wird in dieser Ausführungsform die Auspuffanlage 100 an einen Viertakt-Reihenmotor angepaßt. Selbstverständlich kann die hier gezeigte Auspuffanlage 100 auch auf einen anderen Motor als den in dieser Ausführungsform übertragen werden.
Bezugszeichenliste

1: Motor
100: Auspuffanlage
212: Beschleuniger-Winkelsensor (Beschleuniger-Winkelmelder)
24a: Gemeinsame Passage
24b, 25b, 26b: Hochgeschwindigkeitspassage (Erste Passage)
24c, 25c, 26c: Langsame Passage (Zweite Passage)
3: Variables Auslassventil
30: Drosselklappe (Ventil)
31: Ventilkörper
32: Antriebswelle
41: Kraftstoffeinspritzventil
50: Turbolader
53: Abgasdurchlass
54: Kollektor
56: Turbine
560: Turbinengehäuse
7: Motorsteuergerät (Ventil steuergerät, Einspritzventilsteuergerät, Drehmomentschätzer)

Claims

Eine Motorauspuffanlage mit: einem Ventil, das zu einer Platte geformt und in einem Auspuffkanal vorgesehen ist, der eine Auspufföffnung einer Brennkammer innerhalb eines Motors mit einer katalytischen Vorrichtung außerhalb des Motors verbindet, wobei das Ventil schwenkbar ist, um einen Querschnitt des Abgaskanals zu verändern, wenn eine Antriebswelle schwenkt und einer Ventilsteuerung, die eine Öffnung des Ventils steuert, wobei der Motor Folgendes umfasst: ein Kraftstoffeinspritzventil, das die Brennkammer mit Kraftstoff versorgt, und eine Kraftstoffeinspritzventilsteuerung, die eine Kraftstoffschnittkontrolle durchführt, die beinhaltet, dass der Kraftstoff nicht vom Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, während ein Auto fährt, der Auspuffkanal enthält: einen gemeinsamen Durchgang, der mit der Abluftöffnung verbunden ist; einen ersten Durchgang und einen zweiten Durchgang, der stromabwärts in dem gemeinsamen Durchgang abzweigt und parallel zueinander angeordnet ist; und einem Kollektor, der stromabwärts von der ersten Passage und der zweiten Passage vorgesehen ist, wobei die erste Passage und die zweite Passage miteinander verbunden sind, der Kollektor der ersten Passage und die zweite Passage mit einem Turbinengehäuse eines Turboladers einschließlich einer Turbine verbunden sind, das Ventil in der ersten Passage vorgesehen ist, um eine Querschnittsfläche der ersten Passage zu verändern, die Ventilsteuerung (i) das Ventil schließt, um den ersten Durchgang zu schließen, wenn die Motordrehzahl des Motors niedriger als eine vorgegebene Motordrehzahl ist und (ii) das Ventil öffnet, um den ersten Durchgang zu öffnen, wenn die Motordrehzahl des Motors größer oder gleich der vorgegebenen Motordrehzahl ist und die Ventilsteuerung das Ventil öffnet, obwohl die Motordrehzahl des Motors niedriger als die vorgegebene Motordrehzahl ist, wenn die Kraftstoffeinspritzventilsteuerung die Kraftstoffschnittkontrolle durchführt.
Motorauspuffanlage nach Patentanspruch 1, ferner umfassend: einen Beschleunigungswinkeldetektor, der einen Beschleunigungswinkel erfasst und einen Drehmomentschätzer, der ein tatsächliches Drehmoment des Motors schätzt, wobei die Ventilsteuerung das Ventil öffnet, obwohl die Motordrehzahl des Motors niedriger als die vorbestimmte Motordrehzahl ist, wenn der Beschleunigungswinkeldetektor feststellt, dass der Beschleunigungswinkel Null ist und der Drehmomentschätzer schätzt, dass das tatsächliche Drehmoment des Motors kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Motorauspuffanlage nach Patentanspruch 2, wobei die Ventilsteuerung das Ventil öffnet, wenn der Beschleunigungswinkeldetektor einen Zustand erkennt, in dem der Beschleunigungswinkel für einen vorbestimmten Zeitraum kontinuierlich Null ist.