DE112018002150T5

DE112018002150T5 - Steuervorrichtung für eine brennkraftmaschine mit innerer verbrennung

Info

Publication number: DE112018002150T5
Application number: DE112018002150.5T
Authority: DE
Inventors: Seiichi FUJIMOTO; Masaaki Kaneko; Hirokazu Tanaka
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2020-01-02
Also published as: CN110662891A; JP2018197522A; WO2018216292A1; US20200182163A1

Abstract

Eine Steuervorrichtung, die dazu in der Lage ist, eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung auch in einer Umgebung mit sehr niedriger Temperatur zufriedenstellend zu starten, wird bereitgestellt. Die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung weist auf: mehrere Zylinder, die jeweils einen Kolben, der sich in Verbindung mit einer Drehung einer Kurbelwelle hin und her bewegt, und ein Einlassventil und ein Auslassventil, die eine Brennkammer öffnen und schließen, aufweisen; einen Startermotor, der die Kurbelwelle antreibt und dreht; und einen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus, der einen Öffnungs- und einen Schließzeitpunkt des Auslassventils durch Antreiben eines elektrischen Aktuators einstellt. Wenn eine durch einen Umgebungstemperatursensor detektierte Umgebungstemperatur kleiner als 10 Grad unter Null ist, steuert die Steuervorrichtung den elektrischen Aktuator zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Ankurbeln durchgeführt wird und eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder, der als der Zylinder, in dem eine Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, durchgeführt wird, derart, dass sich der Schließzeitpunkt des Auslassventils von einem oberen Totpunkt des Kolbens unterscheidet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung.
Hintergrund
Die PTL 1 beschreibt eine Technik mit einem auslassseitigen Variable-Ventilzeit-Mechanismus und einem einlassseitigen Variable-Ventilzeit-Mechanismus, bei der ein Einlassventil und ein Auslassventil in einem Zustand eines negativen Überlapps bei niedrigen Temperaturen gesteuert werden und der Zustand des negativen Überlapps verhindert wird, wenn ein Versagen einer Elektronikdrosselklappe auftritt.
Die PTL 1 beschreibt einen Steuermodus, in dem der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt eines Auslassventils zum Verbessern der Startbarkeit zum Zeitpunkt eines Kaltstarts und Verringern der Emission von Abgas frühverstellt werden und das Auslassventil vor dem oberen Totpunkt (TDC) beim Auslassen geschlossen wird. Insbesondere ist der Ventilzeitmechanismus der PTL 1 hydraulisch ausgebildet, und er empfängt ein Hydraulikfluid, das von einer Hydraulikpumpe, die von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, zugeführt wird.
Die PTL 2 beschreibt eine Technik eines variablen Ventilmechanismus mit einem variablen Ventil als mindestens eines von einem Einlassventil und einem Auslassventil, wobei ein Zurückblasen des Abgases durch Steuern des variablen Ventils vom Beginn bis zu nach dem Start einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung durchgeführt wird.
Die PTL 2 beschreibt, dass das Zurückblasen des Abgases durch einen negativen Überlapp durchgeführt wird, bei dem das Einlassventil und das Auslassventil so eingestellt werden, dass sie gleichzeitig zu einem geschlossenen Zustand übergehen, wodurch der eingespritzte Kraftstoff zerstäubt wird. Die PTL 2 beschreibt ferner, dass das Ansprechverhalten der Ventilzeitsteuerung unter Verwendung entweder eines hydraulischen variablen Ventilmechanismus oder eines elektrischen variablen Ventilmechanismus verringert wird, wenn eine Steuerung zum Frühverstellen des Schließens des Auslassventils während eines Betriebs bei niedriger Temperatur und niedriger Drehzahl unmittelbar nach dem Start durchgeführt wird.
Druckschriften
Patentliteratur

PTL 1: JP 2008-274822 A
PTL 2: JP 2009-216034 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit innerer Verbrennung ist es vorstellbar, die Startbarkeit dadurch zu verbessern, dass ein Überlappausmaß zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil, wenn die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung in einem Zustand kalter Temperatur gestartet wird, eingestellt wird, wie auch in PTL 1 und 2 beschrieben ist. Wenn jedoch ein hydraulisch betätigter Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus für das Einlassventil und das Auslassventil verwendet wird, kann aufgrund der hohen Viskosität des Hydraulikfluids in einer Umgebung in einem Zustand kalter Temperatur nicht erwartet werden, dass der Mechanismus ordnungsgemäß arbeitet. Darüber hinaus ist es in dem Fall, in dem ein Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus verwendet wird, dem unter Verwendung der Antriebskraft der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung Hydraulikfluid zugeführt wird, für den Mechanismus schwierig, während eines Anlassens einen benötigten Betrieb durchzuführen.
Zusätzlich dazu, dass eine gute Startbarkeit benötigt wird, wenn in einer relativ warmen Umgebung gestartet wird, müssen Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung ebenfalls eine gute Startbarkeit in extrem kalten Umgebungen bei einer Temperatur von weniger als 10 Grad unter Null haben, und diesbezüglich besteht Raum für Verbesserungen.
Aus diesem Grund besteht ein Bedarf an einer Steuervorrichtung, die dazu in der Lage ist, eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung auch in einer Umgebung mit sehr niedriger Temperatur ordnungsgemäß zu starten.
Lösung des Problems
Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in einer Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung,
wobei die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung aufweist: mehrere Zylinder, die jeweils einen Kolben, der sich in Verbindung mit einer Drehung einer Kurbelwelle in einem Zylinder hin und her bewegt, und ein Einlassventil und ein Auslassventil, die in Verbindung mit einer Drehung der Kurbelwelle eine Brennkammer öffnen und schließen, aufweisen; einen Startermotor, der die Kurbelwelle antreibt und dreht; und einen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus, der einen Öffnungs- und einen Schließzeitpunkt des Auslassventils durch Antreiben eines elektrischen Aktuators einstellt, wobei die Steuervorrichtung aufweist:

einen Umgebungstemperatursensor zum Detektieren einer Umgebungstemperatur um die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung,
wobei, wenn die Umgebungstemperatur, die von dem Umgebungstemperatursensor detektiert wird, weniger als 10 Grad unter Null beträgt, die Steuervorrichtung den elektrischen Aktuator in einer Situation, in der ein Ankurbeln durch den Startermotor durchgeführt wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder, der als der Zylinder, in dem die Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, durchgeführt wird, derart steuert, dass sich EVC, was einen Schließzeitpunkt des Auslassventils angibt, von TDC, was einen oberen Totpunkt des Kolbens in der Brennkammer angibt, unterscheidet.

Gemäß diesem charakteristischen Merkmal wird in einer Situation, in der das Ankurbeln durch den Startermotor in einer Umgebung mit sehr niedriger Temperatur bei einer Temperatur von weniger als 10 Grad unter Null gestartet wird, der Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus durch den Antrieb des elektrischen Aktuators zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder durchgeführt wird, der als der Zylinder eingestellt ist, in dem die Verbrennung zuerst durchgeführt wird, betrieben. Mit diesem Betrieb kann beispielsweise durch Einstellen von EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils ist, auf ATDC nach TDC, was ein oberer Totpunkt des Kolbens ist, die Temperatur in der Brennkammer durch interne EGR unter Verwendung eines Überlapps erhöht werden. Umgekehrt kann durch Einstellen von EVC auf BTDC, was vor TDC ist, die Temperatur durch vorübergehendes Einschließen von Verbrennungsgas unter Verwendung eines negativen Überlapps erhöht werden.
Das heißt, durch Steuern des elektrischen Aktuators können der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Auslassventils durch den Öffnung-/Schließzeitsteuermechanismus sogar bei einer sehr niedrigen Temperatur frei eingestellt werden, und die Menge an eingelassener Luft wird nicht geändert, auch wenn der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Auslassventils auf diese Weise eingestellt werden. Ferner stellt mit dieser Konfiguration der Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus den Öffnungs- und den Schließzeitpunkt des Auslassventils unter Verwendung der Antriebskraft des elektrischen Aktuators ein, und daher kann der Schließzeitpunkt auf einen Zeitpunkt unmittelbar nach einem Start eines Anlassens eingestellt werden, im Gegensatz zu einer Konfiguration, die hydraulisch betätigt wird.
Dementsprechend wird eine Steuervorrichtung erhalten, die dazu in der Lage ist, die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung auch in einer Umgebung mit sehr niedriger Temperatur ordnungsgemäß zu starten.
Gemäß einer anderen Konfiguration kann zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder durchgeführt wird, der als der Zylinder eingestellt ist, in dem die Verbrennung zuerst durchgeführt wird, ein Überlapp, bei dem EVC und IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils ist, überlappen, durch Einstellen von EVC auf ATDC, was später als TDC ist, eingestellt werden.
Mit dieser Konfiguration wird durch interne EGR, bei der ein Überlapp zwischen dem Auslassventil und dem Einlassventil erzeugt wird und Verbrennungsgas in einem Einlasshub in die Brennkammer eingelassen wird, die Temperatur der Innenwand erhöht, indem das Verbrennungsgas in Kontakt mit der Innenwand des Kolbens gebracht wird, so dass auch bei einer sehr niedrigen Temperatur ein ordnungsgemäßes Starten der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung erhalten wird.
Gemäß einer anderen Konfiguration kann ein Ausmaß des Überlapps verringert werden, nachdem die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle einen vorbestimmten eingestellten Wert überschritten hat.
Mit dieser Konfiguration wird das Ausmaß des Überlapps verringert, nachdem die Verbrennung in der Brennkammer gestartet worden ist, und so kann durch Unterdrücken des Effekts des Verbrennungsgases eine stabile Verbrennung durchgeführt werden.
Gemäß einer anderen Konfiguration kann zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder, der als der Zylinder, in dem die Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, durchgeführt wird, ein negativer Überlapp zwischen EVC und IVO eingestellt werden, was ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventils ist, indem EVC auf BTDC eingestellt wird, was früher als TDC ist.
Mit dieser Konfiguration wird durch Erzeugen eines negativen Überlapps das Verbrennungsgas in einem Verbrennungshub vorübergehend in der Brennkammer eingeschlossen, so dass die Temperatur der Zylinderinnenwand und dergleichen der Brennkammer erhöht wird, wodurch ein ordnungsgemäßer Start der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung bei einer sehr niedrigen Temperatur erhalten wird.
Gemäß einer anderen Konfiguration kann ein Ausmaß des negativen Überlapps verringert werden, nachdem die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle einen vorbestimmten Wert überschritten hat.
Mit dieser Konfiguration wird das Ausmaß des negativen Überlapps verringert, nachdem die Verbrennung in der Brennkammer gestartet worden ist, und so kann die benötigte Verbrennung durch Erhöhen der Menge an eingelassener Luft in einem Einlasshub durchgeführt werden.
Gemäß einer anderen Konfiguration kann zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder, der als der Zylinder, in dem eine Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, durchgeführt wird, die Steuervorrichtung den elektrischen Aktuator derart steuern, dass ein Überlapp durch Spätverstellen von EVC bezüglich IVO, was ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventils ist, eingestellt wird.
Mit dieser Konfiguration kann ein Überlapp durch Spätverstellen von EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils ist, bezüglich IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils ist, erzeugt werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das einen Querschnitt einer Brennkraftmaschine und eine Steuereinheit zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 2.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV in 2.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus.
6 ist ein Flussdiagramm einer Startroutine.
7 ist ein Flussdiagramm einer ersten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur.
8 ist ein Zeitdiagramm, das einen Überlappzustand zeigt.
9 ist ein Zeitdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein Überlapp eliminiert ist.
10 ist ein Flussdiagramm einer zweiten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur.
11 ist ein Zeitdiagramm, das einen Zustand eines negativen Überlapps zeigt.
12 ist ein Zeitdiagramm, das einen Zustand zeigt, in dem ein negativer Überlapp eliminiert ist.
13 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine und einem Überlapp zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[Grundkonfiguration]
Wie in 1 gezeigt, ist eine Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 40 so ausgebildet, dass sie als eine ECU zum Steuern eines einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa zum Einstellen eines Öffnungs- und eines Schließzeitpunkts eines Einlassventils Va einer Brennkraftmaschine E, die als eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung arbeitet, eines auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb zum Einstellen eines Öffnungs- und eines Schließzeitpunkts eines Auslassventils Vb und der Brennkraftmaschine E arbeitet.
Die Brennkraftmaschine E (ein Beispiel für die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung), die in 1 und 2 gezeigt ist, wird als in einem Fahrzeug wie einem PKW vorgesehen betrachtet. Die Brennkraftmaschine E ist als ein Viertaktmotor ausgebildet, in dem ein Zylinderkopf 3 mit einem oberen Teil des Zylinderblocks 2, der eine Kurbelwelle 1 trägt, verbunden ist, Kolben 4 in mehreren Zylinderbohrungen, die in dem Zylinderblock 2 ausgebildet sind, verschiebbar aufgenommen sind und die Kolben 4 unter Verwendung von Verbindungsstangen 5 mit der Kurbelwelle 1 verbunden sind.
In der Brennkraftmaschine E sind Zylinder #1, Zylinder #2, Zylinder #3 und Zylinder #4 (in 2 als #1, #2, #3 und #4 gezeigt) von einem Endteil zu dem anderen Endteil der Brennkraftmaschine E angeordnet, und eine Brennkammer ist zwischen dem Kolben 4 und dem Zylinderkopf 3 in dem Innenraum jedes Zylinders ausgebildet.
Jeder Zylinderkopf 3 weist ein Einlassventil Va, das geöffnet wird, wenn Luft in die Brennkammer eingelassen wird, und ein Auslassventil Vb, das geöffnet wird, wenn Verbrennungsgas aus der Brennkammer ausgelassen wird, auf, und eine Einlassnockenwelle 7, die die Einlassventile Va steuert, und eine Auslassnockenwelle 8, die die Auslassventile Vb steuert, sind über den Zylinderköpfen 3 vorgesehen. Eine Steuerkette 6 ist um einen Ausgangszahnkranz 2S der Kurbelwelle 1 und Zahnkränze 21S von Antriebsgehäusen 21 des einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa und des auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb gewickelt.
Zusätzlich dazu weist der Zylinderkopf 3 einen Injektor 9, der Kraftstoff in die Brennkammer einspritzt, und eine Zündkerze 10 auf. Eine Einlasssammelleitung 11 zum Zuführen von Luft zu den Brennkammern über die Einlassventile Va und eine Auslasssammelleitung 12 zum Ausstoßen von Verbrennungsgas aus der Brennkammer über die Auslassventile Vb sind mit den Zylinderköpfen 3 verbunden.
Die Brennkraftmaschine E weist einen Startermotor 15 auf, der die Kurbelwelle 1 antreibt und dreht, und ein Wellensensor 16 zum Detektieren des Drehwinkels und der Drehzahl (der Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit) ist an einer Position in der Nähe der Kurbelwelle 1 vorgesehen. Ein einlassseitiger Phasensensor 17 zum Detektieren der relativen Drehphase zwischen dem Antriebsgehäuse 21 und dem inneren Rotor 22 ist in der Nähe des einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa vorgesehen, und ein auslassseitiger Phasensensor 18 zum Detektieren der relativen Drehphase zwischen dem Antriebsgehäuse 21 und dem inneren Rotor 22 ist in der Nähe des auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb vorgesehen.
Die Brennkraftmaschine E weist einen Temperatursensor 14 (ein Beispiel für einen Umgebungstemperatursensor) zum Detektieren der Wassertemperatur von Kühlwasser in einem Wassermantel auf. Der Temperatursensor 14 wird zum Steuern der Wassertemperatur, während die Brennkraftmaschine E läuft, verwendet. In der Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 40 wird der Temperatursensor 14 zum Detektieren der Umgebungstemperatur und ebenfalls zum Einstellen der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Ventile, wenn die Brennkraftmaschine E gestartet wird, verwendet. Ein Sensor zum Detektieren der Temperatur eines Raums, der von der Brennkraftmaschine E entfernt ist, beispielsweise ein Sensor zum Detektieren der Temperatur in dem Motorraum eines Fahrzeugs, kann als der Temperatursensor 14 (Umgebungstemperatursensor) verwendet werden.
Es sei bemerkt, dass die Brennkraftmaschine E eine Zylinderbestimmungseinheit (nicht gezeigt) aufweist, die einen Zylinder bestimmt, in dem eine Verbrennung durchzuführen ist, und ein Teil der Konfiguration der Zylinderbestimmungseinheit den Wellensensor 16 bildet.
Die Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 40 dient als eine ECU, die die Brennkraftmaschine E steuert, und weist einen Startsteuerteil 41 und einen Phasensteuerteil 42 auf. Der Startsteuerteil 41 steuert einen Start der Brennkraftmaschine E. Der Phasensteuerteil 42 steuert die relative Drehphase zwischen dem einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa und dem auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb. Die Details und die Steuermodi der Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 40 werden im Folgenden beschrieben.
[V entilöffnungs-/V entilschließzeitsteuermechanismus]
Da der einlassseitige Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa und der auslassseitige Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb dieselbe Konfiguration aufweisen, wird das allgemeine Konzept derselben als „Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VT“ bezeichnet. Der Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VT steuert die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der entsprechenden Ventile unter Verwendung der Antriebskraft eines Phasensteuermotors M als einen elektrischen Aktuator.
2 bis 5 zeigen den einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa. Der Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa weist ein Antriebsgehäuse 21 und einen inneren Rotor 22 sowie einen Phaseneinstellteil, der die relative Drehphase zwischen dem Antriebsgehäuse 21 und dem inneren Rotor 22 unter Verwendung der Antriebskraft des Phasensteuermotors M einstellt, auf.
Das Antriebsgehäuse 21 weist einen Zahnkranz 21S, der an dem Außenumfang desselben ausgebildet ist, auf und ist koaxial mit einer Drehachse X der Einlassnockenwelle 7 angeordnet. Der innere Rotor 22 ist so aufgenommen, dass er bezüglich des Antriebsgehäuses 21 drehbar ist, und durch einen Verbindungsbolzen 23 mit der Einlassnockenwelle 7 verbunden und an dieser fixiert. Der Phaseneinstellteil ist zwischen dem Antriebsgehäuse 21 und dem inneren Rotor 22 angeordnet. Eine Frontplatte 24 ist an einer Position, an der sie den Öffnungsteil des Antriebsgehäuses 21 bedeckt, angeordnet und durch mehrere Befestigungsbolzen 25 an dem Antriebsgehäuse 21 befestigt. Es sei bemerkt, dass der innere Rotor 22 mit der Auslassnockenwelle 8 in dem auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb verbunden ist.
Wie in 3 gezeigt, wird der Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa durch die Antriebskraft von der Steuerkette 6 als Ganzes in einer Antriebsrichtung S gedreht. Eine Richtung, in der die relative Drehphase des inneren Rotors 22 durch die Antriebskraft des Phasensteuermotors M bezüglich des Antriebsgehäuses 21 in derselben Richtung wie die Antriebsdrehrichtung S verschoben wird, wird als „Frühverstellrichtung Sa“ bezeichnet, und eine Verschiebung in einer Richtung entgegengesetzt zu dieser Richtung wird als „Spätverstellrichtung Sb“ bezeichnet.
[Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus: Phaseneinstellteil]
Wie in 2 bis 5 gezeigt, weist der Phaseneinstellteil ein Hohlrad 26, das koaxial mit der Drehachse X angeordnet ist, wobei mehrere Innenverzahnungsabschnitte 26T integral an der Innenumfangsfläche des inneren Rotors 22 ausgebildet sind, ein inneres Rad 27, das koaxial mit einer exzentrischen Achse Y in einer Ausrichtung parallel zu der Drehachse X angeordnet ist, wobei mehrere Außenverzahnungsabschnitte 27T zum Eingriff mit dem Hohlrad 26 vorgesehen sind, einen exzentrischen Nockenkörper 28 und einen Verbindungsteil J auf.
In dem Phaseneinstellteil wird ein inneres Rad 27 mit der Anzahl von Außenverzahnungsabschnitten 27T, die um eins kleiner als die Anzahl von Innenverzahnungsabschnitten 26T des Hohlrads 26 ist, verwendet.
Der Verbindungsteil J ist als eine Oldham-Kupplung ausgebildet, die ermöglicht, dass der innere Rotor 22 bezüglich des Antriebsgehäuses 21 in einer Richtung orthogonal zu der Drehachse X verschoben werden kann, während eine Relativdrehung zwischen dem Antriebsgehäuse 21 und dem inneren Rotor 22 verhindert wird.
Der exzentrische Nockenkörper 28 wird durch ein erstes Lager 31 bezüglich der Frontplatte 24 so getragen, dass er koaxial mit der Drehachse X dreht. Eine exzentrische Nockenfläche 28A, die um die exzentrische Achse Y in einer Ausrichtung parallel zu der Drehachse X zentriert ist, ist integral mit dem exzentrischen Nockenkörper 28 ausgebildet, und das innere Rad 27 wird bezüglich der exzentrischen Nockenfläche 28A über ein zweites Lager 32 drehbar getragen. Ein Federkörper 29 ist in eine Vertiefung, die in der exzentrischen Nockenfläche 28A ausgebildet ist, gepasst, und die Vorbelastungskraft des Federkörpers 29 wird über das zweite Lager 32 auf das innere Rad 27 ausgeübt.
Der exzentrische Nockenkörper 28 ist insgesamt röhrenförmig, und ein Paar von Eingriffsnuten 28B ist in der Innenumfangsfläche desselben in einer Ausrichtung parallel zu der Drehachse X ausgebildet.
Demzufolge sind einige der Außenverzahnungsabschnitte 27T des inneren Rads 27 mit einigen der Innenverzahnungsabschnitte 26T des Hohlrads 26 in Eingriff. Wenngleich das erste Lager 31 und das zweite Lager 32 als Kugellager ausgebildet sind, können sie auch als Buchsen ausgebildet sein.
Der Verbindungsteil J weist ein Verbindungsbauteil 33, das durch Pressen eines Plattenmaterials ausgebildet wird, auf. Der Verbindungsteil J wird durch Eingriff eines Paars von Eingriffsarmen 33A, die an dem Verbindungsbauteil 33 ausgebildet sind, mit Eingriffsnutteilen 21G des Antriebsgehäuses 21 und durch Eingriff eines Paars von Eingriffsvertiefungen 33B, die in dem Verbindungsbauteil 33 ausgebildet sind, mit Eingriffsvorsprüngen 27U des inneren Rads 27 ausgebildet.
Das heißt, das Verbindungsbauteil 33 ist so ausgebildet, dass der zentrale Teil desselben eine Ringform aufweist, und es weist eine Struktur auf, bei der ein Paar von Eingriffsarmen 33A von dem ringförmigen zentralen Teil nach außen vorstehend ausgebildet sind und ein Paar von Eingriffsvertiefungen 33B kontinuierlich mit dem Raum des ringförmigen zentralen Teils ausgebildet sind.
In dem Verbindungsteil J ist das Verbindungsbauteil 33 in einer Richtung einer geraden Linie, die das Paar von Eingriffsnutteilen 21G des Antriebsgehäuses 21 verbindet, verschiebbar, und das innere Rad 27 ist bezüglich des Verbindungsbauteils 33 in einer Richtung einer geraden Linie, die das Paar der Eingriffsvorsprünge 27U verbindet, verschiebbar.
Der Phasensteuermotor M (siehe 2) wird durch die Brennkraftmaschine E getragen und weist einen Eingriffsstift 34, der in einer Ausrichtung orthogonal zu einer Ausgangswelle Ma vorgesehen ist, auf. Der Eingriffsstift 34 ist in die Eingriffsnuten 28B in der Innenumfangsfläche des exzentrischen Nockenkörpers 28 gepasst. Wenngleich ein bürstenloser Gleichstrommotor als der Phasensteuermotor M verwendet wird, kann auch ein Asynchronmotor wie ein Schrittmotor verwendet werden.
Dementsprechend wird, wenn ein Betriebsmodus in einem Zustand, in dem die Brennkraftmaschine E gestoppt ist, betrachtet wird, wenn der exzentrische Nockenkörper 28 durch die Antriebskraft des Phasensteuermotors M gedreht wird, die exzentrische Nockenfläche 28A um die Drehachse X gedreht. Mit dieser Drehung beginnt das innere Rad 27, um die Drehachse X umzulaufen. Während dieses Umlaufs werden die Eingriffspositionen zwischen den Außenverzahnungsabschnitten 27T des inneren Rads 27 und den Innenverzahnungsabschnitten 26T des Hohlrads 26 entlang der Innenumfangsfläche des Hohlrads 26 verschoben, und daher wirkt eine Kraft zum Drehen des inneren Rads 27 um die exzentrische Achse Y an dem inneren Rad 27.
Das heißt, wenn das innere Rad 27 lediglich einmal umläuft, wirkt eine Drehkraft (Selbstdrehkraft) zum Drehen des inneren Rads 27 um einen Winkel (einen Winkel, der einem Zahn entspricht), der dem Unterschied (Zahnanzahlunterschied) zwischen der Anzahl von Innenverzahnungsabschnitten 26T des Hohlrads 26 und der Anzahl von Außenverzahnungsabschnitten 27T des Innenrads 27 entspricht, an dem inneren Rad 27.
Wie oben beschrieben, ist der Verbindungsteil J eine Struktur, die die Drehung des Innenrads 27 bezüglich des Antriebsgehäuses 21 begrenzt. Dementsprechend bewirkt, ohne dass das innere Rad 27 bezüglich des Antriebsgehäuses 21 gedreht wird, die Drehkraft, die an dem inneren Rad 27 wirkt, dass sich das Hohlrad 26 bezüglich des Antriebsgehäuses 21 dreht. Demzufolge wird der innere Rotor 22 zusammen mit dem Hohlrad 26 gedreht, so dass eine Einstellung der Drehphase der Einlassnockenwelle 7 bezüglich des Antriebskörpers 21 erhalten wird.
Insbesondere dann, wenn das innere Rad 27 einmal um die Drehachse X umläuft, wird eine Einstellung mit einem hohen Untersetzungsverhältnis erhalten, da die Einlassnockenwelle 7 bezüglich des Antriebsgehäuses 21 um einen Winkel gedreht wird, der dem Unterschied (Zahnanzahlunterschied) zwischen der Anzahl der Außenverzahnungsabschnitte 27T des inneren Rads 27 entspricht.
[Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus: Überblick über die Phaseneinstellung]
Wenn die Phaseneinstellung unter Verwendung des einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa als ein Beispiel herangezogen wird, behält der Phasensteuerteil 42 der Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 40 die relative Drehphase zwischen dem Antriebsgehäuse 21 und dem inneren Rotor 22 bei, indem die Ausgangswelle Ma des Phasensteuermotors M in derselben Richtung und mit derselben Drehzahl wie die Nockenwelle 7 angetrieben und gedreht wird.
Die relative Drehphase wird in der Frühverstellrichtung Sa oder der Spätverstellrichtung Sb verschoben, indem die Drehzahl des Phasensteuermotors M bezüglich der Drehzahl der Einlassnockenwelle 7 erhöht oder verringert wird. Die Verschiebungsrichtung (eine von der Frühverstellrichtung Sa und der Spätverstellrichtung Sb) der relativen Drehphase zum Erhöhen oder Verringern der Drehzahl des Phasensteuermotors M wird durch die Zahnradkonfiguration des Phaseneinstellteils bestimmt.
Insbesondere verschiebt der Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VT die relative Drehphase unter Verwendung der Antriebskraft des Phasensteuermotors M. Dies ermöglicht im Vergleich zu einer Verschiebung, die mittels Hydraulikdruck erzielt wird, Betriebsabläufe mit höherer Geschwindigkeit. In einer Situation, in der ein Hydraulikdruck nicht ausreicht, beispielsweise beim Start der Brennkraftmaschine E, kann die benötigte Drehphase rasch eingestellt werden.
Es sei bemerkt, dass der Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VT den Öffnungs- und den Schließzeitpunkt des entsprechenden Ventils unter Verwendung der Antriebskraft eines Aktuators wie eines Elektromotors steuern kann und daher nicht auf die in Zusammenhang mit der Ausführungsform beschriebene Struktur beschränkt ist.
[Steuerstruktur]
Wie in 1 gezeigt, empfängt die Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 40 eine Eingabe von Detektionssignalen von dem Temperatursensor 14, dem Wellensensor 16, dem einlassseitigen Phasensensor 17 und dem auslassseitigen Phasensensor 18, und sie gibt Steuersignale zu dem einlassseitigen und dem auslassseitigen Phasensteuermotor M und dem Startermotor 15 aus. Ferner gibt die Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 40 Steuersignale zu einem Verbrennungssteuerteil 19, der den Injektor 9 und die Zündkerze 10 steuert, aus.
Der Startsteuerabschnitt 41 realisiert ein Anlassen durch Steuern des Startermotors 15. Der Phasensteuerteil 42 kann den Öffnungs- und den Schließzeitpunkt des Einlassventils Va und den Öffnungs- und den Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb durch Steuern des Phasensteuermotors M des einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa und des Phasensteuermotors M des auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb einstellen.
Wie in 8, 9, 11 und 12 gezeigt, wird bei der Beschreibung der folgenden Steuerung eine Richtung, in der IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, und EVO, was der Öffnungszeitpunkt des Auslassventils Vb ist, frühverstellt werden, als „Frühverstellrichtung“ (Frühverstellseite) bezeichnet, und die dazu entgegengesetzte Richtung wird als „Spätverstellrichtung“ (Spätverstellseite) bezeichnet.
Wenngleich der Startsteuerteil 41 und der Phasensteuerteil 42 der Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 40 als durch Software konfiguriert angenommen werden, können sie durch Hardware, die durch eine Schaltung mit einer Logikschaltung oder dergleichen gebildet wird, oder durch eine Kombination aus Software und Hardware ausgebildet sein.
Der Verbrennungssteuerteil 19 steuert Betriebsabläufe von Pumpen und dergleichen, die dem Injektor 9 Kraftstoff zuführen, und steuert die Zündreihenfolge und den Zündzeitpunkt durch Steuern einer Zündschaltung, die die Zündkerze 10 mit Leistung versorgt.
[Steuermodus]
Wenn ein Steuersignal zum Starten der Brennkraftmaschine E von der oben beschriebenen Konfiguration erfasst wird, führt der Startsteuerteil 41 der Brennkraftmaschinensteuervorrichtung 40 die folgende Steuerung durch, die in dem Flussdiagramm in 6 und den Zeitdiagrammen in 8, 9, etc. gezeigt ist.
Das heißt, die Umgebungstemperatur wird anhand eines Detektionssignals des Temperatursensors 14 erfasst (Schritt #101 und #102). Wenn detektiert wird, dass die Temperatur kleiner als 10 Grad unter Null (weniger als -10°C) ist, schreitet die Prozedur zu einer Startroutine für sehr niedrige Temperatur (#Sub), die in 7 oder 10 gezeigt ist, fort.
Wenngleich der Steuermodus in der Startroutine bei sehr niedriger Temperatur (#Sub) im Folgenden beschrieben wird, werden, wenn bestimmt wird, dass die von dem Temperatursensor 14 detektierte Temperatur größer oder gleich 10 Grad unter Null (größer oder gleich -10°C) ist, der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Einlassventils Va durch eine Steuerung, die durch den einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa durchgeführt wird, eingestellt, und der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb werden durch eine Steuerung, die durch den auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb durchgeführt wird, eingestellt (Schritte #103 und #104).
In den Schritten #103 und #104 wird eine Steuerung derart durchgeführt, dass IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, und EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, mit TDC, was ein oberer Totpunkt des Kolbens 4 ist, übereinstimmen, wie in dem Zeitdiagramm in 9 gezeigt ist. In 9 ist ein Bereich, in dem ein Auslassen von Luft durch das Auslassventil Vb durchgeführt wird, als ein Auslassbereich Ex angegeben, und ein Bereich, in dem ein Einlassen von Luft durch das Einlassventil Va durchgeführt wird, ist als ein Einlassbereich In angegeben. Es sei bemerkt, dass durch eine Steuerung zum Verschieben von IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, als den Öffnungs-/Schließzeitpunkt in der Frühverstellrichtung ein leichter Überlapp zwischen IVO und EVC eingestellt werden kann.
Als Nächstes wird ansprechend auf einen Antrieb des Startermotors 15 ein Anlassen gestartet, dann wird eine Zylinderbestimmung durchgeführt, und der Verbrennungssteuerteil 19 startet eine Verbrennung in den Brennkammern in einer eingestellten Reihenfolge zu einem vorbestimmten Zeitpunkt und bei einer vorbestimmten Drehzahl (Anzahl von Drehungen pro Zeiteinheit) der Kurbelwelle 1 (Schritte #105 bis #107). Dann, nachdem die Verbrennung in allen Zylindern gestartet worden ist, wird der Startermotor 15 gestoppt.
[Steuermodus: Erste Startroutine bei sehr niedriger Temperatur]
Eine erste Startroutine bei sehr niedriger Temperatur als ein Modus der Startroutine #Sub bei sehr niedriger Temperatur ist in dem Flussdiagramm in 7 gezeigt. In der ersten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur werden der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Einlassventils Va durch eine Steuerung, die durch den einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa durchgeführt wird, eingestellt, und der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb wird durch eine Steuerung, die durch den auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb durchgeführt wird, eingestellt (Schritte #201 und #202).
Beim Einstellen des Öffnungs- und des Schließzeitpunkts wird ein Überlapp, bei dem EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, und IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, überlappen, durch Bringen von IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, in Übereinstimmung mit TDC, was der obere Totpunkt des Kolbens 4 ist, und Einstellen von EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, auf eine ATDC-Phase (bei dieser Steuerung, die am weitesten spätverstellte Position), die später als TDC ist, eingestellt, wie in dem Zeitdiagramm in 8 gezeigt ist.
Das heißt, in der ersten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur wird in einer Situation, in der ein Ankurbeln durch den Startermotor 15 durchgeführt wird, und zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder, der als der Zylinder, in dem eine Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, durchgeführt wird, eine Steuerung durchgeführt, bei der EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, sich von TDC, was der obere Totpunkt des Kolbens 4 der Brennkammer ist, unterscheidet. Ein Zeitdiagramm des spezifischen Steuermodus ist in 8 gezeigt.
Als nächstes wird ansprechend auf den Antrieb des Startermotors 15 das Ankurbeln gestartet, eine Zylinderbestimmung wird durchgeführt, und eine Verbrennung in den Brennkammern in einer durch den Verbrennungssteuerteil 19 eingestellten Reihenfolge zu einer vorbestimmten Zeit startet (Schritte #203 bis #205).
Nach dem Start der Verbrennung wird, wenn bestimmt wird, dass sich die Kurbelwelle 1 um ein vorbestimmtes Ausmaß gedreht hat, basierend auf einer Detektion durch den Wellensensor 16 eine Steuerung zum Ändern des Überlapps auf „0“ (ein spezifisches Beispiel für die Steuerung zum Verringern des Ausmaßes des Überlapps) wie in 9 gezeigt durchgeführt, und es wird eine Steuerung zum Stoppen des Startermotors 15 durchgeführt (Schritte #206 und #207).
Bei dieser Steuerung wird die Steuerung zum Ändern des Überlapps auf „0“ zu dem Zeitpunkt, zu dem detektiert wird, dass sich die Kurbelwelle 1 um ein vorbestimmtes Ausmaß (einen vorbestimmten Winkel) gedreht hat, durchgeführt. Stattdessen kann jedoch beispielsweise eine Steuerung zum Ändern des Ausmaßes des Überlapps auf „0“ zu dem Zeitpunkt, zu dem detektiert wird, dass die Verbrennung in allen vier Zylindern durchgeführt worden ist oder in einer eingestellten Anzahl von Zylindern durchgeführt worden ist, durchgeführt werden.
Bei der Steuerung zum Ändern des Überlapps auf „0“ wird durch eine Steuerung, die durch den auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb durchgeführt wird, eine Steuerung durchgeführt, bei der EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, in Übereinstimmung mit IVO gebracht wird, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist (ebenfalls in Übereinstimmung mit TDC). Es sei bemerkt, dass anstelle der Steuerung zum Ändern des Ausmaßes des Überlapps auf „0“ ein geringer Überlapp eingestellt werden kann.
Auf diese Weise wird beim Start der Brennkraftmaschine E in einer Umgebung mit sehr niedriger Temperatur durch Einstellen von IVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, auf die am weitesten spätverstellte Position IVC auf eine ATDC-Phase eingestellt, die später als TDC ist, so dass ein Überlapp erzeugt wird und so ermöglicht wird, die Temperatur durch interne EGR zu erhöhen.
Das heißt, in der Brennkraftmaschine E bei sehr niedriger Temperatur sind die Zylinderinnenflächen ebenfalls in einem Zustand niedriger Temperatur. Dementsprechend kann, wenn Kraftstoff durch den Injektor 9 eingespritzt wird, der Kraftstoff, der in Kontakt mit der Zylinderinnenfläche kommt, Tröpfchen ausbilden, die an der Zylinderinnenfläche haften, was zu einer Verringerung der Verbrennungsleistung führt.
Diesbezüglich kann durch Erzeugen eines Überlapps ein Teil des Hochtemperaturverbrennungsgases über das Auslassventil Vb, das zu dem Beginn eines Einlasshubs in dem geöffneten Zustand ist, in die Brennkammer eingelassen werden, wenn eine Verbrennung durchgeführt wird. Demzufolge kann verhindert werden, dass der Kraftstoff Tröpfchen ausbildet, indem das Hochtemperaturverbrennungsgas in Kontakt mit der Innenwand des Zylinders gebracht wird, um die Temperatur der Innenwand zu erhöhen. Demzufolge kann der zerstäubte Zustand des durch den Injektor 9 eingespritzten Kraftstoffs beibehalten werden, wodurch eine zufriedenstellende Verbrennung von Beginn der Verbrennung an durchgeführt werden kann.
Insbesondere wird, da der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Einlassventils Va in diesem Steuermodus nicht geändert werden, die Menge an eingelassener Luft in einem Einlasshub nicht geändert, und es kann eine Verbrennung durchgeführt werden, die beispielsweise das Kraftstoff-Luft-Verhältnis nicht ändert. Ferner erreicht in dem Fall, in dem ein Überlapp in einer ATDC-Phase erzeugt wird, wie in 13 gezeigt, die Anzahl von Umdrehungen (Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine) der Kurbelwelle 1 eine eingestellte Anzahl von Umdrehungen pro Zeiteinheit, und die Anzahl von Umdrehungen der Brennkraftmaschine nimmt ferner kontinuierlich zu, nachdem der Überlapp in Anschluss auf „0“ geändert wird, so dass ein sanfter Start erhalten wird.
[Modifikation der ersten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur]
Es sei bemerkt, dass bei der ersten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur ein Überlapp erzeugt wird, indem EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, auf eine ATDC-Phase, die nach TDC auftritt, was ein oberer Totpunkt ist, eingestellt wird. Dementsprechend ist es ebenfalls möglich, beispielsweise IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, auf einen Zeitpunkt vor TDC (BTDC-Phase), was ein oberer Totpunkt ist, oder auf einen Zeitpunkt nach TDC (ATDC-Phase) einzustellen.
[Steuermodus: Zweite Startroutine bei sehr niedriger Temperatur]
Eine zweite Startroutine bei sehr niedriger Temperatur als ein anderer Modus der Startroutine #Sub bei sehr niedriger Temperatur ist in dem Flussdiagramm in 10 gezeigt. Bei der zweiten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur werden der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Einlassventils Va durch eine Steuerung, die durch den einlassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTa durchgeführt wird, eingestellt, und der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb werden durch eine Steuerung, die durch den auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb durchgeführt wird, eingestellt (Schritte #301 und #302).
Beim Einstellen der Öffnungs- und Schließzeitpunkte wird ein negativer Überlapp, bei dem EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, und IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, überlappen, eingestellt, indem IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, mit TDC, was der obere Totpunkt des Kolbens 4 ist, in Übereinstimmung gebracht wird, und EVC, was der Schließzeitpunkt ist, auf eine BTDC-Phase (bei dieser Steuerung, die am weitesten frühverstellte Position) eingestellt wird, was vor TDC liegt, wie in dem Zeitdiagramm in 11 gezeigt ist.
Das heißt, bei der zweiten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur wird in einer Situation, in der ein Ankurbeln durch den Startermotor 15 durchgeführt wird, und zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder, der als der Zylinder, in dem die Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, durchgeführt wird, eine Steuerung durchgeführt, bei der EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, sich von TDC, was der obere Totpunkt des Kolbens 4 der Brennkammer ist, unterscheidet. Ein Zeitdiagramm des spezifischen Steuermodus ist in 11 gezeigt.
Als nächstes wird ansprechend auf einen Antrieb des Startermotors 15 ein Ankurbeln gestartet, danach wird eine Zylinderbestimmung durchgeführt, und die Verbrennung in den Brennkammern in einer durch den Verbrennungssteuerteil 19 eingestellten Reihenfolge startet zu einem vorbestimmten Zeitpunkt (Schritte #303 bis #305).
Nach dem Start der Verbrennung wird, wenn bestimmt wird, dass sich die Kurbelwelle 1 um ein vorbestimmtes Ausmaß gedreht hat, basierend auf einer Detektion durch den Wellensensor 16, eine Steuerung zum Ändern des negativen Überlapps auf „0“ (ein spezifisches Beispiel für die Steuerung zum Verringern des Ausmaßes des negativen Überlapps) wie in 12 gezeigt durchgeführt, und es wird eine Steuerung zum Stoppen des Startermotors 15 durchgeführt (Schritte #306 und #307).
Bei dieser Steuerung wird eine Steuerung zum Ändern des negativen Überlapps auf „0“ zu dem Zeitpunkt, zu dem detektiert wird, dass sich die Kurbelwelle 1 um ein vorbestimmtes Ausmaß (einen vorbestimmten Winkel) gedreht hat, durchgeführt. Stattdessen kann jedoch eine Steuerung zum Ändern des Ausmaßes des negativen Überlapps auf „0“ zu dem Zeitpunkt, zu dem detektiert wird, dass die Verbrennung in allen vier Zylindern durchgeführt worden ist oder in einer eingestellten Anzahl von Zylindern durchgeführt worden ist, durchgeführt werden.
Bei der Steuerung zum Ändern des negativen Überlapps auf „0“ wird eine Steuerung, bei der EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, in Übereinstimmung mit IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, gebracht wird (ebenfalls in Übereinstimmung mit TDC), durch eine Steuerung, die durch den auslassseitigen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus VTb durchgeführt wird, durchgeführt. Es sei bemerkt, dass anstelle der Steuerung zum Ändern des Ausmaßes des negativen Überlapps auf „0“ ein geringfügiger negativer Überlapp eingestellt werden kann.
Auf diese Weise wird beim Start der Brennkraftmaschine E in einer Umgebung mit sehr niedriger Temperatur durch Einstellen von EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, auf die am weitesten frühverstellte Winkelposition EVC auf eine BTDC-Phase, die vor TDC liegt, eingestellt, so dass ein negativer Überlapp erzeugt wird, wodurch die Temperatur durch Einschließen von Verbrennungsgas in der Brennkammer erhöht werden kann.
Das heißt, bei der Brennkraftmaschine E mit sehr niedriger Temperatur befindet sich die Zylinderinnenfläche ebenfalls in einem Zustand niedriger Temperatur. Dementsprechend kann, wenn Kraftstoff durch den Injektor 9 eingespritzt wird, Kraftstoff, der in Kontakt mit der Zylinderinnenfläche kommt, Tröpfchen ausbilden, die an der Zylinderinnenfläche haften, was zu einer Verringerung der Verbrennungsleistung führt.
Diesbezüglich wird durch Erzeugen eines negativen Überlapps Verbrennungsgas in der Brennkammer festgehalten, bis das Einlassventil Va in einem Einlasshub IVO, was ein Öffnungszeitpunkt ist, erreicht, wenn eine Verbrennung durchgeführt wird, so dass das Hochtemperaturverbrennungsgas in Kontakt mit der Zylinderinnenfläche der Brennkammer gebracht wird, um den Hochtemperaturzustand zum Erhöhen der Temperatur beizubehalten. Demzufolge kann verhindert werden, dass der Kraftstoff Tröpfchen ausbildet, indem die Zeit, für die das Hochtemperaturverbrennungsgas in Kontakt mit der Innenwand des Zylinders ist, erhöht wird, um die Temperatur der Innenwand zu erhöhen. Demzufolge kann der zerstäubte Zustand des durch den Injektor 9 eingespritzten Kraftstoffs beibehalten werden, wodurch eine zufriedenstellende Verbrennung von Beginn der Verbrennung an durchgeführt werden kann.
Insbesondere wird, da der Öffnungs- und der Schließzeitpunkt des Einlassventils Va in diesem Steuermodus nicht geändert werden, die Menge an eingelassener Luft in einem Einlasshub nicht geändert, und es kann eine Verbrennung durchgeführt werden, die beispielsweise das Kraftstoff-Luft-Verhältnis nicht ändert.
[Modifikation der zweiten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur]
Es sei bemerkt, dass bei der zweiten Startroutine bei sehr niedriger Temperatur ein negativer Überlapp durch Einstellen von EVC, was der Schließzeitpunkt des Auslassventils Vb ist, auf eine BTDC-Phase, die vor TDC liegt, was der obere Totpunkt ist, erzeugt wird. Dementsprechend kann ebenfalls beispielsweise IVO, was der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils Va ist, auf einen Zeitpunkt vor TDC (BTDC-Phase), was ein oberer Totpunkt ist, oder auf einen Zeitpunkt nach TDC (ATDC-Phase), was ein oberer Totpunkt ist, eingestellt werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung.
Bezugszeichenliste

1:: Kurbelwelle
4:: Kolben
14:: Temperatursensor (Umgebungstemperatursensor)
15:: Startermotor
E:: Brennkraftmaschine (Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung)
M:: Phasensteuermotor (elektrischer Aktuator)
Va:: Einlassventil
Vb:: Auslassventil
VTb:: Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus
TDC:: oberer Totpunkt
EVC:: Schließzeitpunkt des Auslassventils
IVO:: Öffnungszeitpunkt des Einlassventils

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008274822 A [0005]
JP 2009216034 A [0005]

Claims

Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, wobei die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung aufweist: mehrere Zylinder, die jeweils einen Kolben, der sich in einem Zylinder in Verbindung mit einer Drehung einer Kurbelwelle hin und her bewegt, und ein Einlassventil und ein Auslassventil, die eine Brennkammer in Verbindung mit einer Drehung der Kurbelwelle öffnen und schließen, aufweisen; einen Startermotor, der die Kurbelwelle antreibt und dreht; und einen Ventilöffnungs-/Ventilschließzeitsteuermechanismus, der einen Öffnungs- und einen Schließzeitpunkt des Auslassventils durch Antreiben eines elektrischen Aktuators einstellt, wobei die Steuervorrichtung aufweist: einen Umgebungstemperatursensor zum Detektieren einer Umgebungstemperatur um die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, bei der, wenn die von dem Umgebungstemperatursensor detektierte Umgebungstemperatur niedriger als 10 Grad unter Null ist, die Steuervorrichtung den elektrischen Aktuator in einer Situation, in der ein Ankurbeln durch den Startermotor durchgeführt wird, zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder durchgeführt wird, der als der Zylinder, in dem die Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, derart steuert, dass sich EVC, was ein Schließzeitpunkt des Auslassventils ist, von TDC, was ein oberer Totpunkt des Kolbens in der Brennkammer ist, unterscheidet.
Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, bei der zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder durchgeführt wird, der als der Zylinder, in dem eine Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, ein Überlapp, bei dem EVC und IVO, was ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventils ist, überlappen, durch Einstellen von EVC auf eine ATDC-Phase, die später als TDC ist, eingestellt wird.
Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 2, bei der ein Ausmaß des Überlapps verringert wird, nachdem die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle einen vorbestimmten eingestellten Wert überschritten hat.
Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 1, bei der zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder durchgeführt wird, der als der Zylinder, in dem eine Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, ein negativer Überlapp zwischen EVC und IVO, was ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventils ist, durch Einstellen von EVC auf BTDC, was früher als TDC ist, eingestellt wird.
Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach Anspruch 4, bei der ein Ausmaß des negativen Überlapps verringert wird, nachdem die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle einen vorbestimmten Wert überschritten hat.
Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der zu einem Zeitpunkt, zu dem eine anfängliche Verbrennung in einem der mehreren Zylinder durchgeführt wird, der als der Zylinder, in dem eine Verbrennung zuerst durchgeführt wird, eingestellt ist, die Steuervorrichtung den elektrischen Aktuator derart steuert, dass ein Überlapp durch Spätverstellen von EVC bezüglich IVO, was ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventils ist, eingestellt wird.