DE102006025439A1 - Kompressionszündungsmotor - Google Patents

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Seinosuke Atsugi Hara
Tomio Atsugi Hokari
Seiji Atsugi Suga
Makoto Atsugi Nakamura
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Abstract

In einem Kompressionszündungsmotor, der eine Variabel-Ventilstellvorrichtung verwendet, die variabel eine Ansaugventilcharakteristik einstellt, welche einen Ansaugventilhub und/oder eine Ansaugventilschließzeit enthält, arbeitet ein Steuersystem derart, dass es temporär ein effektives Kompressionsverhältnis des Motors durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik während einer Anwerfdauer des Kaltstartbetriebes absenkt. Zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund des Anstiegs der Kurbelgeschwindigkeit erreicht worden ist, wird das effektive Kompressionsverhältnis durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik angehoben. Nachdem sich die Verbrennung des Motors stabilisiert hat, wird die Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, mittels einer Regelung herangebracht.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressionszündungsmotor, der ein Variabel-Ventil-Betriebssystem für das Ansaugventil und/oder das Ausstoßventil verwendet, und insbesondere die Verbesserung einer Kompressionszündungsmotorsteuertechnologie, die für Kompressionszündungsmotoren, zum Beispiel für einen Viertaktdieselmotor, einem Zweitaktdieselmotor, einen Kompressionszündungsmotor mit Vormischung und Ähnlichem geeignet ist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In den letzten Jahren wurden verschiedene Motorsteuertechnologien für Kompressionszündungsmotoren mit Variabel-Ventil-Betriebssystemen vorgeschlagen und entwickelt. Im Allgemeinen wird ein Variabel-Ventil-Betriebssystem, das einen Ventilhub und eine Ventilzeitsteuerung des Ansaugventils und/oder des Ausstoßventils eines sich hin- und herbewegenden Innenverbrennungsmotors in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen einstellen kann, weit verbreitet zum Steuern eines Ladewirkungsgrads, eines effektiven Kompressionsverhältnisses und einer Menge an Restgas des Motors verwendet, wodurch die Motorleistung und die Abgasemissionssteuerung verbessert werden. In Dieselmotoren oder Vormischungskompressionszündungsmotoren wird alleine Luft während des Kompressionshubs komprimiert und dann entzündet sich der Kraftstoff, der in den Zylinder eingesprüht oder eingespritzt wird, aufgrund eines Temperaturanstiegs der komprimierten Luft (Wärme, die durch die Komprimierung der eingelassenen Luft erzeugt wird) selbst. Das heißt, dass diese Selbstzündung des eingesprühten Kraftstoffes bei einem Hochtemperatur- und Hochdruckzustand durchgeführt werden kann, indem der Druck und die Temperatur der komprimierten Luft hoch genug sind, den eingesprühten Kraftstoff spontan zu zünden. Die spontane Zündtemperatur und der spontane Zünddruck, die für eine Selbstzündung benötigt werden, ändern sich in Abhängigkeit von der Art des Kraftstoffes, der in die komprimierte Luft eingesprüht wird. Im Allgemeinen wird sich keine spontane Zündung des eingesprühten Kraftstoffes ergeben, wenn die Temperatur der komprimierten Luft nicht mehr als 1000 Grad K (Kelvintemperatur) und der Druck der komprimierten Luft nicht mehr als 1 MPa (Megapascal) betragen.
  • Aus den vorstehend erläuterten Gründen muss das Kompressionsverhältnis des Motors auf ein hohes Verhältnis von 15:1 oder mehr derart gesetzt werden, dass der Zylinderinnendruck und die Zylinderinnentemperatur hoch genug werden, damit sie den eingesprühten Kraftstoff spontan zünden und damit die Verbrennung des eingesprühten Kraftstoffes erreicht wird, zum Beispiel auch dann, wenn die Motorzylinderwandtemperatur während eines Kaltstarts noch niedrig ist und somit Wärme der komprimierten Luft durch die Zylinderwand aufgenommen wird. Dieses hohe Kompressionverhältnis verursacht jedoch sehr hohe Drücke, die auf den Kolben einwirken, nachdem das Motorwarmlaufen abgeschlossen worden ist, was einen erhöhten mechanischen Reibungsverlust und eine reduzierte Motorleistung ergibt. Um dies zu vermeiden (zur Vermeidung eines ungewünschten, mechanischen Reibungsverlustes), ist es effektiv, das Kompressionsverhältnis auf 15:1 oder niedriger nach der Beendigung des Motorwarmlaufs zu reduzieren, oder anders ausgedrückt, nachdem der Motorstartbetrieb abgeschlossen worden ist, wodurch die Motorleistung erhöht wird. Nach dem Abschluss des Startbetriebes wird die Zylinderwandtemperatur hoch und somit wird die Wärme, die durch das Komprimieren der Luft erzeugt wird, durch die Zylinderwand kaum aufgenommen, auch bei einem vergleichsweise niedrigen Kompressionsverhältnis. Im Ergebnis werden die Temperatur und der Druck der komprimierten Luft während des Kompressionshubs leicht hoch, wodurch die Selbstzündung des ein gesprühten Kraftstoffes sichergestellt wird. Wie allgemein bekannt ist, kann eine variable Kompressionsverhältniseinstellung durch mechanisches Ändern des Freiraumvolumens erreicht werden, das heißt des Luftvolumens an dem Kolben am oberen Totpunkt (TDC = Top Dead Center).
  • In Alternative kann die variable Kompressionsverhältniseinstellung durch mechanisches Variieren der Kolbenhubeigenschaft erreicht werden. Diese Vorrichtungen für ein variables Kompressionsverhältnis, zum Beispiel eine Vorrichtung für ein variables Kompressionsverhältnis mit Vielverbindung und so weiter, die mechanisch das Freivolumen variieren können oder mechanisch die Kolbenhubcharakteristik variieren können, haben jedoch einen komplizierten, mechanischen Aufbau und Struktur. Stattdessen ist es möglich, die Masse der Luft, die in den Motorzylinder zu Beginn des Kompressionshubs eintritt, variabel einzustellen, indem die Ansaugventilschließzeit verzögert oder vorgestellt wird, was als "IVC" bezeichnet wird und in der Größe des Kurbelwinkels ausgedrückt wird. In diesem Fall ist es möglich einen Anstieg des Zylinderinnendrucks und eine Abnahme der Zylinderinnentemperatur bezüglich eines vorgegebenen Kurbelwinkels zu verzögern. Anders ausgedrückt ist es möglich, das effektive Kompressionsverhältnis durch Verzögern eines Zylinderinnendruckanstiegs und/oder eines Zylinderinnentemperaturanstiegs mittels einer variablen Einstellung des Ansaugventilschließzeitverhaltens IVC abzusenken. Eine solche Vorrichtung für ein variables Kompressionsverhältnis dieses IVC-Einstelltyps für einen Kompressionszündungsmotor ist in der provisorischen, japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-315631 (nachfolgend als "JP1-315631" bezeichnet) offenbart worden. In dem Fall der JP1-315631 wird die Vorrichtung für das variable Kompressionsverhältnis vom IVC-Einstelltyp beispielhaft an einem Zweitaktdieselmotor demonstriert. Genauer wird, wenn es bestimmt wird, dass der momentane Betriebszustand des Zweitaktdieselmotors einer Motorstartdauer entspricht, das An saugventilschließzeitverhalten IVC in Richtung eines Timing-Wertes nahe am unteren Totpunkt (BDC = Bottom Dead Center) in der Phase mittels einer Variabel-Ventilbetriebsvorrichtung mit elektromotorischem Antrieb (oder einem motorgetriebenen, variablen Ventilzeitverhaltenssteuerungs(VTC)-System) vorgestellt, wodurch ein effektives Kompressionsverhältnis erhöht wird und folglich die Selbstzündungsfähigkeit während der Startdauer heraufgesetzt wird. Im Unterschied hierzu wird während des normalen Motorbetriebes das Ansaugventilschließzeitverhalten IVC in der Phase verzögert, um das effektive Kompressionsverhältnis abzusenken und folglich die Kraftstoffverbrauchsrate zu reduzieren. Das motorgetriebene VTC-System der JP1-315631 verwendet einen Dreh-zu-Linear-Bewegungswandler, zum Beispiel einen Kugellagerschraubenmechanismus, zum Ändern der Relativphase einer Ansaugventilnockenwelle bezüglich einer Motorkurbelwelle. Der Dreh-zu-Linear-Bewegungswandler (die Kugellagerschraubenvorrichtung) der JP1-315631 enthält eine Schneckenwelle (d.h. eine Kugellagerwelle mit schraubenförmigen Rillen), die von einem Schrittmotor angetrieben wird, einen inneren Schlitten (d.h. eine Umlaufkugelnuss), umlaufende Kugeln, die in den schraubenförmigen Rillen vorgesehen sind, und einen äußeren Schlitten, der axial beweglich zusammen mit dem inneren Schlitten ist und drehbar relativ zum inneren Schlitten ist. Die anderen Typen von Betriebsvorrichtungen für ein variables Ventil sind in (i) dem japanischen Dokument "JSAE Journal Vol. 59, Nr. 2, 2005", veröffentlicht von der Society of Automotive Engineers of Japan, Inc. und betitelt mit "Gasoline Engine: Recent Trends in Variable Valve Actuation Technologies to Reduce the Emission and Improve the Fuel Economy" und von zwei Autoren Yuuzou Akasaka und Hajime Miura geschrieben, und in (ii) dem japanischen Dokument "Proceedings JSAE 9833467, Mai 1998", veröffentlicht von der Society of Automotive Engineers of Japan, Inc. und betitelt mit "Reduction of the engine starting vibration for the Parallel Hybrid System" und geschrieben von vier Autoren Hiroshi Kanai, Katsuhiko Hirose, Tatehito Ueda, und Katsuhiko Yamaguchi, offenbart worden. Das japanische Dokument "JSAE Journal Vol. 59, Nr. 2, 2005" offenbart verschiedene Typen von Variabel-Ventil-Betriebssystemen, zum Beispiel ein zweischrittiges Phasensteuersystem mit einem schraubenförmigen Getriebekolben, ein Steuersystem mit kontinuierlich variablem Ventilzeitverhalten vom Rotationsschaufeltyp (VTC), einen gestuften Ventilhub- und Arbeitswinkeleinsteller vom Schwenkarmtyp, ein kontinuierlich variables Ventilereignis-und-Hub(VEL)-Steuersystem und Ähnliches. Das VTC-System und das VEL-Steuersystem werden mittels jeweiligen Stellgliedern betrieben, z.B. elektrischen Motoren oder Elektromagneten, von denen jedes direkt in Antwort auf ein Steuersignal (ein Treibersignal) von einer elektrischen Steuereinheit (ECU) angetrieben wird. In Alternative werden das VTC-Steuersystem und das VEL-Steuersystem oft indirekt mittels einer hydraulisch betriebenen Vorrichtung betrieben, die elektronisch oder elektromagnetisch steuerbar ist. Andererseits lehrt das japanische Dokument "Proceedings JSAE 9833467, Mai 1998" die Verwendung eines Variabel-Ventil-Zeitverhalten-Steuersystems, das auf der Seite des Ansaugventils eines Motors eines Hybridfahrzeugs, das ein paralleles Hybridsystem verwendet, zum Verhindern von schnellen Motordrehmomentschwankungen eingebaut ist, die während eines Motorstopps und eines Motorstartbetriebes auftreten können.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Im Fall des Kompressionszündungsmotors mit der Variabel-Ventil-Betriebsvorrichtung, wie in JP1-315631 offenbart wird, wird das effektive Kompressionsverhältnis auf ein relativ hohes Verhältnis mittels einer Variabel-Ventil-Betriebsvorrichtung während der Motorstartdauer gesteuert. Nachdem der Startbetrieb beendet worden ist, wird das effektive Kompressionsverhältnis auf ein relativ niedriges Verhältnis mittels der Variabel-Ventil-Betriebsvorrichtung gesteuert. In diesem Mo torsteuerungssystem gibt es eine erhöhte Neigung dafür, dass die Kompressionsarbeit während der Motorstartdauer erhöht wird. Die erhöhte Kompressionsarbeit führt aber zu einem Abfall der Kurbelgeschwindigkeit bzw. der Anlassgeschwindigkeit, woraus ein erhöhter Wärmeverlust der komprimierten Luft (des komprimierten Gases) resultiert. Als Ergebnis davon neigt die Kompressionstemperatur, d.h. eine Temperatur des komprimierten Gases, dazu abzufallen, wodurch die Motorstartfähigkeit verschlechtert wird. Gemäß dem Motorsteuersystem, das in der JP1-315631 offenbart wird, wird das effektive Kompressionsverhältnis unmittelbar abgesenkt und abnehmend kompensiert bzw. ausgeglichen, nachdem der Startbetrieb beendet worden ist. Das bedeutet, dass das effektive Kompressionsverhältnis auf ein relativ niedriges Verhältnis gesteuert wird, obwohl es die Möglichkeit gibt, dass die Verbrennungsstabilität unmittelbar nach der Beendigung des Startbetriebes noch unzureichend ist. Dies führt zu dem Problem der verschlechterten Verbrennungsstabilität. Zudem, um die Ankurbel- bzw. Anlassgeschwindigkeit zu erhöhen, verwendet der Kompressionszündungsmotor, wie er in JP1-315631 offenbart ist, oft einen Motoranlasser mit einem hohen Drehmomentvermögen (einen Motorgenerator mit einem hohen Drehmomentvermögen im Fall eines hybriden Fahrzeugs). Dies führt zu dem weiteren Problem der erhöhten Herstellungskosten und des erhöhten Gewichts. Anstelle der Verwendung eines Motoranlassers mit einem hohen Drehmomentvermögen kann eine so genannte Dekompressionsvorrichtung verwendet werden, um die Kurbelgeschwindigkeit zu erhöhen. Die Dekompressionsvorrichtung wird oft für einen Motor für ein zweirädriges Fahrzeug verwendet, damit ein Abgasventil während des Ankurbelns bzw. Anlassens konstant geöffnet werden kann, wodurch die Kompressionsarbeit reduziert werden kann und folglich die Kurbelgeschwindigkeit erhöht werden kann. Die Dekompressionsvorrichtung selbst hat jedoch nicht eine Reduzierungsfunktion des effektiven Kompressionsverhältnisses, die das effektive Kompressionsverhältnis nach dem Beendigen des Startbetriebes redu ziert. Somit ist es schwierig, die verbesserte Kraftstoffausnutzung (d.h. die reduzierte Kraftstoffverbrauchsrate) während des normalen Motorbetriebes unter Verwendung der Dekompressionsvorrichtung zu realisieren.
  • Genauer wird in dem VTC-System, das in der JP1-315631 offenbart ist, wenn es kein Anlegen des elektrischen Stroms an den Schrittmotor des VTC-Systems gibt und somit der Schrittmotor nicht erregt ist (AUS), das Ansaugventil-Schließzeitverhalten IVC automatisch auf einen Timingwert in der Nähe des unteren Totpunkts (BDC), zum Beispiel auf 20 Grad des Kurbelwinkels nach BDC, bei einem regulären Zustand des VTC-Systems gesteuert. Demgegenüber, wenn der Schrittmotor erregt wird (EIN), wird das Ansaugventilschließzeitverhalten IVC durch einen Zeitverhaltenswert bzw. Timingwert gesteuert, der gegenüber der Kolben-BDC-Position verzögert ist, zum Beispiel bei 60° des Kurbelwinkels nach BDC. Die JP1-315631 lehrt die Phasenvorstellung der Ansaugventilschließzeit IVC auf einen Zeitwert in der Nähe des BDC während der Motorstartdauer und lehrt auch die Phasenverzögerung der Ansaugventilschließzeit IVC nach der Beendigung des Startbetriebes. Gemäß dem System der JP1-315631 bleibt jedoch das Kompressionsverhältnis während des Kurbelns hoch, was einen unerwünschten Abfall der Kurbel- bzw. Anlassgeschwindigkeit ergibt.
  • Im Fall des Systems, das in dem japanischen Dokument "JSAE Journal Vol. 59, Nr. 2, 2005" offenbart wird, wird die Ansaugventilschließzeit IVC nicht gegenüber dem BDC während des Kurbelns bzw. Anlassens phasenverzögert und ein Kaltstarten wird mit einem Anlasser ausgelöst. Das effektive Kompressionsverhältnis bleibt während der Anlass- und Startdauer hoch. Dies führt auch zu dem Problem der reduzierten Kurbelgeschwindigkeit.
  • Im Fall des Systems, wie es in dem japanischen Dokument "Proceedings JSAE 9833467, Mai 1998" offenbart wird, wird die Ansaugventilschließzeit IVC der Startdauer in der Phase verzögert, um die Menge der Luft, die in den Motor geladen wird, zu reduzieren, womit ein schneller Anstieg des Drehmoments, das von dem Motor erzeugt wird, verhindert wird. Jedoch bleibt auch nach dem Ankurbelbetrieb die Ansaugventilschließzeit IVC verzögert, wodurch die Motorstartfähigkeit oder die Selbstzündbarkeit während des Startbetriebes verschlechtert wird.
    •
  • Es ist deshalb mit Hinsicht auf die zuvor beschriebenen Nachteile des Standes der Technik eine Aufgabe der Erfindung, einen Kompressionszündungsmotor bereitzustellen, der das zuvor erwähnte Problem vermeidet, dass eine spontane Zündung des Kraftstoffes aufgrund eines Abfalls der Kurbelgeschwindigkeit während der Startdauer nicht stattfindet.
  • Um die zuvor erwähnte Aufgabe und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, hat ein Kompressionszündungsmotor Sensoren, die Motorbetriebszustände detektieren, ein Variabel-Ventil-Betriebssystem, das mindestens eine Stellvorrichtung für ein variables Ventil aufweist, die variabel eine Ansaugventilcharakteristik einstellt, die einen Ventilhub eines Ansaugventils und/oder eine Ventilschließzeit bzw. ein Ventilschließtiming des Ansaugventils enthält und durch ein Stellglied eingestellt wird, und eine Steuereinheit, die derart aufgebaut ist, dass sie mit den Sensoren und dem Stellglied zum Steuern der Stellvorrichtung für das variable Ventil über das Stellglied elektrisch verbunden ist, um die Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert bzw. Sollwert heranzubringen, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, die durch die Sensoren detektiert werden, wobei die Steuereinheit einen Prozessor aufweist, der dafür programmiert ist, das nachfolgende, temporäre Absenken eines effektiven Kompressionsverhältnisses des Motors durch Steuern der An saugventilcharakteristik während einer Kurbeldauer des Kaltstartbetriebes, das Anheben des effektiven Kompressionsverhältnisses durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund eines Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht worden ist, und das Heranbringen der Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, mittels einer Regelung durchzuführen, nachdem die Verbrennung des Motors stabilisiert worden ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Kompressionszündungsmotor Sensoren, die Motorbetriebszustände detektieren, ein Variabel-Ventil-Betriebssystem, das mindestens eine Stellvorrichtung für ein variables Ventil aufweist, die eine Ansaugventilcharakteristik variabel einstellt, die mindestens den Ventilhub eines Ansaugventils und/oder eine Ventilschließzeit des Ansaugventils enthält und von einem Stellglied eingestellt wird, eine Dekompressionsvorrichtung, die vorgesehen ist, ein Ausstoßventil in einem Dekompressionsmodus entsprechend einem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand während einer Kurbeldauer des Kaltstartbetriebes zu betreiben, und eine Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, mit den Sensoren und dem Stellglied zum Steuern der Variabel-Ventilstellvorrichtung über das Stellglied elektrisch verbunden zu sein, um die Ansaugventilcharakteristik näher an einen gewünschten Wert heranzubringen, der auf der Basis der Motorbetriebszustände, die von den Sensoren detektiert werden, bestimmt wird, wobei die Steuereinheit auch dafür ausgelegt ist, elektrisch mit der Dekompressionsvorrichtung zum Schalten des Ausstoßventils in den Dekompressionsmodus während der Kurbeldauer verbunden zu sein, und wobei die Steuereinheit einen Prozessor aufweist, der programmiert ist, das nachfolgende, temporäre bzw. zeitweilige Absenken eines effektiven Kompressionsverhältnisses des Motors durch Aufrechterhalten des Ausstoßven tils in dem Dekompressionsmodus entsprechend dem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand während der Kurbeldauer, das Hemmen bzw. Unterdrücken des Dekompressionsmodus und das Zurückkehren des Ausstoßventils in einen normalen Betriebszustand zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund eines Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht worden ist, das Erhöhen des effektiven Kompressionsverhältnisses durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik im wesentlichen zu dem Zeitpunkt, wenn der vorgegebene Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund des Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht worden ist, und das Heranbringen der Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, mittels einer Regelung durchzuführen, nachdem sich die Verbrennung des Motors stabilisiert hat.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung verwendet ein Verfahren zum Steuern eines Kompressionszündungsmotors eine Variabel-Ventilstellvorrichtung, die variabel eine Ansaugventilcharakteristik einstellt, die mindestens einen Ventilhub eines Ansaugventils und/oder eine Ventilschließzeit des Ansaugventils enthält, wobei das Verfahren das zeitweilige Absenken eines effektiven Kompressionsverhältnisses des Motors durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik während einer Kurbeldauer des Kaltstartbetriebes, das Erhöhen des effektiven Kompressionsverhältnis durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund des Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht wird, und das Heranbringen der Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, mittels einer Regelung aufweist, nachdem sich die Verbrennung des Motors stabilisiert hat.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung verwendet ein Verfahren zum Steuern eines Kompressionszündungsmotors eine Variabel-Ventil-Stellvorrichtung, die eine Ansaugventilcharakteristik variabel einstellt, die mindestens einen Ventilhub eines Ansaugventils und/oder eine Ventilschließzeit des Ansaugventils enthält, und eine Dekompressionsvorrichtung, die vorgesehen ist, ein Ausstoßventil in einem Dekompressionsmodus entsprechend einem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand während einer Kurbeldauer des Kaltstartbetriebes zu betreiben, wobei das Verfahren das zeitweilige Absenken eines effektiven Kompressionsverhältnisses des Motors durch Aufrechterhalten des Ausstoßventils in dem Dekompressionsmodus entsprechend dem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand während der Kurbeldauer, das Hemmen bzw. Unterdrücken des Dekompressionsmodus und das Zurückkehren des Ausstoßventils in den normalen Betriebsmodus zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund des Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht wird, das Anheben des effektiven Kompressionsverhältnisses durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik im wesentlichen zu dem Zeitpunkt, wenn der vorgegebene Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund des Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht wird, und das Heranbringen der Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, mittels einer Regelung aufweist, nachdem sich die Verbrennung des Motors stabilisiert hat.
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  • Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in bezug auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Systemblockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Kompressionszündungsmotors zeigt;
  • 2 ist eine Konstruktionszeichnung, die ein Betriebssystem für ein variables Ventil zeigt, das durch einen elektrischen Motor angetrieben wird und das in dem Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform der Erfindung anwendbar ist;
  • 3 ist eine Konstruktionszeichnung, die ein weiteres elektromotorisch betriebenes Betriebssystem für ein variables Ventil zeigt, das in einem Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform verwendet werden kann;
  • 4 ist eine Konstruktionszeichnung, die einen Nockenwellensensor zeigt, der in dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform enthalten ist;
  • 5 ist eine Konstruktionszeichnung, die einen weiteren Nockenwellensensor zeigt, der in dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform enthalten ist;
  • 6 ist ein Kurbelwinkel-zu-Nockenwellensensorsignalcharakteristikdiagramm;
  • 7 ist ein Diagramm einer Ansaugventilöffnungszeit (IVO), einer Ansaugventilschließzeit (IVC), einer Ausstoßventilöffnungszeit (EVO) und einer Ausstoßventilschließzeit (EVC) in einem Viertaktkompressionszündungsmotor;
  • 8 ist ein Diagramm einer Ansaugventilöffnungszeit (IVO), einer Ansaugventilschließzeit (IVC), einer Ausstoßventilöffnungszeit (EVO) und einer Ausstoßventilschließzeit (EVC) in einem Zweitaktkompressionszündungsmotor;
  • 9 ist ein Zeitdiagramm, das eine Phasensteuercharakteristik eines Betriebssystems für ein variables Ventil (ein VTC-System) zeigt, das in dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform enthalten ist;
  • 10 ist ein Phasensteuercharakteristikdiagramm, das Phasenänderungen zeigt, die durch das Ansaugventil-VTC-System erhalten werden, für effektive Kompressionsverhältnisänderungen unter verschiedenen Betriebsbedingungen, zum Beispiel während des Anwerfens bzw. Kurbelns nach einem Motorhochlaufen, und bei einer maximalen Phasenvorstellzeit.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das eine Startdauer-VTC-Steuerroutine zeigt, die in einer elektronischen Steuereinheit ausgeführt wird, welche in dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform der Erfindung enthalten ist;
  • 12 ist eine Explosionsansicht, die den detaillierten Aufbau einer hydraulisch betriebenen VTC-Vorrichtung vom Drehschaufeltyp zeigt, die in dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform anwendbar ist;
  • 13A–13C sind beispielhafte Ansichten, die den Betrieb des hydraulischen Steuersystems für die hydraulisch betriebene VTC-Vorrichtung vom Drehschaufeltyp, die in 12 gezeigt ist, zeigt;
  • 14A ist eine beispielhafte Ansicht, die den Betriebswinkelbereich der Drehschaufel der hydraulisch betriebenen VTC-Vorrichtung, die in 12 gezeigt ist, zeigt;
  • 14B–14C zeigen die maximale Phasenvoreilposition und die maximale Phasennacheilposition bezüglich der Drehschaufel der hydraulisch betriebenen VTC-Vorrichtung, die in 12 gezeigt ist;
  • 15 ist ein Zeitdiagramm, das eine weitere Phasensteuercharakteristik des VTC-Systems zeigt;
  • 16 ist ein Zeitdiagramm, das eine weitere Phasensteuercharakteristik in dem Fall einer Kombination des VTC-Systems und einer Dekompressionsvorrichtung zeigt;
  • 17 ist ein Zeitdiagramm, das eine weitere Phasensteuer charakteristik des VTC-Systems zeigt;
  • 18 ist ein Diagramm einer Ventilablauf- und Ventilhubsteuercharakteristikdiagramm, das Ventilablauf- und Ventilhubcharakteristiken zeigt, die durch ein kontinuierliches Ablauf- und Anhebungssteuersystem (VEL) für ein variables Ventil bei effektiven Kompressionsverhältnisänderungen unter verschiedenen Betriebszuständen, zum Beispiel während des Anlassens, nach dem Motorwarmlaufen und bei einer maximalen Phasenvoreil-Zeit erreicht werden; und
  • 19 ist ein Flussdiagramm, das eine Glühkerze/Elektroheizer-Steuerroutine zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Gemäß den Zeichnungen, insbesondere der 1, wird das Betriebssystem für das variable Ventil, das in dem Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform der Erfindung enthalten ist, an einem Viertaktmotor beispielhaft erläutert. Wie durch den Pfeil in dem Systemblockdiagramm von 1 gezeigt ist, dreht sich eine Kurbelwelle 2 eines Motors 1 im Uhrzeigersinn. Wie allgemein bekannt ist, entspricht eine Kolbenposition, bei der sich ein Kolben 3 zu dem Boden des Zylinders des Motors 1 bewegt, 180° Kurbel(wellen)winkel. Die unterste Kolbenposition wird als "unterer Totpunkt (BDC)" bezeichnet. Eine Kolbenposition, die erhalten wird, wenn sich die Motorkurbelwelle 2 weiter dreht und somit der Kolben 3 die Oberseite des Motorzylinders erreicht hat, entspricht 360° des Kurbelwinkels. Die höchste Kolbenposition wird als "oberer Totpunkt (TDC)" bezeichnet.
  • In dem Fall einer gewöhnlichen Dieselverbrennung wird Dieselkraftstoff (Kraftstofföl) über ein Kraftstoffeinspritzventil 4 in den Zylinder während des Kompressionshubs bzw. -takts eingesprüht oder eingespritzt. Der eingesprühte Kraftstoff entzündet sich dann aufgrund des komprimierten Gases mit hoher Temperatur und hohem Druck (Wärme, die durch die Kompression der ankommenden Luft erzeugt wird) selbst und verbrennt. Andererseits wird im Fall der Vormischkompressionszündung Kraftstoff über ein Kraftstoffeinspritzventil 4 in den Zylinder während des Ansaughubs bzw. -takts derart eingesprüht bzw. eingespritzt, dass der eingesprühte Kraftstoff ausreichend mit Luft vorgemischt wird, die in den Zylinder geladen wird. Das restliche Gas wird auf eine vergleichsweise große Menge für einen Temperaturanstieg in dem Luftkraftstoffgemisch gesetzt. Wenn sich der Kolben 3 nach oben bewegt, tritt ein Temperaturanstieg und ein Druckanstieg in der vorgemischten Luftkraftstoffmischung auf, wodurch eine spontane Zündung des Luftkraftstoffgemisches derart resultiert, dass das Gemisch verbrannt wird. Eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Einspritzzeitsteuerung des Kraftstoffeinspritzventils 4, das in dem elektronischen Einspritzsteuersystem enthalten ist, werden beide in Antwort auf ein Sensorsignal von einem Kurbelwinkelsensor 5 mittels einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 6 ge steuert. Der Zweck des Kurbelwinkelsensors besteht darin, die ECU 6 über die Motorgeschwindigkeit Ne und auch über die Relativposition der Kurbelwelle 2 zu informieren.
  • Während des Startbetriebs wird ein Motoranlasser 7 betrieben, um den Motor 1 anzukurbeln oder die Kurbelwelle 2 zu drehen. Im Fall des Hybridfahrzeugmotors wird der Motor 1 mittels eines Motorgenerators gedreht, und nicht unter Verwendung eines Anlassers 7. Zudem wird während der Startdauer ein elektrischer Strom an die Glühkerze 8 für einen Temperaturanstieg in der Glühkerze 8 und zum Fördern einer Verdampfung von Kraftstoff angelegt, wodurch die spontane Zündung unterstützt wird oder dabei geholfen wird. Schädliche Abgasemissionsgase, zum Beispiel Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (HCs), Ruß (Teilchenmaterial), Stickstoffoxide (Nox) und Ähnliches, werden ausgefiltert und mittels eines katalytischen Wandlers 301 gereinigt.
  • Ein Ansaugventil 9 und ein Ausstoßventil 10 sind in dem oberen Teil des Motors 1 eingebaut. Das Ansaugventil 9 wird durch eine Ansaugnocke 11 angetrieben, wohingegen das Ausstoßventil 10 durch eine Ausstoßnocke 12 angetrieben wird. Die Ansaugnocke 11 ist mechanisch über eine Stellvorrichtung für ein variables Ventil (oder eine Einstellvorrichtung für eine variable Ventilcharakteristik) 13 mit einer Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 bzw. -rolle verbunden. In der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, wird eine hydraulisch betriebene Zeitsteuervorrichtung (VTC) vom Drehschaufeltyp als Stellvorrichtung 13 eines variablen Ventils verwendet. Stattdessen können eine Variabel-Ventilhubvorrichtung (VVL) oder eine Steuervorrichtung für einen kontinuierlichen Variabel-Ventilablauf und -hub (VEL) als variable Ventilstellvorrichtung 13 verwendet werden. Die Drehung der Kurbelwelle 2 wird über einen Zeitsteuerriemen, eine Zeitsteuerkette oder Ähnliches auf die Nockenwellenzeitsteuerscheibe 14 übertragen. In der gezeigten Ausführungsform, ist die Ausstoßnocke 12 direkt mit der Nockenwellenzeitsteuerscheibe 14 verbunden. In Alternative kann die Ausstoßnocke 12 mit der Nockenwellenzeitsteuerscheibe 14 durch die VTC-Vorrichtung für die Ansaugnocke 11 verbunden sein. Stattdessen kann die Ausstoßnocke 12 mit der Nockenwellenzeitsteuerscheibe 14 durch eine separate VTC-Vorrichtung verbunden sein, die sich von der VTC-Vorrichtung für eine Ansaugnocke 11 unterscheidet.
  • Ein Sensorsignal von einem Motortemperatursensor (ein Wassertemperatursensor oder ein Motorkühlmitteltemperatursensor) 15, der die Motortemperatur Te detektiert, wird in die ECU 6 eingegeben. Ein Sensorsignal von einem Nockenwellensensor 16 des VTC-Systems wird auch in die ECU 6 eingegeben. Ein Nockenwellensensor 16 befindet sich neben der Ansaugnockenwelle, die mit der Ansaugnocke 11 verbunden ist. Die Nockenwellenzeitsteuerscheibe 14 wird durch die Motorkurbelwelle mit der Hälfte der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 2 angetrieben. In dem Variabel-Ventil-Betriebssystem von 1 wird die Ansaugnocke 11 mit einer Phasendifferenz zwischen einer Winkelphase, die von dem Nockenwellenwinkelsensor 5 detektiert wird, und einer Winkelphase, die von dem Nockenwellensensor 16 detektiert wird, gedreht. Der Ventilöffnungsbetrieb des Ansaugventils 9 wird einmal für jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 2 für den Eintritt von Luft in den Zylinder durchgeführt.
  • Während der Drehung der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 wird die Ausstoßnockenwelle 12, die mit der Nockenwellenzeitsteuerscheibe 14 verbunden ist, auch angetrieben. Der Ventilöffnungsbetrieb des Ausstoßventils 12 wird einmal für jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 2 zum Ausstoßen von verbranntem Gas aus dem Motorzylinder durchgeführt. Wie aus der linken Seite von 1 ersichtlich ist, sind ein Luftflusssensor 17, ein Turbolader 18 und ein Abgasrezirkulationsventil (EGR) 19 in einem Zuführsystem 20 eingebaut und stromaufwärts von dem Ansaugventil 9 angeordnet. Der Luftflusssensor 17 ist zum Messen der Menge Qa von Luft vorgesehen, die in den Motorzylinder eintritt. Zudem empfängt die Eingangsschnittstelle der ECU 6 als Eingangsinformationen, die eine Motorlast angeben, ein Sensorsignal von einem Beschleunigungspositionssensor 100, der einen Wert APS des Herunterdrückens bzw. Betätigens eines Gaspedals detektiert.
  • Die Stellvorrichtung 13 für das variable Ventil (oder die hydraulisch betriebene Rotationsschaufeltypvorrichtung VTC in dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist) ist eine Steuereinrichtung für eine variable Phase, die gleichzeitig mit dem Anlassbetrieb bzw. Kurbelbetrieb des Motors 1 betrieben wird. Im Fall der hydraulisch betriebenen VTC-Vorrichtung des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, wird die VTC-Vorrichtung durch einen hydraulischen Druck betrieben, der durch eine Ölpumpe des Motors 1 erzeugt wird, und deshalb neigt der hydraulische Druck, der von der Motorölpumpe erzeugt wird, dazu, während des Kurbelbetriebs bzw. Crankingbetriebs abzufallen. Aufgrund eines Abfallens des zugeführten Hydraulikdrucks, hat das VTC-System eine Unsicherheit beim Steuern der Ventilzeitverhaltens (IVC und/oder IVO) des Ansaugventils 9. Unter einer bestimmten Bedingung, wo das VTC-System eine Unsicherheit beim Steuern der Ventilzeit aufgrund eines Abfalls des Hydraulikdrucks hat, der von der Motorölpumpe erzeugt wird, zum Beispiel während des Kurbelns bzw. Anlassens, wird eine separate elektromotorisch angetriebene Hydraulikölpumpe 302 gleichzeitig mit dem Zündschalter-Einschaltbetrieb derart angetrieben, dass schnell ausreichend Hydraulikdruck der VTC-Vorrichtung zugeführt oder angeliefert wird.
  • Wie in 2 gezeigt ist, kann eine Relativphasenänderung einer Nockenwelle 310 gegenüber der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14, das heißt eine Ventilzeitsteuerungsänderung des Ansaugventils, unter Verwendung einer VTC-Vorrichtung vom Spiralscheibentyp erreicht werden, und nicht unter Verwendung der VTC-Vorrichtung vom hydraulisch betriebenen Drehschaufeltyp, deren genauer Aufbau später mit Bezug auf die Explosionsansicht von 12 beschrieben wird. Tatsächlich kann in dem Fall der VTC-Vorrichtung vom motorbetriebenen Spiralscheibentyp von 12 die Phasendifferenz zwischen der Nockenwelle 310 und der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 mittels einer Verbindung (einem Bewegungswandler) 312 variiert werden. Der radiale Außenabschnitt der Verbindung 312 ist mechanisch mit sowohl der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 als auch mit der Spiralscheibe 311 derart verbunden, dass der radiale Außenseitenabschnitt der Verbindung 312 entlang einer Führungsrille 313, die in der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 ausgebildet ist, gleiten kann und auch entlang einer Führungsrille 314, die in der Spiralscheibe 311 ausgebildet ist, gleiten kann bzw. sich bewegen kann. Andererseits ist der radiale Innenseitenabschnitt der Verbindung 312 fest mit der Nockenwelle 310 verbunden. Wenn der Phasenwinkel der Spiralscheibe 311 relativ zur Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 variiert, variiert die Radialposition des Außenseitenabschnitts der Verbindung 312 bezüglich der Achse der Nockenwelle 310 und somit tritt eine Phasenänderung der Nockenwelle 310 relativ zur Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 auf. Es gibt verschiedene Methoden zum Variieren des Phasenwinkels der Spiralscheibe 311 relativ zur Nockenwelle 310. Im Fall der VTC-Vorrichtung vom motorbetriebenen Spiralscheibentyp in 2 wird ein Hysteresemotor 315 als ein Stellglied (eine Antriebsenergiequelle oder eine elektrisch gesteuerte Stellgliedeinrichtung) verwendet. Der Hysteresemotor 315 kann ein Drehmoment an ein Hystereseteil 316 in einer beabstandeten, berührungslosen Beziehung mit dem Hystereseteil 316 zum Variieren des Phasenwinkels der Spiralscheibe 311 relativ zu der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 anlegen. Unter der Annahme, dass die Fahrzeugbatteriespannung höher als ein spezifizierter Spannungswert ist, kann die motorbetriebene VTC-Vorrichtung sicher mittels dem Hysteresemotor 315 von der Zeit an, wenn der Motor 1 angeworfen wird, betrieben werden. Wie allgemein bekannt ist, steigt der Wert des Drehmoments, das auf das Hystereseteil 316 einwirkt an, wenn der angelegte, elektrische Strom an dem Hysteresemotor 311 ansteigt. Das erhöhte Drehmoment wirkt derart, dass das Hystereseteil 316 gegen die Federkraft einer Vorspanneinrichtung (einer Rückstellfeder) dreht. Im Ergebnis ist es möglich, die relative Phase der Nockenwelle 310 bezüglich der Nockenwellenzeitsteuerscheibe 14 in Antwort auf den Stromwert von dem angelegten Strom an den Hysteresemotor 311 kontinuierlich zu variieren. Es ist deshalb möglich, die tatsächliche, relative Phase der Nockenwelle 310 bezüglich der Nockenwellenzeitsteuerscheibe 14 auf einen gewünschten Wert durch Steuern des angelegten Stromes mittels einer Regelung (Rückkoppelsteuerung) in Antwort auf das Sensorsignal von dem Nockenwellensensor 16 genau zu steuern oder einzustellen.
  • Es wird nun Bezug auf 3 genommen, in der eine Modifikation der motorbetriebenen VTC-Vorrichtung gezeigt ist, die auf den Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform anwendbar ist. In der modifizierten VTC-Vorrichtung von 1 wird die relative Phase der Nockenwelle 310 bezüglich der Nockenwellenzeitsteuerscheibe 14 oder anders ausgedrückt die relative Phase der Nockenwelle 310 bezüglich der Kurbelwelle 2 mittels einer Schraubkeilvorrichtung 320 variiert. Die Schraubkeilvorrichtung 320 weist eine ringförmige, axial bewegliche Schraubgetriebenuss, die einen inneren schraubförmigen Keilrillenabschnitt hat, und einen äußeren, schraubförmig gekeilten Wellenendabschnitt der Nockenwelle 310. Der innere, schraubförmige, keilförmige Rillenabschnitt der Nuss ist in verzahntem Eingriff mit dem äußeren, schraubförmigen, keilförmigen Wel lenendabschnitt der Nockenwelle 310. Eine axiale Linksbewegung oder axiale Rechtsbewegung der Nuss der schraubförmigen, keilförmigen Vorrichtung 320 verursacht eine Änderung der Relativphase der Nockenwelle 310 bezüglich der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14. Als ein Stellglied (eine Antriebsquelle für eine elektrisch gesteuerte Stellgliedeinrichtung), das eine Axialbewegung der Nuss der Schraubkeilvorrichtung 320 erzeugt, wird ein umkehrbarer Motor 321 verwendet. Wie klar in 3 gezeigt ist, ist ein Dreh-zu-Linear-Bewegungswandler 322 zwischen der Motorwelle des Motors 321 und der Nuss der Schraubkeilvorrichtung 320 zum Wandeln der Drehbewegung der Motorwelle in eine Normaldrehrichtung oder in eine Umkehrdrehrichtung in eine Axialbewegung der Nuss der Schraubkeilvorrichtung 320 vorgesehen oder angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 321 an dem Zylinderkopf des Motors 1 installiert. Stattdessen kann der Motor 321 an der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 installiert sein. Im Fall, dass der Motor 321 an dem Zylinderkopf des Motors 1 installiert ist, muss ein Lager an dem Dreh-zu-Linear-Bewegungswandler 322 angebracht sein. In diesem Fall wird die Drehbewegung der Motorwelle des Motors 321 in eine Axialbewegung (lineare Bewegung) der Nuss der Schraubkeilvorrichtung 320 durch das Lager umgewandelt. Mit der zuvor erwähnten Anordnung von 3 kann die Zeitsteuerungsfunktion für das variable Ventil des VTC-Systems gleichzeitig mit dem Starten des Kurbelns bzw. Anwerfens durch den elektrisch gesteuerten Motor 321 erreicht oder realisiert werden. Genauer kann die tatsächliche Relativphase der Nockenwelle 310 bezüglich der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 auf einen gewünschten Wert durch Steuern der Drehbewegung (oder eines angelegten Stromwertes) des Motors 321 mittels der Regelung gesteuert oder eingestellt werden, die auf das Sensorsignal von dem Nockenwellensensor 16 reagiert. Als einen umkehrbaren Motor, der die Axialbewegung der Nuss bzw. Mutter der Schraubkeilvorrichtung 320 erzeugt, kann das VTC-System einen Gleichstrommotor, einen Schrittmotor, einen Synchronmo tor mit einem Permanentmagneten oder Ähnlichem verwenden. Im Fall der Verwendung eines Dreh-zu-Linear-Bewegungswandlers 322 mit einem ausgelegten Geschwindigkeitsreduzierungsverhältnis, das auf einem vergleichsweise großen Wert gesetzt ist, ist es eher erwünscht oder wird es bevorzugt, dass die VTC-Vorrichtung in ihren maximal phasenverzögerten Zustand versetzt ist, und zwar im vorhinein, vor dem Starten des Kurbelns derart, dass die VTC-Vorrichtung in dem maximal phasenverzögerten Zustand verbleiben kann, auch bei einem Zustand, in dem ein Abfall der Batteriespannung während der Anwerfdauer bzw. Kurbeldauer auftritt.
  • In dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform ist es notwendig, die Relativphase der Nockenwelle 310 bezüglich der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 mittels der VTC-Vorrichtung während der Anwerfkurbeldauer zu steuern. Auch bei sehr niedrigen Motorgeschwindigkeiten, im wesentlichen gleich Null, verwendet das Motorsteuersystem deshalb Informationen, die die tatsächliche Relativphase der VTC-Vorrichtung betreffen. Aus dem vorstehend erläuterten Grund verwendet das Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform den hochgenauen Nockenwellensensor 16, der eine hohe Detektionsgenauigkeit hat, mit der der Nockenwellensensor 16 in der Lage ist, die Winkelphase der Nockenwelle 310 (anders ausgedrückt den Betriebszustand des Ansaugventils 9) auch bei sehr niedrigen Motorgeschwindigkeiten, im wesentlichen entsprechend Null, zu detektieren.
  • In 4 ist der genaue Aufbau des hochgenauen Nockenwellensensors 16 gezeigt. Wie in 4 gezeigt ist, hat der Nockenwellensensor 16 einen gezahnten Abschnitt 330, der an der Nockenwelle 310 angebracht ist, eine Brückenschaltung, die magnetische Widerstandselemente 331 hat, die nahe an dem gezahnten Abschnitt 330 angeordnet sind, und einen Magneten 332. Die Brückenschaltung, die die magnetischen Widerstandselemente 331 hat, ist zwischen dem gezahnten Abschnitt 330 und dem Magneten 332 angeordnet. Die Stärke des Magnetflusses 333, der von dem Magneten 332 erzeugt wird, variiert in Abhängigkeit von der Relativposition jedes Zahns des gezahnten Abschnitts 330 zu dem Magneten 332. Wenn ein elektrischer Widerstand jedes der magnetischen Widerstandselemente 331 aufgrund einer Änderung des Magnetflusses 333 variiert bzw. sich ändert, tritt eine Änderung der elektrischen Spannung in der Brückenschaltung auf. Ein Paar der diagonal gegenüberliegenden Ecken der Brückenschaltung ist mit einem ersten von zwei Eingangsanschlüssen jeder unterschiedlichen Brücke (DIFF-Schaltung) 334 und einer Summationsschaltung (SUM-Schaltung) 335 verbunden, wohingegen das andere Paar der Brückenschaltung mit dem zweiten Eingangsanschluss jeder DIFF-Schaltung 334 und der SUM-Schaltung 335 verbunden ist. Der Ausgangsanschluss der DIFF-Schaltung 334 erzeugt ein Differenzsignal (einfach ein DIFF-Signal), wohingegen der Ausgangsanschluss der SUM-Schaltung 335 ein Summationssignal (einfach ein SUM-Signal) erzeugt. Auf der Basis des DIFF-Signals und des SUM-Signals ist es möglich, zu detektieren oder zu bestimmen, ob sich der gezahnte Abschnitt 330 der Nockenwelle 310 dreht oder ob er stationär ist.
  • In 5 ist der detaillierte Aufbau eines weiteren Typs eines hochgenauen Nockenwellensensors 16 gezeigt. Wie in 5 gezeigt ist, hat die Nockenwelle 310 eine Nocke 343. Ein Rotor 341 ist an der linken Seite (der Kurbelwellenseite oder der Seite der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe) einer VTC-Vorrichtung 342 angeordnet, wohingegen ein Rotor 344 auf der rechten Seite der Nocke 343 der Nockenwelle 310 eingebaut oder daran fest verbunden ist. Der Rotor 341 hat ein Blatt 340, das einstückig mit dem Außenumfang des Rotors 341 verbunden ist oder einstückig damit ausgebildet ist und dessen radiale Höhe gemäß seinen Drehrichtungen variiert. Auf ähnliche Weise hat der Rotor 344 ein Blatt 345, das einstückig mit dem Außenum fang des Rotors 344 verbunden ist oder einstückig damit ausgebildet ist und dessen radiale Höhe gemäß seinen Drehrichtungen variiert. Die radiale Höhe des Blatts 340 bzw. Flügels wird durch einen Spaltsensor 346 detektiert und dann wird die detektierte radiale Höhe des Blatts 340 in ein analoges Spannungssignal (Ausgangssignal des Spaltsensors 346) umgewandelt. Auf ähnliche Art und Weise wird die Radialhöhe des Blatts 345 durch einen Spaltsensor 350 detektiert und dann wird die detektierte, radiale Höhe des Blatts 345 in ein analoges Spannungssignal gewandelt (Ausgangssignal vom Spaltsensor 350). Das analoge Spannungssignal vom Spaltsensor 346 wird in ein Winkelsignal über einen Signalwandler (oder eine Arithmetikschaltung) 347 gewandelt, wohingegen das analoge Spannungssignal vom Spaltsensor 350 in ein Winkelsignal über einen Signalwandler (oder eine Arithmetikschaltung) 349 gewandelt wird. Diese Winkelsignale werden von Signalwandlern 347 und 349 in eine Nockendrehwinkelarithmetikeinheit 348 eingegeben. In der Nockendrehwinkelarithmetikeinheit 348 wird die Ventilzeitsteuerung des Ansaugventils 9, zum Beispiel die Ansaugventilschließzeit IVC auf der Basis des Winkelsignals von dem Signalwandler 347 und des Winkelsignals von dem Signalwandler 349 berechnet und danach wird das berechnete Signal (IVC-Signal) an dem Ausgangsanschluss der Nockendrehwinkelarithmetikeinheit 348 erzeugt.
  • In 6 wird die Beziehung zwischen einem Kurbelwinkel und einem Nockenwellensensorsignalausgangswert des Nockenwellensensors von 5 gezeigt, genauer wird der Kurbelwinkel zu dem Spannungssignal von dem ersten Spaltsensor des Spaltsensors 346 und die Charakteristik des Kurbelwinkels zu dem zweiten Spaltsensorspannungssignal des Spaltsensors 350 gezeigt. Auf der Basis des Ausgangsspannungssignals von dem ersten Spaltsensor 346 wird ein Referenznockendrehwinkelsignal (gleiche Ausgangsspannungssignalcharakteristik, die durch die durchgezogene Linie in 6 angegeben ist) innerhalb des Signalwandlers 347 erzeugt. Auf der Basis des Ausgangsspannungssignals von dem zweiten Spaltsensor 350 wird ein Nockenwellendrehwinkelsignal, das heißt ein Nockendrehwinkelsignal (vgl. Ausgangsspannungssignaleigenschaft, die durch die unterbrochene Linie in 6 angegeben wird) innerhalb des Signalwandlers 349 erzeugt. Die Nockendrehwinkelarithmetikeinheit 348 berechnet arithmetisch oder mittels Computer eine Nockentiming gesteuerte Variable (d.h. einen Nockenzeitsteuerungsvoreilwert) auf der Basis des erzeugten Referenznockendrehwinkelsignals und des erzeugten Nockenwellendrehwinkelsignals. Somit kann die Ansaugventilschließzeit IVC des Ansaugventils 9 in Antwort auf das Ausgangssignal gesteuert werden, das von der Nockendrehwinkelarithmetikeinheit 348 erzeugt wird und den berechneten Nockenzeitsteuerungsvoreilwert wiedergibt.
  • Im Fall, dass das Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform einen Nockenwellensensor 16 verwendet, der einen gezahnten Abschnitt 330, die Brückenschaltung, die die magnetischen Widerstandselemente 331 hat, und einen Magneten 332 enthält und in 5 gezeigt ist, wird das Sensorsignal von dem Kurbelwinkelsensor 5 von 1 als Referenznockendrehwinkelsignal des Kurbelwinkels bezüglich der Nockenwellensensorsignalcharakteristik verwendet, wie in 6 gezeigt ist. Als Nockenwellendrehwinkelsignal (das Nockendrehwinkelsignal) werden das DIFF-Signal und das SUM-Signal, die von dem Nockenwellensensor von 4 erzeugt werden, verwendet. Nachdem der gezahnte Abschnitt 330 der Nockenwelle 310 mit dem Drehen begonnen hat, werden das DIFF-Signal und das SUM-Signal von dem Nockenwellensensor 16 erzeugt. Genauer werden das DIFF-Signal und das SUM-Signal jedes Mal dann ausgegeben, wenn jeder der Zähne des gezahnten Abschnitts 330 sich dem Magneten 332 nähert. Ein spezifischer Zahn der Zähne des gezahnten Abschnitts 330, der dem Nockenwellendrehwinkel von Null der Nockenwelle 310 entspricht, ist ausgeschnitten, um einen Bezugspunkt bzw. Referenzpunkt des Nockenwellendrehwin kels bereitzustellen. Die Anzahl der Impulse bzw. Pulse des DIFF-Signals und des SUM-Signals kann von dem ausgeschnittenen Abschnitt aus gezählt werden, der als Referenzpunkt (die Referenznockenwellenwinkelposition) dient. Auf der Basis des gezählten Wertes der Impulse des DIFF-Signals und des SUM-Signals wird das Nockenwellendrehwinkelsignal erzeugt.
  • In 7 sind die Zeiten bzw. Timings IVO und IVC des Ansaugventils 9 und die Zeiten bzw. Timings EVO und EVC des Ausstoßventils 10 während eines normalen Motorbetriebs in einem Viertaktkompressionszündungsmotor, zum Beispiel einem Viertaktdieselmotor, gezeigt. Das Ausstoßventil 10 startet mit dem Öffnen im wesentlichen bei –180° des Kurbelwinkels zu Beginn des Ausstoßtakts bzw. -hubs. Die Zeit, bei der das Ausstoßventil 10 mit dem Öffnen startet, wird als "Ausstoßventilöffnungszeit EVO" bezeichnet. Das Ausstoßventil 10 startet mit dem Schließen an dem Ende des Ausstoßtakts. Die Zeit, bei der das Ausstoßventil 10 mit dem Schließen beginnt, wird als "Ausstoßventilschließzeit EVC" bezeichnet. Andererseits beginnt das Ansaugventil 9 mit dem Öffnen bei einem Zeitwert nahe 0° Kurbelwinkel bei dem Beginn des Ansaugtakts. Die Zeit, bei der das Ansaugventil 9 mit dem Öffnen startet, wird als "Ansaugventilöffnungszeit IVO" bezeichnet. Das Ansaugventil 9 startet mit dem Schließen bei einem Zeitwert nahe BDC (entsprechend 180° Kurbelwinkel) an dem Ende des Ansaugtakts. Die Zeit, bei der das Ansaugventil 9 mit dem Schließen startet, wird als "Ansaugventilschließzeit IVC" bezeichnet. Dieselkraftstoff (Kraftstofföl) wird in den Zylinder an dem Ende des Kompressionstakts eingesprüht oder eingespritzt. Die Selbstzündung des eingesprühten Kraftstoffes tritt vor oder nach TDC (entsprechend 360° des Kurbelwellenwinkels) auf. Wenn die Ansaugventilschließzeit IVC von dem BDC aus in der Phase vorverlegt ist, neigt die Menge des Gases (Luft), das in den Zylinder geladen wird, dazu, reduziert zu werden, woraus ein reduziertes, effektives Kompressionsverhältnis resultiert. Umgekehrt, wenn die Ansaugventilschließzeit IVC gegenüber BDC in der Phase verzögert wird, tritt ein Rückfluss des Gases (Luft), das in den Zylinder geladen worden ist, zurück in das Zuführsystem 20 auf und somit wird die Masse des Gases, die in den Zylinder geladen wird, reduziert, woraus ein reduziertes, effektives Kompressionsverhältnis resultiert.
  • In 8 sind die Zeiten IVO und IVC des Ansaugventils 9 und die Zeiten EVO und EVC des Ausstoßventils 10 während eines normalen Motorbetriebs in einem Zweitaktkompressionszündungsmotor, zum Beispiel einem Zweitaktdieselmotor, gezeigt. Der Betriebszyklus des Ablaufs, nämlich die Ansaug- und Kompressionstakte und auch die Leistungs- und Ausstoßtakte werden für jede Kurbelwellenumdrehung (360° der Kurbelwelle) abgeschlossen. Während der ersten 180° Kurbelwinkelbereich (in einem Kurbelwinkelbereich von 0° bis 180°) werden die Ansaug- und Komprimierungstakte erzeugt. Während dem nachfolgenden 180°-Kurbelwinkelbereich (in einem Kurbelwinkelbereich von 180° bis 360°) werden die Leistungs- und Ausstoßtakte erzeugt. Eine Selbstzündung des eingesprühten Kraftstoffes tritt vor dem TDC entsprechend 180° Kurbelwinkel auf. Der Ventilöffnungsbetrieb des Ansaugventils 9 und der Ventilöffnungsbetrieb des Ausstoßventils 10 werden einmal für jede Kurbelwellenumdrehung durchgeführt. In dem Zweitaktmotor wird deshalb in 1 die Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 mit der gleichen Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 2 durch die Kurbelwelle angetrieben. Der weitere Aufbau des Zweitaktkompressionszündungsmotors ist ähnlich zu dem des Viertaktkompressionszündungsmotors. In dem Zweitaktkompressionszündungsmotor wird, wenn die Ansaugventilschließzeit IVC näher an BDC herangebracht wird, Gas (Luft), das in den Zylinder geladen wurde, bei einem Zustand komprimiert, bei dem die Masse des geladenen Gases groß ist, womit das effektive Kompressionsverhältnis erhöht wird oder ansteigt. Im Unterschied hierzu gibt es, wenn die Ansaugventilschließzeit IVC bezüglich dem BDC in der Phase verzögert ist, für den gleichen Innendruck in dem Zuführsystem 20 eine Neigung dafür, dass die Gasmenge (Luft), die in den Zylinder geladen wird, reduziert wird, wodurch das effektive Kompressionsverhältnis abgesenkt wird oder abnimmt.
  • In 9 ist eine Phasensteuercharakteristik gezeigt, die mittels des VTC-Systems des Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform während einer Kurbel- und Startdauer erhalten wird. Wenn die zu allerletzt aktualisierten Informationsdaten der Motorgeschwindigkeit Ne, die auf der Basis des Sensorsignals von dem Kurbelwinkelsensor 5 bestimmt wird, eine sehr niedrige Motorgeschwindigkeit von im wesentlichen gleich Null während der Startdauer des Motors 1 anzeigen oder wenn die allerletzten, aktualisierten Informationsdaten der Motortemperatur Te, die auf der Basis des Sensorsignals von dem Motortemperatursensor 15 bestimmt werden, einen niedrigen Motortemperaturwert kleiner als oder gleich 40°C bei eingeschaltenem Zündschalter angeben, bestimmt der Prozessor der ECU 6, dass der Motor 1 in einem Kaltstartzustand ist. Zum Zeitpunkt ta, bei dem der Motoranlasser bestromt wird (EIN), wird die Phase der Variabel-Ventil-Stellvorrichtung 13 (nachfolgend als "VTC-Phase" bezeichnet) von einer Phase, die für einen normalen Motorbetrieb des Motors 1 geeignet ist, verzögert. Wie aus den Phasenänderungscharakteristikkurven von 10 ersichtlich ist, die durch das Ansaugventil-VTC-System erhalten werden, wird die Ansaugventilschließzeit IVC von BDC aus in der Phase während des Anwerfens verzögert. Im Ergebnis wird das effektive Kompressionsverhältnis abgesenkt, wodurch die Kompressionsarbeit reduziert wird. Dies trägt zu einer erhöhten Anwerfgeschwindigkeit und einer verbesserten Startbarkeit bei. Man nehme an, dass die VTC-Phase im vorhinein vor dem Start des Anwerfens bzw. Kurbelns verzögert worden ist. In diesem Fall wird der Anlasser 7 sofort ohne eine VTC-Phasenverzögerungssteuerung bestromt (EIN).
  • Wieder gemäß 9 wird zur Zeit tb, bei der die Anwerfkurbelgeschwindigkeit 400 rpm zu überschreiten beginnt, die VTC-Vorrichtung derart gesteuert, dass die VTC-Phase (das heißt die Ansaugventilschließzeit IVC) näher an die Phase entsprechend dem maximalen Phasenvorstellzustand herangebracht wird. Deshalb kann es den Ansaugventilphasenänderungen, die in 10 gezeigt sind, entnommen werden, dass die Ansaugventilschließzeit IVC näher an einem Zeitsteuerungswert neben BDC herangebracht wird. Im Ergebnis wird das effektive Kompressionsverhältnis angehoben und somit wird die Innenzylindergastemperatur hoch. Danach startet bei der Zeit tc, bei der die VTC-Phase die Phase entsprechend dem maximalen Phasenvorstellzustand entspricht, die Kraftstoffeinspritzung. Zur Zeit tc wird aufgrund des hohen effektiven Kompressionsverhältnisses und der hohen Gastemperatur der eingespritzte Kraftstoff sicher verbrannt. Aufgrund der Verbrennungsenergie tritt ein schneller Anstieg der Motorgeschwindigkeit Ne auf. Gleichzeitig wird, um die Kraftstoffeinspritzmenge einstellen zu können, das elektronische Kraftstoffeinspritzsystem mittels der ECU 6 von 1 derart gesteuert, dass die Motorgeschwindigkeit Ne auf einer spezifischen Leerlaufgeschwindigkeit, zum Beispiel von 600 rpm (Umdrehungen pro Minute) aufrechterhalten wird. Auf diese Art und Weise kann in dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform der Erfindung die VTC-Phase (d.h. eine Ansaugventilschließzeit IVC) vorübergehend auf die Phase entsprechend dem Phasenvorstellzustand während der Startdauer gesteuert werden. Das Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform, das das effektive Kompressionsverhältnis durch die Änderung in der IVC-Phase (eine Änderung der Ansaugventilschließzeit IVC) variieren kann, kann deshalb in einem Kompressionszündungsinnenverbrennungsmotor mit festem Kompressionsverhältnis (mit einem niedrigen, geometrischen, Kompressionsverhältnis) verwendet werden, in dem die Ansaugventilschließzeit IVC im Allgemeinen auf einen Zeitwert, der von dem BDC aus verzögert ist, mittels einer Regelung nach dem Motorstart gesteuert wird. Es ist möglich, das effektive Kompressionsverhältnis vorübergehend auf ein hohes Verhältnis durch Steuern der Ansaugventilschließzeit IVC auf einen Zeitwert, der von BDC aus in der Phase voreilt, während des Startens und der Warmlaufdauer einzustellen, als wäre das geometrische Kompressionsverhältnis auf ein hohes Verhältnis zum Beispiel mittels einer variablen Vielverbindungskompressionsverhältnisvorrichtung variiert worden. Das heißt, dass das Variabel-Ventil-Betriebssystem (Variabel-Ventilstellvorrichtung 13), das in dem Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform der Erfindung enthalten ist und das das effektive Kompressionsverhältnis durch Phasenänderung der Ansaugventilschließzeit IVC variieren kann, eine variable Kompressionsverhältnisfunktion hat, genauso wie eine variable Multiverbindungskompressionsverhältnisvorrichtung (oder eine Vielverbindungskolbenkurbelvorrichtung), die das geometrische Kompressionsverhältnis variieren kann, das als ein Verhältnis (V1+V2)/V1 des vollen Volumens (V1+V2), das innerhalb des Motorzylinders und der Verbrennungskammer mit dem Kolben bei BDC existiert, zu dem Freiraumvolumen (V1) mit dem Kolben bei TDC definiert ist, bei dem eine Kolbenhubcharakteristik (die Kolben-TDC-Position und/oder die Kolben-BDC-Position) existiert. Im Allgemeinen hat der Kompressionszündungsmotor mit niedrigem geometrischen Kompressionsverhältnis (der Motor mit festgelegtem geometrischem Kompressionsverhältnis) selbst den Vorteil eines niedrigen Gewichts und reduzierter Kosten. Im Fall einer Kombination des Kompressionszündungsmotors mit niedrigem geometrischen Kompressionsverhältnis und des Variabel-Ventil-Betriebssystems (der Variabel-Ventil-Stellvorrichtung 13), das in dem Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform eingebaut ist und das das effektive Kompressionsverhältnis durch eine Phasenänderung der Ansaugventilschließzeit IVC variiert, gibt es mehrere Vorteile, das heißt, ein niedriges Gewicht, einen einfachen Aufbau und reduzierte Kosten. Wie vorstehend erläutert wurde, ist das geometrische Kompressionsverhältnis, das oft mit einem griechischen Buchstaben "ε" bezeichnet wird, im Allgemeinen als ein Verhältnis (V1+V2)/V1 des vollen Volumens (V1+V2), das innerhalb des Motorzylinders und der Verbrennungskammer mit dem Kolben bei BDC existiert, zu dem Freiraumvolumen (V1) mit dem Kolben bei TDC definiert ist. Andererseits ist das effektive Kompressionsverhältnis, das mit dem griechischen Buchstaben "ε" bezeichnet wird, im Allgemeinen als ein Verhältnis des effektiven Zylindervolumens entsprechend dem maximalen Arbeitsmediumsvolumen zu dem effektiven Freiraumvolumen entsprechend dem minimalen Arbeitsmediumsvolumen definiert. Diese beiden Kompressionsverhältnisse "ε" sind thermodynamisch unterschiedlich zueinander.
  • Hier ist es notwendig, die Tatsache zu betrachten, dass sich die Menge der Luft, die in den Zylinder des Motors 1 geladen wird, in Abhängigkeit von der Ansaugventilschließzeit IVC ändert. Wenn die Ansaugventilschließzeit IVC verzögert wird, wird die Menge der Luft, die in den Motor 1 geladen wird, klein. Deshalb ist es erwünscht, die Kraftstoffeinspritzmenge geeignet zu steuern und dabei voll die Ansaugventilschließzeit IVC zu berücksichtigen. Aus diesem Grund wird die Kraftstoffeinspritzmenge in Antwort auf wenigstens die Sensorsignale von dem Nockenwellensensor 16 und dem Luftdurchflusssensor 17 zusätzlich zu der Motorgeschwindigkeit Ne und der Motorlast (z.B. dem Wert APS des Betätigens bzw. Herunterdrückens des Gaspedals) kompensiert, wodurch die Erzeugung von Ruß verhindert oder unterdrückt wird.
  • Danach, wie aus der A-Eigenschaftskurve (angegeben durch die durchgezogene Linie in 9) ersichtlich ist, wird zu der Zeit td, bei der ein stabiler Verbrennungszustand erreicht worden ist, zum Beispiel, wenn die Motortemperatur (Motorkühlmitteltemperatur) 60°C überschreitet, die VTC-Phase von der Phase aus gesteuert oder eingestellt, die dem maximalen Pha senvorstellzustand in der Phasenverzögerungsrichtung entspricht (das heißt in Richtung einer Phase, die für den normalen Motorbetrieb des Motors 1 geeignet ist). Anstelle der VTC-Phasensteuerung auf der Basis der A-Charakteristikkurve von 9 kann die VTC-Phasensteuerung auf der Basis der B-Charakteristikkurve angewendet werden, die durch die unterbrochene Linie in 9 angegeben ist. Gemäß der VTC-Phasensteuerung auf der Basis der B-Charakteristikkurve von 9 kann während der Aufwärmzeitdauer tc – td von tc bis td die Ansaugventilschließzeit IVC allmählich bis zu einer Phase, die für den normalen Motorbetrieb des Motors 1 geeignet ist, in Abhängigkeit von der Verbrennungsstabilität verzögert werden. Wie aus den Phasenänderungscharakteristikkurven von 10 ersichtlich ist, die durch das Ansaugventil-VTC-System erreicht werden, wird die VTC-Phase, die nach der Beendigung des Motorwarmlaufens geeignet ist, auf eine Zwischenphase gesetzt, die gegenüber der VTC-Phase, die für den frühen Zustand (vgl. die Zeitdauer ta – tb in 9) des Motoranwerfens geeignet ist, vorauseilt bzw. vorgestellt ist und gegenüber der maximalen phasenvorgestellten VTC-Phase der Startdauer und Warmlaufdauer (vgl. insbesondere die Warmlaufzeitdauer tc – td in 9) verzögert ist. Mittels eines geeigneten Setzens bzw. Einstellens der VTC-Phase (d.h. der zuvor angemerkten Zwischenphase), die nach der Beendigung des Motorwarmlaufens geeignet ist, ist es möglich, das effektive Kompressionsverhältnis in einem solchen Maße abzusenken, das kein Problem bei der Verbrennung verursacht, wodurch die Arbeit der Kompression effektiv reduziert werden kann und eine Reduzierung des mechanischen Reibungsverlustes des Motors 1 sichergestellt werden kann und eine Abnahme der Kraftstoffverbrauchsrate (verbesserte Kraftstoffökonomie) und reduzierte NOx(Stickstoffoxid)-Emissionen sichergestellt werden können. Zudem ist es aufgrund des geeignet abgesenkten, effektiven Kompressionsverhältnisses nach dem Motorwarmlaufen möglich, einen Spitzenwert des Verbrennungsdrucks effektiv zu reduzieren, wodurch eine Reduktion des Verbrennungsgeräusches und der Verbrennungsvibrationen sichergestellt werden kann. Es wird angenommen, dass das Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform in einem Hybridfahrzeug verwendet wird, das ein automatisches Motorstopp-Wiederstartsystem verwendet, welches oft einen Motorstopp- und -wiederstartbetrieb auch nach der Beendigung des Motorwarmlaufens ausführt. Es ist hier möglich, die verbesserte Startfähigkeit und den reduzierten elektrischen Energieverbrauch wegen des geeignet abgesenkten effektiven Kompressionsverhältnisses nach dem Motorwarmlaufen in Einklang zu bringen. Von der Zeit td nach Beendigung des Motorwarmlaufens aus wird die Ansaugventilschließzeit IVC optional für gewöhnlich mittels einer Regelung gesteuert, die von den Motorbetriebszuständen abhängt, zum Beispiel der Motorgeschwindigkeit Ne und der Motorlast (Gaspedalbetätigungswert APS).
  • In 11 ist die Startdauer-VTC-Steuerroutine gezeigt, die innerhalb der ECU 6 ausgeführt wird, die in dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform eingebaut ist. Die Routine von 11 wird als zeitgetriggerte Interruptroutinen ausgeführt, die zu jedem vorgegebenen Zeitintervall, zum Beispiel alle 10 msec, ausgelöst bzw. getriggert werden.
  • Nachdem ein Zündschalter (ein Motorschlüsselschalter) beim Schritt 360 eingeschaltet worden ist, wird eine Überprüfung oder eine Bestimmung bezüglich einer momentanen VTC-Phase durch den Schritt 361 ausgeführt. Tatsächlich führt der Prozessor der ECU 6 beim Schritt 362 unmittelbar nach dem Schritt 361 eine Vergleichsüberprüfung bezüglich der momentanen VTC-Phase (das heißt, der momentanen Ansaugventilschließzeit IVC) bezüglich einem ersten vorgegebenen Phasenwinkel aus. Genauer, wenn der Schritt 362 bestimmt, dass die momentane VTC (das heißt, die neuesten aktualisierten Informationsdaten der Ansaugventilschließzeit IVC) gegenüber dem ersten, vorgegebenen Phasenwinkel in der Phase verzögert ist, schreitet die Routine zum Schritt 363 fort. Im Unterschied hierzu, wenn der Schritt 362 bestimmt, dass die momentane Ansaugventilschließzeit IVC nicht gegenüber dem ersten, vorgegebenen Phasenwinkel phasenverzögert ist, schreitet die Routine zum Schritt 364 fort.
  • Beim Schritt 363 wird der Anlasser 7 erregt bzw. bestromt (EIN).
  • Beim Schritt 364 wird der Anlasser 7 bestromt (EIN).
  • Nachfolgend dem Schritt 364 tritt der Schritt 365 auf, der die VTC-Phasenverzögerungssteuerung für die Variabel-Ventil-Stellvorrichtung 13 (die VTC-Vorrichtung) auslöst. In der Steuerroutine von 11 wird der Schritt 365 (das heißt, die VTC-Phasenverzögerungssteuerung) unmittelbar nach dem Schritt 364 ausgeführt (das heißt, dem Anlassererregungsbetrieb). Stattdessen kann der Schritt 365 (VTC-Phasenverzögerungssteuerung) unmittelbar vor dem Schritt 364 (Anlassererregungsbetrieb) ausgeführt werden.
  • Beim Schritt 367 wird eine Vergleichsüberprüfung ähnlich zum Schritt 362 wieder ausgeführt, um zu bestimmen, ob die momentane VTC-Phase (das heißt, die momentane Ansaugventilschließzeit IVC) gegenüber dem ersten, vorgegebenen Phasenwinkel verzögert ist. Wenn die Antwort auf den Schritt 367 bejahend ist (JA), das heißt, wenn die momentane Ansaugventilschließzeit IVC gegenüber dem ersten, vorgegebenen Phasenwinkel phasenverzögert worden ist, schreitet die Routine zum Schritt 368 fort. Im Gegensatz hierzu, wenn die Antwort auf den Schritt 367 negativ ist (NEIN), kehrt die Routine zum Schritt 365 zurück. Das Zurückkehren vom Schritt 367 zum Schritt 365 wird wiederholt ausgeführt, bis die tatsächliche Ansaugventilschließzeit IVC gegenüber dem ersten, vorgegebenen Phasenwinkel verzögert worden ist. Anders ausgedrückt, nachdem eine spezifizierte Zeitdauer von der anfänglichen Ausführung des Schritts 367 an abgelaufen ist, bewegt sich die Routine vom Schritt 367 zum Schritt 368. Der momentane Zeitwert bzw. Timingwert der Ansaugventilschließzeit IVC, der für die Vergleichsprüfung des Schritts 367 benötigt wird, wird auf der Basis des Sensorsignals von dem Nockenwellensensor 16 detektiert oder bestimmt.
  • Beim Schritt 368 wird eine Überprüfung ausgeführt, um zu bestimmen, ob die neuesten, aktualisierten Informationsdaten der Motorgeschwindigkeit Ne, die auf der Basis des Sensorsignals vom Kurbelwellensensor 5 bestimmt werden, größer als oder gleich dem ersten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert sind, zum Beispiel 400 Umdrehungen pro Minute. Wenn die Antwort auf den Schritt 368 bejahend ist (JA), das heißt, wenn die momentane Motorgeschwindigkeit größer oder gleich dem ersten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert (z.B. 400 rpm) ist, schreitet die Routine vom Schritt 368 zum Schritt 369 fort. Im Unterschied hierzu, wenn die Antwort auf den Schritt 368 negativ ist (NEIN), wird der Schritt 368 wiederholt ausgeführt, bis die momentane Motorgeschwindigkeit den ersten vorgegebenen Geschwindigkeitswert aufgrund einer Erhöhung der Kurbelgeschwindigkeit überschreitet.
  • Beim Schritt 369 wird die VTC-Phasenvorstellsteuerung für die Variabel-Ventil-Stellvorrichtung 13 (die VTC-Vorrichtung) ausgeführt. Nach dem Schritt 369 tritt der Schritt 370 auf.
  • Beim Schritt 370 wird eine Vergleichsüberprüfung ausgeführt, um zu bestimmen, ob die momentane VTC-Phase (das heißt, die momentane Ansaugventilschließzeit IVC) gegenüber einem zweiten, vorgegebenen Phasenwinkel phasenvorauseilend ist. Wenn die Antwort auf den Schritt 370 bejahend ist (JA), das heißt, wenn die momentane Ansaugventilschließzeit IVC bezüglich dem zweiten, vorgegebenen Phasenwinkel phasenvoreilend ist, schreitet die Routine zum Schritt 371 fort. Im Unterschied hierzu, wenn die Antwort auf Schritt 370 negativ ist (NEIN), wird der Schritt 370 wiederholt ausgeführt, bis die momentane Ansaugventilschließzeit IVC gegenüber dem zweiten, vorgegebenen Phasenwinkel mittels der VTC-Phasenvorstellsteuerung phasenvorgestellt ist.
  • Beim Schritt 371 startet die Kraftstoffeinspritzung. Zu dieser Zeit wird die Kraftstoffeinspritzmenge in Antwort auf mindestens das Sensorsignal von dem Nockenwellensensor 16 und das Sensorsignal (das die Menge der Luft wiedergibt, die in den Zylinder geladen wird) von dem Luftdurchflusssensor 17 zusätzlich zu der Motorgeschwindigkeit Ne und der Motorbelastung (z.B. der Gaspedalbetätigungsbetrag APS) abgeglichen. Nach dem Schritt 371 tritt der Schritt 372 auf.
  • Beim Schritt 372 wird eine Überprüfung ausgeführt, um zu bestimmen, ob die neuesten, aktualisierten Informationsdaten der Motorgeschwindigkeit Ne (d.h. der momentanen Motorgeschwindigkeit) größer oder gleich einem zweiten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert, zum Beispiel 500 Umdrehungen pro Minute, sind. Wenn die Antwort auf den Schritt 372 bejahend ist (JA), das heißt, wenn die momentane Motorgeschwindigkeit größer als oder gleich dem zweiten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert (z.B. 500 rpm) ist, schreitet die Routine vom Schritt 372 zum Schritt 373 fort. Im Unterschied hierzu, wenn die Antwort auf Schritt 372 negativ ist (NEIN), wird der Schritt 372 wiederholt ausgeführt, bis die momentane Motorgeschwindigkeit den zweiten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert überschreitet.
  • Beim Schritt 373 wird eine Überprüfung ausgeführt, um zu bestimmen, ob die neuesten, aktualisierten Informationsdaten der Motortemperatur, die auf der Basis des Sensorsignals von dem Motortemperatursensor 15 bestimmt werden, größer oder gleich einem vorgegebenen Temperaturwert (einem Temperaturschwellenwert), zum Beispiel 60°C, sind. Wenn die Antwort auf Schritt 373 bejahend ist (JA), das heißt, wenn die momentane Motortemperatur größer als oder gleich dem vorgegebenen Temperaturwert (z.B. 60°C) ist, schreitet die Routine vom Schritt 373 zum Schritt 374 fort. Im Unterschied hierzu, wenn die Antwort auf den Schritt 373 negativ ist (NEIN), wird der Schritt 373 wiederholt ausgeführt, bis die momentane Motortemperatur den vorgegebenen Temperaturwert aufgrund eines Motortemperaturanstiegs nach dem Treibstoffeinspritzbetrieb überschreitet.
  • Beim Schritt 374 wird die VTC-Phasenverzögerungssteuerung für die Variabel-Ventilstellvorrichtung 13 (die VTC-Vorrichtung) derart ausgeführt, dass die tatsächliche VTC-Phase (das heißt, die tatsächliche Ansaugventilschließzeit IVC) in Richtung einer Phase verzögert wird, die für den normalen Motorbetrieb des Motors 1 geeignet ist. Nach dem Schritt 374 tritt der Schritt 375 auf.
  • Beim Schritt 375 wird eine Überprüfung ausgeführt, um zu bestimmen, ob die momentane VTC-Phase (d.h. die tatsächliche Ansaugventilschließzeit IVC) näher an die gewünschte Phase bzw. Sollphase (die gewünschte Zeitsteuerung), die für einen normalen Motorbetrieb geeignet ist und die auf der Basis der aktualisierten Informationsdaten der Motorgeschwindigkeit Ne und der Motorlast APS bestimmt wird, mittels der Regelung bzw. Rückkoppelsteuerung für die VTC-Phase herangebracht worden ist. Auf diese Art und Weise wird durch den Schritt 375 die zwischenliegende VTC-Phasensteuerung, die für den normalen Motorbetrieb geeignet ist, innerhalb eines zwischenliegenden Phasenwinkelbereichs ausgeführt, der gegenüber der maximalen phasenverzögerten VTC-Phase in der Phase vorgestellt ist und gegenüber der maximalen phasenvorgestellten VTC-Phase verzögert ist.
  • Gemäß der Steuerroutine von 11 wird nur während der frühen Stufe (vgl. die Zeitdauer ta – tb in 9) des Motoranwerfens bzw. Motorkurbelns die Ansaugventilschließzeit IVC ge genüber BDC verzögert und danach wird die Ansaugventilschließzeit IVC auf einen Zeitwert in der Nähe von BDC derart eingestellt (in der Phase vorgestellt), dass der Motor 1 mit einem hohen, effektiven Kompressionsverhältnismodus arbeitet. Danach, sofort, wenn die Motorgeschwindigkeit Ne den zweiten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert, zum Beispiel 500 rpm, erreicht und überschreitet, bestimmt der Prozessor der ECU 6, dass der Motorstartbetrieb abgeschlossen worden ist. Nach der Beendigung des Motorstartbetriebs, anders ausgedrückt nach der Beendigung des Motorwarmlaufs, wird die Ansaugventilschließzeit IVC um einen vorgegebenen Phasenwinkel Δ (entsprechend einer Phasendifferenz zwischen der tatsächlichen Ansaugventilschließzeit IVC und ihrem gewünschten Wert) gegenüber BDC verzögert. Um das effektive Kompressionsverhältnis nach der Beendigung des Motorstartbetriebs in dem Fall des Viertaktkompressionszündungsmotors geeignet absenken zu können, kann die Ansaugventilschließzeit IVC von BDC aus phasenvorgestellt sein.
  • In dem Motorstoppzustand, wie angenommen werden kann, gibt es zwei Fälle, nämlich einen Fall, dass die Ansaugventilschließzeit IVC (VTC-Phase) bereits auf eine maximale, phasenverzögerte Zeit in dem Motorstoppzustand gesetzt worden ist, und den anderen Fall, dass die Ansaugventilschließzeit IVC (VTC-Phase) auf eine maximal phasenverzögerte Zeit gleichzeitig mit dem Einschaltbetrieb des Zündschalters gesteuert worden ist. Deshalb wird in dem Fall, dass die Ansaugventilschließzeit IVC (VTC-Phase) auf die maximale, phasenverzögerte Zeit gleichzeitig mit dem Zündschalter-Einschaltbetrieb gesteuert werden muss, durch die Schritte 365 und 367 die momentane Ansaugventilschließzeit IVC (oder die tatsächliche IVC bzw. Ist-IVC) auf der Basis des Sensorsignals von dem Nockenwellensensor 16 detektiert oder bestimmt und dann wird eine Phasenwinkeldifferenz (eine Abweichung oder ein Fehlersignal) zwischen der detektierten, tatsächlichen Ansaugventilschließzeit IVC und dem gewünschten Sollwert (z.B. der maximalen, phasenverzögerten Zeit) bestimmt. Um die Phasenwinkeldifferenz auf Null einzustellen, wird die VTC-Phasensteuerung (IVC-Steuerung) durchgeführt. Im Gegensatz hierzu wird in dem Fall, dass die Ansaugventilschließzeit IVC (VTC-Phase) bereits auf eine maximale, phasenverzögerte Zeit bei dem Motorstoppzustand gesetzt worden ist, fließt die Routine von 11 vom Schritt 362 (nur die Vergleichsüberprüfung für die momentane VTC-Phase (die momentane IVC) bezüglich dem ersten, vorgegebenen Phasenwinkel) durch den Schritt 363 (Anlassererregungsbetrieb) schnell zum Schritt 368 und umgeht die Schritte 365 und 367.
  • In dem VTC-Steuersystem der Startdauer von 11 werden nach dem Schritt 371 (dem Kraftstoffeinspritzstartschritt) sowohl (i) die erste Überprüfung nach einem Motorgeschwindigkeitsanstieg über den zweiten vorgegebenen Wert (z.B. 500 rpm) als auch (ii) die zweite Überprüfung nach einem Motortemperaturanstieg über den vorgegebenen Temperaturwert (z.B. 60°C) ausgeführt. Stattdessen kann nur die erste Überprüfung ausgeführt werden, ohne dass die zweite Überprüfung ausgeführt wird. In diesem Fall schreitet die Routine sofort, wenn ein Motorgeschwindigkeitsanstieg über den zweiten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert detektiert wird, vom Schritt 372 schnell zum Schritt 374 ohne Ausführung einer Überprüfung bezüglich des Motortemperaturanstiegs derart fort, dass die tatsächliche Ansaugventilschließzeit IVC um den vorgegebenen Phasenwinkel Δ, der der Phasendifferenz zwischen der tatsächlichen Ansaugventilschließzeit IVC und dem gewünschten Wert entspricht, entsprechend dem zwischenliegenden VTC-Phasenwinkel, der für einen normalen Motorbetrieb geeignet ist, schnell verzögert werden kann. Das liegt daran, dass im Fall von Motorgeschwindigkeiten über dem zweiten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert (z.B. 500 rpm) während der letzten Stufe des Motorstartens die Menge der Wärme, die durch die Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffs erzeugt wird, dazu neigt, größer zu sein als die Wärmemenge, die von der Zylinderwand abgestrahlt wird, auch bei einer vergleichsweise niedrigen Motortemperaturbedingung, und dass damit eine stabile Verbrennung sichergestellt werden kann.
  • Sobald der Prozessor der ECU 6 auf der Basis nur der Überprüfung des Motorgeschwindigkeitsanstiegs über den zweiten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert (500 rpm) bestimmt, dass ein stabiler Verbrennungszustand erreicht und erhalten worden ist, schreitet die Routine zum Schritt 375 fort, um eine zwischenliegende VTC-Phasensteuerung auszulösen, die für einen normalen Motorbetrieb geeignet ist.
  • Im Fall, dass die Ansaugventilschließzeit IVC nicht auf eine maximale phasenverzögerte Zeit in dem Motorstoppzustand durch den Schritt 365 der Steuerroutine von 11 gesetzt worden ist, wird die VTC-phasenverzögerte Steuerung, anders ausgedrückt, die IVC-Phasensteuerung, auf eine maximale, phasenverzögerte Zeit ausgeführt. Wie vorstehend erläutert worden ist, ändert sich die Luftmenge, die in den Zylinder geladen wird, in Abhängigkeit von der Ansaugventilschließzeit IVC. Deshalb muss unter voller Berücksichtigung des Luftkraftstoff-Gemischverhältnisses (A/F) die Kraftstoffeinspritzmenge in Antwort auf die VTC-Phasenänderung (d.h., die IVC-Phasenänderung) geändert werden. Tatsächlich wird die Masse des Kraftstoffs, der von dem Kraftstoffeinspritzventil 4 eingespritzt wird, in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren gesteuert oder geändert, das heißt, der Größe Qa der Luft, die in den Motorzylinder eintritt und die durch den Luftdurchflusssensor 17 gemessen wird, den Gaspedalbetätigungswert APS und die Motorgeschwindigkeit Ne, die durch den Kurbelwinkelsensor 5 detektiert wird. Zusätzlich zu den zuvor erwähnten Sensorsignalen kann der Zustand des EGR-Ventils 19 (d.h. die EGR-Ventilöffnung) und der Turboladerzustand (z.B. der Ladedruck) des Turboladers 18 zum Bestimmen der Masse des eingespritzten Kraftstoffs und der Einspritzzeit bevorzugt berücksichtigt werden. Natürlich ist es in dem Fall des Auftretens einer Änderung der VTC-Phase, das heißt, einer Änderung der Ansaugventilöffnungszeit IVO und auch einer Änderung der Ansaugventilschließzeit IVC, notwendig, die Kraftstoffeinspritzzeit und auch die Kraftstoffeinspritzmenge geeignet zu ändern. Aus den vorstehend erläuterten Gründen ist der Sensorsignaleingang von dem Nockenwellensensor 16 in die Eingangsschnittstelle der ECU 6 wichtig für die Ausführungsform der VTC-Phasensteuerung (d.h. der IVC-Phasensteuerung) und auch für die Ausführung der elektronischen Kraftstoffeinspritzsteuerung. Zum Beispiel ist in dem Fall einer Eintakteinspritzung des Dieselmotors ein Kraftstoffeinspritzmuster in einen Voreinspritzbereich, einen Haupteinspritzbereich, einen Danacheinspritzbereich und einen Nacheinspritzbereich unterteilt. Das Kraftstoffeinspritzmuster ändert sich in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen. Im Schritte 371 des Flussdiagramms, das in 11 gezeigt ist, ist das Kraftstoffeinspritzmuster als eine Funktion der Ansaugventilschließzeit IVC gegeben. Unter Verwendung der vorgegebenen oder vorher programmierten Funktion, die repräsentativ für die Beziehung zwischen dem Kraftstoffeinspritzmuster und der Ansaugventilschließzeit IVC ist, kann eine Änderung der Ansaugventilschließzeit IVC im wesentlichen als eine Änderung des Kraftstoffeinspritzmusters wiedergegeben werden (das eine Kraftstoffeinspritzmenge und die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen enthält).
  • Anstelle des Ausführens von (i) einer Überprüfung bezüglich der Notwendigkeit einer VTC-Phasenverzögerung und von (ii) einer VTC-Phasenverzögerungssteuerung (vgl. den Fluss vom Schritt 361 über die Schritte 362 und 364 zum Schritt 365 in 11) während der frühen Stufe der Motorstartdauer kann die Steuerroutine, wie in 11 gezeigt ist, etwas modifiziert sein, sodass die VTC-Phasensteuerung (d.h., die IVC-Steuerung) auf eine gewünschte Phase (d.h. eine gewünschte Wartezeit, die für die frühe Stufe des Motoranwerfens geeignet ist) für jeden Übergang in einen Motorstoppzustand ausgeführt werden. In diesem Fall ist es möglich, die Ansaugventilschließzeit IVC auf eine gewünschte Wartezeit bzw. auf ein gewünschtes Wartetiming leicht einzustellen, die von der BDC für jeden Übergang in einen Motorstoppzustand entfernt ist, indem der Schritt 365 von 11 leicht modifiziert wird. Genauer wird in dem modifizierten Schritt 365 ein Steuerbefehlssignal (oder ein Treibersignal oder ein elektrisches Signal) an das Stellglied (oder die elektrisch gesteuerte Stellgliedeinrichtung) der VTC-Vorrichtung während der frühen Stufe der Motorstoppdauer derart angelegt, dass die Ansaugventilschließzeit IVC auf die gewünschte Wartezeit, die von BDC entfernt ist, gesteuert oder eingestellt werden kann, das heißt, auf den gewünschten Phasenänderungszustand, der gegenüber BDC merklich phasenverzögert oder phasenvorauseilend ist. Nach der Beendigung der IVC-Phaseneinstellung auf die gewünschte Wartezeit in der letzten Stufe der Motorstoppdauer wird ein Motorstoppsignal ausgegeben. Durch die Verwendung des modifizierten Schritts 365 ist es möglich, die IVC-Phaseneinstellung auf die gewünschte Wartezeit, die von dem BDC entfernt ist, während der Motorstoppdauer effektiv zu erreichen, und nicht während der Motorstartzeit. Dies beseitigt (i) eine Überprüfung bezüglich der momentanen VTC-Phase und (ii) eine VTC-Phasenverzögerungssteuerung während der frühen Stufe der Motorstartdauer. Dies trägt zu einer verkürzten Motorstartzeit bei.
  • Die Verbrennungsstabilität des Motors 1 wird durch verschiedene Steuerparameter beeinflusst, nämlich die Motortemperatur, die Kraftstoffeigenschaften (zum Beispiel den Cetanwert), die Ansauglufttemperatur (Ladelufttemperatur), das verbleibende Gasverhältnis, die EGR-Rate, den Ladedruck und Ähnliches. In dem Motorsteuersystem des Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform wird es bevorzugt, dass eine Vielzahl von Steuerparametern, die direkt an der Verbrennungsstabilität teilnehmen, detektiert werden und dass die Ansaugventilschließzeit IVC gesteuert wird, indem vollständig die detektierten Steuerparameter berücksichtigt werden. Als Steuerparameter, die direkt an der Verbrennungsstabilität teilnehmen, sind die nachfolgenden Parameter beispielhaft:
    • (1) Innenzylinderdruck;
    • (2) Vibrationen des Zylinderkopfs, die durch Gasvibrationen des gesteuerten oder ungesteuerten Verbrennens verursacht werden;
    • (3) Drehgeschwindigkeitsschwankungen der Kurbelwelle;
    • (4) Ionenstrom, der durch die Verbrennung auftritt; und
    • (5) Emissionsintensität der Flamme.
  • Ein Schwellenwert für jeden der vorstehend erwähnten Steuerparameter, der für die Motorgeschwindigkeit und die Motorlast nach dem Motorwarmlaufen geeignet ist, wird experimentell gemessen und im vorhinein bestimmt. Somit ist es möglich, auf der Basis des Vergleichsergebnisses des detektierenden Wertes des Steuerparameters mit seinem Schwellenwert zu bestimmen, ob ein stabiler Verbrennungszustand erreicht worden ist. Auf der Basis eines solchen Entscheidungsergebnisses, das einen stabilen/instabilen Verbrennungszustands betrifft, ist es möglich, eine erzwungene Phasenvorstellung der Ansaugventilschließzeit IVC während der Startdauer zu verhindern, wodurch die Ansaugventilschließzeit IVC für die Zeitsteuerung in der phasenverzögerten Richtung ermöglicht wird. Zu dieser Zeit ist es möglich, experimentell den Schwellenwert jedes der Steuerparameter in dem VTC-Phasenvorstellzustand mit einem Referenzmotor im vorhinein zu messen und zu bestimmen. Die Schwellenwerte für diese Steuerparameter können für eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerung und eine Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung in Echtzeit verwendet werden.
  • Es wird nun auf 12 Bezug genommen, in der eine Explosionsansicht der elektronisch gesteuerten, hydraulisch betriebenen VTC-Vorrichtung vom Rotationsschaufeltyp gezeigt ist, die die VTC-Phasenverzögerungssteuerung der Schritte 365 und 374 und die VTC-Phasenvorstellsteuerung des Schritts 369 ausführen kann. Wie aus der Explosionsansicht von 12 ersichtlich ist, ist ein hydraulisch betriebener Flügelradkörper 22 einer Vierblattflügelradeinheit 105 fest an dem Wellenende einer Ansaugnockenwelle 200, die die Ansaugnocke 11 hat, mittels eines Zentralbolzens (oder eines Flügelradbefestigungsbolzens) 21 verbunden oder daran verschraubt. Die Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 ist mit einem Zahnkranz bzw. Zahnrad 103 ausgebildet, das als Drehteil dient, welches durch die Motorkurbelwelle über eine Zeitsteuerungskette 131 (vgl. 14A) angetrieben wird. Die Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 ist fest mit einem im wesentlichen zylindrischen, Hydraulikgehäuse 23 verbunden, das einstückig mit vier Unterteilungswandabschnitten (einfach vier Vorsprünge) ausgebildet ist, die jeweils radial nach innen von dem Innenumfang des zylindrischen Gehäuses vorspringen und einstückig mit dem Innenumfang des zylindrischen Gehäuses ausgebildet sind. Der Flügelradkörper 22 ist betriebsmäßig in das Hydraulikgehäuse 23 aufgenommen. Das Vorderende des Flügelradkörpers 22 ist hermetisch in einer fluiddichten Art durch die Vorderabdeckung 24 abgedeckt. Der Flügelradkörper 22 ist einstückig mit vier Flügeln bzw. Schaufeln oder Blättern ausgebildet. Das Anlegen eines Hydraulikdrucks auf eine Seitenwand jedes der vier Flügel verursacht eine relative Drehbewegung des Flügelradkörpers 22 zu dem Gehäuse 23, woraus eine Phasendifferenz (eine Änderung der Relativphase) zwischen dem Flügelradkörper 22 und dem Gehäuse 23 resultiert. Es ist somit möglich, die Ansaugventilschließzeit IVC während des Betriebs des Motors 1 durch Steuern der Phasendifferenz zwischen dem Flügelradkörper 22 und dem Gehäuse 23 zu ändern. Im Fall der elektronisch gesteuerten, hydraulisch betriebenen VTC-Vorrichtung vom Drehflügeltyp, die in 12 gezeigt ist, ändert sich die Ansaugventilöffnungszeit IVO gleichzeitig mit einer Änderung der Ansaugventilschließzeit IVC.
  • Wie deutlich in 12 gezeigt ist, sind zwei Reihen von Rückstellfedern (Vorspanneinrichtungen) 25, 25 zwischen einer Seitenwandoberfläche jedes der Flügel und einer Anschlagoberfläche jeder der Unterteilungswandabschnitte des Gehäuses 23 angeordnet. Insgesamt sind acht Rückstellfedern 25 in dem Gehäuse 23 angeordnet. Die Federkräfte der Rückstellfedern 25 spannen den Flügelradkörper 22 permanent vor, um eine relative Drehbewegung des Flügelradkörpers 22 gegenüber dem Gehäuse 23 in Richtung des Uhrzeigersinns zu verursachen, das heißt, in einer Phasenvorstellrichtung der Nockenwelle 200. In Alternative können die Rückstellfedern 25 in einem Gehäuse 23 derart angeordnet sein, dass Federkräfte der Rückstellfedern permanent den Flügelradkörper 22 derart vorspannen, dass eine relative Drehbewegung des Flügelradkörpers 22 gegenüber dem Gehäuse 23 in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn verursacht wird, das heißt, in einer phasenverzögerten Richtung der Nockenwelle 200. Die Vorderabdeckung 24 ist an dem Gehäuse 23 mittels Befestigungsbolzen 117 gesichert oder damit fest verbunden. Obwohl es nicht eindeutig in 12 gezeigt ist, ist die Vorderabdeckung 24 mit einer Luftauslassöffnung 128 ausgebildet. Wie weiter unten mit Bezug auf 14A–14C beschrieben wird, wird, um eine Drehbewegung jedes der Flügel des Flügelradkörpers 22 relativ zum Gehäuse 23 für die Phasenvorauseilung zu erzeugen, Arbeitsfluid (Hydrauliköl) einer phasenvorstellenden Hydraulikkammer 30 mit variablem Volumen durch eine Phasenvorstellhydraulikleitung 32 und eine Phasenvorstellölöffnung 106 zugeführt. Im Unterschied hierzu wird zum Zwecke der Phasenverzögerung Arbeitsfluid (Hydrauliköl) einer Phasenverzögerungshydraulikkammer 31 über eine Phasenverzögerungshydraulikleitung 33 und eine Phasenverzögerungsölöffnung 107 zugeführt. Die vier Flügelradblätter des Flügelradkörpers 22 und des Gehäuses 23 arbeiten miteinander zusammen, um vier Phasenverzögerungskammern 31 mit variablem Volumen und vier Phasenvorstellkammern 30 mit variablem Volumen abzugrenzen. In der gezeigten Ausführungsform sind die zwei Federreihen (25, 25) in der zugehörigen bzw. verbundenen Phasenvorstellkammer 30 angeordnet.
  • Die Phasenvorstellhydraulikleitung 32 und die Phasenverzögerungshydraulikleitung 33 sind in der Ansaugnockenwelle 200, die in 12 gezeigt ist, ausgebildet oder darin definiert. Das Arbeitsfluid, das von der Motorölpumpe entladen wird, die für Schmierölzuführung in den Motor vorgesehen ist, oder Arbeitsfluid, das von einer separaten, elektromotorisch angetriebenen Hydraulikölpumpe 302 entladen wird, wird durch eine Phasenvorstell-Öllieferrille 35 und eine Phasenverzögerungs-Öllieferrille 34 der Hydraulikleitung 32 bzw. der Hydraulikleitung 33 zugeführt. Die Phasenvorstell-Öllieferrille 35 und die Phasenverzögerungs-Öllieferrille 34 befinden sich in einem Nockenzapfenlagerabschnitt 108. Das Wellenende der Ansaugnockenwelle 200 hat einen buchsenförmigen Schraubengewindeabschnitt 118, in den der Zentralbolzen 21 eingeschraubt wird. Der Arbeitsfluidfluss des zuvor erwähnten Hydraulikkreises für die hydraulisch betriebene VTC-Vorrichtung vom Drehflügeltyp wird durch ein Ölsteuerventil 39 gesteuert, dessen Betrieb nachfolgend mit Bezug auf 13A–13C beschrieben wird. Ein Ölsteuerventil 39 umfasst einen Elektromagneten 40, einen Anker 41 und eine Ankervorpannfeder 42. In 13A–13C ist ein Anschluss, der mit "A" bezeichnet ist, mit einer Phasenvorstellhydraulikleitung 32 verbunden, wohingegen ein Anschluss, der mit "B" bezeichnet ist, mit einer Phasenverzögerungshydraulikleitung 33 verbunden ist. Die Axialposition des Elektromagneten 40 wird in Antwort auf ein Steuersignal (oder ein Antriebssignal) gesteuert, das von der Ausgangsschnittstelle (oder der Antriebsschaltung) der ECU 6 an den Elektromagneten angelegt wird. Das heißt, dass der Elektromagnet 40 als ein Stellglied (eine Antriebskraftquelle für eine elektrisch gesteuerte Stellgliedeinrichtung) für die hydraulisch betriebene VTC-Vorrichtung vom Flügelradtyp dient.
  • Wie in 13A gezeigt ist, wird, wenn der Elektromagnet 40 nicht erregt wird (AUS) und somit der Anker 41 in seiner federbelasteten Position durch die Federkraft der Ankervorspannfeder 42 gehalten wird, der Hydraulikdruck in einer Phasenvorstellhydraulikleitung 32 hoch, während der Hydraulikdruck in der Phasenverzögerungshydraulikleitung 33 niedrig wird. Im Ergebnis davon bewegt sich der Flügelradkörper 22 in der Phasenvorstellichtung und dann wird der Flügelradkörper 22 in einer Winkelposition entsprechend der maximalen Phasenvorstell-VTC-Phase gehalten, anders ausgedrückt, der maximalen Phasenvorstellansaugventilschließzeit, die im Wesentlichen dem BDC (das heißt, IVC = BDC) entspricht. Der Phasenvorstellzustand (IVC = BDC) der VTC-Vorrichtung, der durch die Feder belastete Axialposition des Ankers 41 erzeugt wird, entspricht einem Betriebsmodus, der für das Starten und die Warmlaufzeit des Motors 1 wichtig ist. Auch in der Gegenwart eines Fehlers bzw. Ausfalls des Motorsteuersystems, zum Beispiel eines Steuersignalleitungsausfalls, ist es möglich, den Motor 1 durch den Phasenvorstellzustand (IVC = BDC) der VTC-Vorrichtung sicher zu starten, der durch die Feder belastete Axialposition (den stromlosen Zustand) des Ankers 41 erzeugt wird.
  • Wie in 13B gezeigt ist, wird, wenn sich der Anker 41 axial nach links gegen die Federkraft der Ankervorspannfeder 42 bei erregtem Elektromagneten 40 (EIN) bewegt und dann der Anker 41 in der Ankerposition ganz links (vgl. 13B) gehalten wird, der Hydraulikdruck in der Phasenvorstellhydraulikleitung 32 niedrig, während der Hydraulikdruck in der Phasenverzögerungshydraulikleitung 33 hoch wird. Im Ergebnis davon bewegt sich der Flügelradkörper 22 in der Phasenverzögerungsrichtung und dann wird der Flügelradkörper 22 in einer Winkelposition entsprechend der maximalen, phasenverzögerten VTC-Phase gehalten, anders ausgedrückt in der maximalen, phasenverzögerten Ansaugventilschließzeit, die gegenüber dem BDC verzögert ist und von dem BDC entfernt ist.
  • Wie in 13C gezeigt ist, werden, wenn der Anker 41 in einer spezifizierten, zwischenliegenden Ankerposition gehalten wird, die Phasenvorstellhydraulikleitung 32 und die Phasenverzögerungshydraulikleitung 33 durch die beiden Anschläge des Ankers 41 blockiert. Der Hydraulikdruck in der Phasenvorstellhydraulikkammer 30 mit variablem Volumen und der Hydraulikdruck in der Phasenverzögerungshydraulikkammer 31 mit variablem Volumen werden konstant gehalten. Das heißt, dass die VTC-Vorrichtung in ihrem Druckhaltemodus gehalten wird. Als Ergebnis kann die relative Position des Flügelradkörpers 22 zu dem Gehäuse 23 in einer gewünschten Winkelposition gehalten werden, anders ausgedrückt in einer Gleichgewichtsposition des Drehmoments, das auf den Flügelradkörper 22 aufgrund der Federkraft jeder der Rückstellfedern 25 wirkt, und des Drehmoments, das auf den Flügelradkörper 22 aufgrund des Differenzdrucks zwischen der Phasenvorstellhydraulikkammer 30 und der Phasenverzögerungshydraulikkammer 31 wirkt, die auf beiden Seiten jedes der Flügel definiert sind. Durch ein geeignetes Steuern der Axialposition des Ankers 41 ist es deshalb möglich, die Ansaugventilschließzeit IVC auf einen beliebigen Zeitwert zwischen der maximal phasenverzögerten Zeit und der maximalen Phasenvorstellzeit zu halten. Die Ankerpositionssteuerung wird durch die ECU 6 mittels einer Rückkoppelsteuerung (Regelung) auf der Basis des Sensorsignals von dem Nockenwellensensor 16 ausgeführt. Wie vorstehend erläutert wurde, wird während des Motoranwerfens, insbesondere während der frühen Stufe (vgl. Zeitdauer ta – tb in 9) des Anwerfens, die Ansaugventilschließzeit IVC auf die maximal phasenverzögerte Zeit entsprechend der Ankerposition ganz rechts gesteuert, die in 13A gezeigt ist. Dies ergibt eine reduzierte Kompressionsarbeit, die erhöhte Anwerfgeschwindigkeit bzw. Kurbelgeschwindigkeit und die Leichtigkeit des Motorstarts. Aufgrund der reduzierten Kompressionsarbeit ist es möglich, den Motor leicht zu kurbeln, trotzdem der an den Anlasser 7 angelegte, elektrische Strom auf einen vergleichsweise niedrigen Wert gesetzt ist. Dies beseitigt die Notwendigkeit für einen Motoranlasser mit einer hohen Drehmomentkapazität.
  • Wie vorstehend erläutert wurde, kann mittels der Axialpositionssteuerung des Ankerkörpers 41, anders ausgedrückt mittels der momentanen Steuerung des Elektromagneten 40, wie aus den Phasenänderungscharakteristikkurven von 10 ersichtlich ist, die Ansaugventilschließzeit IVC auf einen beliebigen Zeitwert gesteuert werden, der von der maximal phasenvorgestellten Zeit, die im wesentlichen dem BDC entspricht, zu der maximal phasenverzögerten Zeit reicht, die um ungefähr 40° des Kurbelwinkels gegenüber BDC verzögert ist. Die Ansaugventilöffnungszeit IVO variiert gleichzeitig mit einer Änderung der Ansaugventilschließzeit IVC (vgl. die Ansaugventilphasenänderungscharakteristikkurven von 19). Wird die Ansaugventilschließzeit IVC näher an BDC angenähert, ergibt sich ein Anstieg des effektiven Kompressionsverhältnisses, wodurch die Startfähigkeit des Motors 1 verbessert wird.
  • Zusätzlich wird während der Anwerfdauer bzw. Kurbeldauer die Ansaugventilschließzeit IVC merklich gegenüber BDC phasenverzögert und als ein Ergebnis wird die Kompressionsarbeit effektiv reduziert und tritt eine Kurbelgeschwindigkeitserhöhung auf, wodurch eine verbesserte Startfähigkeit sichergestellt wird. Nach dem Beenden des Motoraufwärmens wird das effektive Kompressionsverhältnis durch ein geringfügiges Verzögern der Ansaugventilschließzeit IVC gegenüber BDC abgesenkt, wodurch eine Kraftstoffverbrauchsrate nach dem Motorstart effektiv reduziert wird. Zusätzlich wird aufgrund des abgesenkten, effektiven Kompressionsverhältnisses ein zu starker Anstieg der Verbrennungstemperatur effektiv unterdrückt, wodurch NOx(Stickstoffoxid)-Emissionen reduziert werden.
  • Wieder gemäß 12 hat eines der vier Flügelradblätter des Flügelradkörpers 22 eine axiale Bohrung, die beweglich bzw. gleitend darin einen hydraulischen Sperrkolben 110 aufnimmt. Der Kolben 110 ist derart angeordnet, dass er selektiv in einen Sitz 111 (der eine Sperrkolbenöffnung hat) der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen eingreift oder draus ausrückt. Bei einem Kolben 110 in Passeingriff mit dem Sitz 111 ist der Flügelradkörper 22 mit der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 derart gekoppelt, dass sich der Flügelradkörper 22 zusammen mit der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 während des Betriebs dreht. Zum Beispiel wird, wenn der Hydraulikdruck, der auf den Flügelradkörper 22 einwirkt, aufgrund eines Ausfalls in einer separaten, elektromotorisch betriebenen Hydraulikölpumpe 302 während einer Startdauer unzureichend ist, der Sperrkolben 110 in Eingriff mit dem Sitz 111 der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 gebracht, wodurch die Drehbewegung (freie Drehung) des Flügelradkörpers 22 relativ zum zylindrischen Gehäuse 23 eingeschränkt wird und folglich verhindert wird, dass sich die Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle dreht.
  • Wie am besten aus 14A ersichtlich ist, ist die Position des Einpasseingriffs des Kolbens 110 in den Sitz 111 derart festgelegt oder ausgelegt, dass die maximale phasenvorstellende VTC-Phase bereitgestellt wird, oder anders ausgedrückt, dass die maximale Phasenvorstell-Ansaugventilschließzeit bereitgestellt wird, die im wesentlichen dem BDC (d.h. IVC = BDC) entspricht. Wenn der Motor 1 mit dem Drehen startet und somit der Hydraulikdruck, der auf dem Flügelradkörper 22 einwirkt, hoch wird, bewegt sich der Kolben 110 gegen die Federkraft einer Kolbenrückstellfeder 112 in einer Richtung, die den Kolben 110 aus dem Sitz 111 freigibt, unter dem Druck des Arbeitsfluids, das über die Phasenvorstellölöffnung 106 und die Phasenverzögerungsölöffnung 107 zugeführt wird. Im Ergebnis wird der Flügelradkörper 22 von der Nockenwellenzeitsteue rungsscheibe 14 entkoppelt, wodurch der Flügelradkörper 22 hydraulisch gesteuert werden kann.
  • Wie in 12 gezeigt ist, wird es zusätzlich zu den Rückstellfedern 25 bevorzugt, weiterhin eine Torsionsspulenfeder 120 zwischen dem Flügelradkörper 22 und der Vorderabdeckung 24 vorzusehen. Es besteht kein Risiko der Störung zwischen jeder der Rückstellfedern 25 und der Torsionsschraubenfeder 120, da die Einbauposition jeder Rückstellfeder 25, die in dem Gehäuse 23 angeordnet ist, sich von der Einbauposition der Torsionsschraubenfeder 120 unterscheidet. Eine Kombination aus Rückstellfedern 25 und Torsionsschraubenfeder 120 realisiert einen großen Wert der Federvorspannung, die permanent den Flügelradkörper 22 in einer Richtung im Uhrzeigersinn vorspannt. Genauer, wie aus der Explosionsansicht von 12 gut ersichtlich ist, passt das längsseitige Hakenende der Torsionsschraubenfeder 120 in ein Torsionsfederhakeneinsetzloch 122, das in der Vorderabdeckung 24 ausgebohrt ist, wohingegen das linksseitige Hakenende der Torsionsschraubenfeder 120 in ein Torsionsfederhakeneinsetzloch 121 passt, das in dem Flügelradkörper 22 gebohrt ist. In der gleichen Art und Weise wie die Rückstellfedern 25 spannt eine Federkraft der Torsionsschraubenfeder 120 permanent den Flügelradkörper 22 vor, um eine Relativdrehungsbewegung des Flügelradkörpers 22 zu dem Gehäuse 23 in einer Richtung im Uhrzeigersinn zu verursachen, das heißt, in einer Phasenvorstellrichtung der Nockenwelle 200.
  • In 12 ist ein Teil, das durch ein Bezugszeichen 104 bezeichnet ist, ein Positionierstift, der in einer Positioniervorrichtung zum Zwecke des Positionierens zwischen dem Gehäuse 23 und der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 enthalten ist, wenn diese Komponententeile mittels Schrauben bzw. Bolzen 117 zusammengebaut sind. Die Positioniereinrichtung ist wirksam beim einfachen Bestimmen der spezifizierten Winkelposition des Gehäuses 23 relativ zu der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 oder anders ausgedrückt 14 oder anders ausgedrückt der spezifizierten Winkelposition des Sperrkolbens 110, der in der Axialbohrung des Flügelradkörpers gleitend aufgenommen ist, der umfangsmäßig in dem Gehäuse 23 innerhalb Begrenzungen relativ zu dem Sperrkolbenloch des Sitzes 111 beweglich ist, wenn die beiden Komponententeile zusammengebaut werden.
  • Gemäß 14A wird das Hydraulikgehäuse 23 durch die Motorkurbelwelle über eine Kurbelwellenzeitsteuerungsscheibe 132 und eine Zeitsteuerungskette 131 angetrieben. In dem Fall des Viertaktmotors wird das Gehäuse 23 durch die Kurbelwelle bei der Hälfte der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 2 angetrieben. In dem Fall des Zweitaktmotors wird das Gehäuse 23 durch die Kurbelwelle mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit wie die Kurbelwelle 2 angetrieben. Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird das Arbeitsfluid der Phasenvorstellhydraulikkammer 30 durch die Phasenvorstellhydraulikleitung 32 zugeführt, wohingegen das Arbeitsfluid der Phasenverzögerungshydraulikkammer 31 mit variablem Volumen durch die Phasenverzögerungshydraulikleitung 33 zugeführt wird. Wenn der Hydraulikdruck in der Phasenvorstellhydraulikkammer 30 gleich ist oder höher als der Druck in der Phasenverzögerungshydraulikkammer 31, wird die Phasenvorstellhydraulikkammer 30 mit einem Arbeitsfluid (Hydrauliköl) gefüllt. Bei diesen Zuständen wird der Flügelradkörper 22 in seinen maximalen Phasenvorstellzustand (die maximale Phasenvorstellwinkelposition), die in 14B gezeigt ist, versetzt. Der Ventilöffnungsbetrieb und der Ventilschließbetrieb des Ansaugventils 9 werden bei der frühesten Zeit bezüglich eines Drehwinkels der Nockenwellenzeitsteuerungsscheibe 14 ausgeführt, oder anders ausgedrückt bezüglich eines Kurbelwinkels. Das heißt, dass die Ansaugventilschließzeit IVC und die Ansaugventilöffnungszeit IVO beide auf ihre maximalen Phasenvorstellzeiten gesetzt werden. Wenn es eine Anwendung des Hydraulikdrucks sowohl auf die Phasenvorstellhydraulikkammer 30 als auch auf die Phasenverzögerungshydrau likkammer 31 gibt, wird die VTC-Phase (Ansaugventilschließzeit IVC und Ansaugventilöffnungszeit IVO) automatisch auf eine Phase, die dem maximalen Phasenvorstellzustand entspricht, der in 14B gezeigt ist, durch die Federkräfte gesteuert, die von den Federn 25 erzeugt werden.
  • Im Unterschied hierzu wird, wenn der Hydraulikdruck in der Phasenverzögerungshydraulikkammer 31 höher als der Druck in der Phasenvorstellhydraulikkammer 30 ist, die Phasenverzögerungshydraulikkammer 31 mit Arbeitsfluid gefüllt. Bei diesen Bedingungen wird der Flügelradkörper 22 in seinen maximal phasenverzögerten Zustand (die maximale Phasenverzögerungswinkelposition), die in 14C gezeigt ist, versetzt. Der Ventilöffnungsbetrieb und der Ventilschließbetrieb des Ansaugventils 9 werden bei der spätesten Zeit bezüglich eines Kurbelwinkels ausgeführt. Das heißt, dass die Ansaugventilschließzeit IVC und die Ansaugventilöffnungszeit IVO beide auf ihre maximal phasenverzögerten Zeiten gesetzt werden.
  • Wie vorstehend erläutert wurde, ist es mittels den Federn 25 möglich, die in den jeweiligen Phasenvorstellkammern 30 angeordnet sind, die Ansaugventilschließzeit IVC auf eine maximale Phasenvorstellzeit (d.h. IVC = BDC), die in 14B gezeigt ist, durch die Federkräfte, die von den Federn 25 erzeugt werden, unter einem bestimmten Zustand zu setzen, in dem es ein Anlegen des Hydraulikdrucks weder an die Phasenvorstellkammer 30 noch an die Phasenverzögerungshydraulikkammer 31 gibt. In der VTC-Vorrichtung vom Drehflügeltyp sind die Rückstellfedern beispielhaft Kompressionsschraubenfedern. Anstelle der Verwendung einer Kompressionsschraubenfeder als Rückstellfeder 25 kann eine Zugschraubenfeder oder eine Blattfeder verwendet werden. Mittels einer Torsionsschraubenfeder 120, die weiterhin zusätzlich zu den Federn 25 vorgesehen ist, ist es möglich, die Ansaugventilschließzeit IVC auf eine maximale Phasenvorstellzeit (d.h. IVC = BDC) durch die Federkraft, die von der Torsionsschraubenfeder 120 erzeugt wird, bei einem bestimmten Zustand zu setzen, in dem es keine Hydraulikdruckeinwirkung auf die Phasenvorstellhydraulikkammer 30 und die Phasenverzögerungshydraulikkammer 31 gibt.
  • Im Fall der motorgetriebenen VTC-Vorrichtung vom Spiralscheibentyp, die in 2 gezeigt ist, ist es möglich, die VTC-Phase, insbesondere die Ansaugventilschließzeit IVC, auf den maximalen Phasenvorstellzustand (d.h. IVC = BDC) durch eine Federkraft zu steuern oder zu setzen, die durch eine Vorspannungseinrichtung erzeugt wird, auch wenn es keine Drehmomenteinwirkung auf das Hystereseteil 316 aufgrund es Ausfalls des Hysteresemotors 315 gibt. In diesem Fall ist die Vorspanneinrichtung an der Schraubkeilvorrichtung 320, die in 3 gezeigt ist, derart angebracht, dass eine automatische Einstellung der VTC-Phase, insbesondere der Ansaugventilschließzeit IVC, auf die Phase entsprechend dem maximalen Phasenvorstellzustand (d.h. IVC = BDC) durch die Federkraft ermöglicht wird, die durch die Vorspanneinrichtung erzeugt wird, welche an der Schraubkeilvorrichtung 320 angebracht ist, auch wenn der umkehrbare Motor 321 ausfällt. Durch die Verwendung der Vorspanneinrichtung, ist es auch im Fall des Vorhandenseins eines Ausfalls des umkehrbaren Motors 321 möglich, den Motorstartbetrieb sicher zu erreichen.
  • Gemäß der VTC-Phasensteuerung, die in 9 gezeigt ist, wird mittels der Stellvorrichtung 13 für das variable Ventil (Phasenänderungseinrichtung) die Ansaugventilschließzeit IVC gegenüber BDC während des Anwerfens (vgl. die Zeitdauer ta – tb in 9) phasenverzögert, wodurch die Kompressionsarbeit reduziert wird. Wie in 15 gezeigt ist, ist ein weiteres Verfahren für das Reduzieren der Kompressionsarbeit während des Anwerfens bzw. Kurbelns das Einstellen der Ansaugventilschließzeit IVC auf einen Zeitwert, der gegenüber BDC phasenvorauseilend ist. Wie aus einer weiteren Phasensteuercharakte ristik von 15 ersichtlich ist, wird, sobald der Motoranwerfbetrieb zu dem Zeitpunkt ta ausgelöst wird, die VTC-Phase auf eine Phase, die gegenüber BDC vorgestellt ist, gesteuert und somit wird die Ansaugventilschließzeit IVC des Ansaugventils 9 auf einen Zeitwert gesteuert, der merklich gegenüber BDC in der Phase vorgestellt ist. Nach der Zeit tb, bei der die Kurbelgeschwindigkeit damit beginnt, 400 rpm zu überschreiten, wird die Ansaugventilschließzeit IVC in Richtung von BDC in der Phase verzögert. Danach startet bei der Zeit tc die Kraftstoffeinspritzung. Danach wird bei der Zeit td, wenn die Motortemperatur Te einen vorgegebenen Temperaturwert, zum Beispiel 60 °C überschreitet, die Ansaugventilschließzeit IVC gegenüber BDC auf einen Zeitwert verzögert, der für den normalen Motorbetrieb des Motors 1 geeignet ist.
  • Als weiteres Verfahren zum Reduzieren der Kompressionsarbeit während des Anwerfens kann eine Startdauerdekompressionsvorrichtung mit einer Phasenänderungseinrichtung und einer Phasensteuereinrichtung, zum Beispiel der VTC-Vorrichtung, der VVL-Vorrichtung, der VEL-Vorrichtung oder Ähnlichem, kombiniert werden. Die Dekompressionsvorrichtung ist vorgesehen, das Ausstoßventil 10 während der Anwerfdauer konstant zu öffnen, wodurch eine Reduzierung der Kompressionsarbeit ermöglicht wird, auch wenn die Ansaugventilschließzeit IVC des Ansaugventils 9 in der Phase zu einem Zeitwert vorgestellt worden ist, der im Wesentlichen einem Phasenvorstellzustand entspricht. Zum Beispiel ist es möglich, indem das Ausstoßventil nach unten mittels eines Elektromagneten gestoßen wird, das Ausstoßventil 10 etwas zu öffnen, wodurch eine Dekompressionsfunktion realisiert wird. 16 zeigt eine Phasensteuercharakteristik, die durch ein kombiniertes System aus einer Dekompressionsvorrichtung und der Phasenänderungseinrichtung (der VTC-Vorrichtung) erhalten wird.
  • Gemäß 16 wird der Anlasser für das Motoranwerfen bei der Zeit ta bestromt (EIN). Zur gleichen Zeit wird die VTC-Phase (Ansaugventilschließzeit IVC) auf eine Phase gesteuert, die im Wesentlichen einem Phasenvorstellzustand (= BDC) entspricht und zusätzlich wird die Dekompressionsvorrichtung zum Aufrechterhalten des Ausstoßventils 10 in seinem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand (d.h. in einem Dekompressionsmodus) erregt bzw. bestromt (EIN). Die Dekompressionsvorrichtung kann vor der Zeit ta bestromt (EIN) werden. Sobald die Anwerfgeschwindigkeit beginnt, 400 rpm zum Zeitpunkt tb zu überschreiten, wird die Dekompressionsvorrichtung abgeschaltet (AUS), um den Ausstoßventildekompressionsmodus zu unterdrücken. Und somit kehrt der Betriebsmodus des Ausstoßventils 10 in seinen normalen Ventilbetriebsmodus zurück. Danach startet die Kraftstoffeinspritzung zum Zeitpunkt tc. Zum Zeitpunkt tc1 nach tc wird ein Anstieg der Kraftstoffeinspritzmenge unterdrückt oder gestoppt, sodass die Motorgeschwindigkeit Ne auf eine spezifizierte Leerlaufgeschwindigkeit von zum Beispiel 600 rpm gesteuert wird oder aufrechterhalten wird. Danach zum Warmlaufbeendigungszeitpunkt td, bei dem die Verbrennung sich stabilisiert hat, zum Beispiel, wenn die Motortemperatur Te 60 °C überschreitet, wird die VTC-Phase von der Phase, die im Wesentlichen dem Phasenvorstellzustand entspricht, in die Phasenverzögerungsrichtung (d.h. in Richtung einer Phase, die für einen normalen Motorbetrieb des Motors 1 geeignet ist) gesteuert oder verstellt. Im Fall der VTC-Phasensteuerung, die in 16 gezeigt ist, wird die VTC-Vorrichtung nur von der relativen Phasenverzögerungsposition und der relativen Phasenvorstellposition in die jeweils andere geschaltet. Das VTC-Phasensteuersystem ist einfach in den Phasensteuerkomponenten. Dies trägt zu den reduzierten Kosten der VTC-Vorrichtung bei. Zusätzlich ist es möglich in dem Fall des kombinierten Systems aus Startdauerdekompressionsvorrichtung und der Phasenänderungseinrichtung (der VTC-Vorrichtung), die Kompressionsarbeit vollständig auf Null während der Anwerfdauer und der Startdau er zu steuern oder einzustellen. Der Anwerfvorgang bzw. Ankurbelvorgang kann deshalb früh durchlaufen werden und die Motorstartzeit kann verkürzt werden, wodurch die Abgasemissionen, zum Beispiel Ruß, reduziert werden.
  • Bei Automobilen neigt die Karosserie aufgrund eines schnellen Motordrehmomentanstiegs dazu, unerwünscht zu vibrieren. Um dies zu vermeiden, wie aus der Phasensteuercharakteristik von 17 ersichtlich ist, wird die VTC-Phase zuerst auf einen Phasenverzögerungszustand (merklich verzögert gegenüber BDC) gleichzeitig mit dem Starten des Anwerfens (vgl. einen schnellen Abfall der VTC-Phase gegenüber der Zeit ta) gesteuert und danach wird die VTC-Phase allmählich moderat in Richtung einer Phase gesteuert, die einen Phasenvorstellzustand (= BDC) von der Zeit tb aus entspricht, bei der die Anwerfgeschwindigkeit bzw. Kurbelgeschwindigkeit beginnt, 400 rpm zu überschreiten. Danach startet die Kraftstoffeinspritzung bei der Zeit tc, wenn die VTC-Phase zu einer vorgegebenen Phase vorauseilt. Der Phasenvorstellbetrieb der VTC-Phase (Ansaugventilöffnungszeit IVO und auch Ansaugventilschließzeit IVC) wird bis zur Zeit tc1 fortgesetzt, was eine allmähliche Erhöhung der Luftmenge, die in den Zylinder geladen wird, ergibt. Als Folge davon, wie es aus einem allmählichen Motorgeschwindigkeitsanstieg von der Zeit tc aus in 17 ersichtlich ist, ist es möglich, einen allmählichen Anstieg der Motorleistung oder des Motordrehmoments zu realisieren. Natürlich werden gleichzeitig zu der Änderung der VTC-Phase (Zeitänderungen für IVO und IVC) die Kraftstoffeinspritzmenge und die Kraftstoffzeitsteuerung geeignet mittels der ECU 6 gesteuert. Zum Zeitpunkt td, bei dem die Motortemperatur Te den vorgegebenen Temperaturwert, zum Beispiel 60 °C, überschreitet und der Motorwarmlauf abgeschlossen und die Verbrennung stabilisiert worden ist, sperrt der Prozessor der ECU 6 die VTC-Phase dafür, in dem Phasenvorstellzustand gehalten zu werden, der im wesentlichen BDC entspricht. Von unmittelbar nach der Zeit td wird die VTC-Phase in der Phasenverzögerungsrichtung (das heißt in Richtung einer Phase, die für den normalen Motorbetrieb des Motors 1 geeignet ist) gesteuert, wodurch ein Abfall des effektiven Kompressionsverhältnisses sichergestellt wird oder anders ausgedrückt eine verbesserte Kraftstoffökonomie sichergestellt wird.
  • Bei Hybridfahrzeugen, die ein automatisches Motorstopp-Neustartsystem verwenden, das einen Innenverbrennungsmotor bei einem spezifizierten Zustand temporär automatisch stoppen kann, in dem ein Auswählerhebel eines Automatikgetriebes in seiner Neutralposition gehalten wird, die Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist, die Motorgeschwindigkeit eine Leerlaufgeschwindigkeit ist und das Bremspedal heruntergedrückt ist, und den Motor von dem Fahrzeugstillstandszustand aus automatisch wieder starten kann, wird der Motorstopp und Neustartbetrieb oft ausgeführt, auch nach der Beendigung des Motorwarmlaufs. In dem Fall des Motorwiederstartbetriebs ist der Motor 1 bereits warmgelaufen und somit ist der Motor 1 in einem stabilen Verbrennungszustand ohne Ausführen einer Phasenvorstellsteuerung für die IVC-Phase. Deshalb ist es möglich, den Phasenvorstellprozess der VTC-Phase auf eine Phase entsprechend einem Phasenvorstellzustand (= BDC) von der Zeit tb in 17 an wegzulassen. Wie aus der B-Charakteristikkurve ersichtlich ist, die durch die unterbrochene Linie in 17 angegeben ist, wird die VTC-Phase mit Ablauf der Zeit allmählich von dem Phasenverzögerungszustand (merklich verzögert gegenüber BDC und entsprechend dem niedrigen effektiven Kompressionsverhältnis) in eine Phase, die für den normalen Motorbetrieb des Motors 1 geeignet ist, ohne den Phasenvorstellvorgang in den Phasenvorstellzustand (= BDC) verschoben bzw. verstellt oder gesteuert. Als Ergebnis davon ist es möglich, unbequeme Geräusche und Vibrationen des Fahrzeugs zu verhindern, die aufgrund eines schnellen Motordrehmomentanstiegs zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung während des Motorhochlaufens bei einem Innenzylinderdruck im wesentlichen identisch zu dem atmosphäri schen Druck auftreten. Zusätzlich ist es möglich, indem der Phasenvorstellprozess zu dem Phasenvorstellzustand (=BDC) weggelassen oder beseitigt wird, die elektrische Energieverbrauchsrate des Motoranlassers oder des Motorgenerators effektiv zu reduzieren.
  • Ein effektives Kompressionsverhältnis kann mittels der VTC-Vorrichtung, der VVL-Vorrichtung oder der VEL-Vorrichtung gesteuert werden. 18 zeigt die Ansaugventilhub- und Ablaufscharakteristik, die durch die kontinuierliche, variable Ventilablauf- und Hubsteuervorrichtung (VEL) erhalten wird, die kontinuierlich sowohl den Ventilhub als auch den Ablauf von einem kurzen Ablauf (kleinen Arbeitswinkel) und einer niedrigen Ventilhubcharakteristik in einen langen Ablauf (großen Arbeitswinkel) und eine hohe Ventilanhebungscharakteristik variieren kann. Wie aus den Charakteristikkurven von 18 ersichtlich ist, die durch das Ansaugventil-VEL-System während einer Kurbeldauer erhalten werden, wird der Ansaugventilhub auf den maximalen Hubzustand gesetzt und somit wird die Ansaugventilschließzeit IVC in der Phase verzögert, um die Kompressionsarbeit zu reduzieren. Sobald die Kurbelgeschwindigkeit den vorgegebenen Geschwindigkeitswert, zum Beispiel 400 rpm (vgl. Schritt 368 von 11) überschreitet, wird der Ansaugventilhub auf den minimalen Hubzustand gesetzt und somit wird die Ansaugventilschließzeit IVC auf ihre maximale Phasenvorstellzeit in der Phase vorgestellt gesetzt, um die Sicherheit einer stabilen Verbrennung zu erhöhen. Danach wird bei einem Zeitpunkt, bei dem der Motorwarmlauf abgeschlossen und die Verbrennung stabilisiert worden ist, der Ansaugventilhub auf einen Zwischenhubwert zwischen dem maximalen Hubwert und dem minimalen Hubwert gesetzt, sodass die Ansaugventilschließzeit IVC von BDC aus geeignet verzögert wird und dadurch ein mechanischer Reibungsverlust reduziert wird und die Kraftstoffökonomie verbessert wird.
  • Bei Kompressionszündungsmotoren ist eine Glühkerze (ein kleiner elektrischer Heizer) 8, der in 1 gezeigt ist, innerhalb des Motorzylinders angeordnet oder ein elektrischer Heizer ist oft in dem Zuführsystem zum Vorheizen der Luft oder zur Förderung der Verdampfung von Kraftstoff vorgesehen, wodurch eine spontane Zündung unterstützt wird und eine Verbrennung während einer Motorstartdauer gefördert wird und folglich die Motorstartfähigkeit verbessert wird. Die elektrische Energie, die durch den elektrischen Heizer oder die Glühkerze 8 verbraucht wird, ist groß (z.B. mehrere Ampere), Wenn elektrische Energie dem elektrischen Heizer oder der Glühkerze 8 während des Anwerfens zugeführt wird, besteht eine erhöhte Neigung der Kurbelgeschwindigkeit dafür abzufallen, wodurch die Motorstartfähigkeit verschlechtert wird. Als eine Gegenmaßnahme gegen einen Abfall der Kurbelgeschwindigkeit, was aufgrund des elektrischen Energieverbrauchs durch den elektrischen Heizer oder die Glühkerze 8 auftritt, wird die Glühkerze/Elektroheizer-Steuerroutine, die in 19 gezeigt ist, ausgeführt.
  • Gemäß 19 wird im Schritt 391 ein Zündschalter (ein Motorzündschlüssel) eingeschaltet. Beim Schritt 392 wird die Zuführung elektrischer Energie zu der Glühkerze 8 (elektrischer Heizer) freigegeben und somit wird elektrischer Strom bzw. elektrische Energie der Glühkerze 8 (elektrischer Heizer) zugeführt, um sie zu bestromen. Nachfolgend dem Schritt 392 tritt der Schritt 393 auf. Beim Schritt 393 wird der Anlasser 7 bestromt (EIN). Zur gleichen Zeit beim Schritt 394 wird die elektrische Stromzuführung zu der Glühkerze 8 (elektrischer Heizer) abgeschaltet (gesperrt) oder auf einen niedrigen Wert reduziert. Beim Schritt 395 nach dem Schritt 394 wird eine Überprüfung ausgeführt, um zu bestimmen, ob die neuesten, aktualisierten Informationsdaten der Motorgeschwindigkeit Ne, die auf der Basis des Sensorsignals vom Kurbelwinkelsensor 5 bestimmt werden, einen ersten vorgegebenen Geschwindigkeitswert, zum Beispiel 400 rpm, überschreiten. Wenn die Antwort auf den Schritt 395 bejahend ist (JA), das heißt, wenn die momentane Motorgeschwindigkeit den ersten vorgegebenen Geschwindigkeitswert (z.B. 400 rpm) überschreitet, schreitet die Routine vom Schritt 395 zum Schritt 396 fort. Im Gegensatz hierzu, wenn die Antwort auf den Schritt 395 negativ ist (NEIN), wird der Schritt 395 wiederholt ausgeführt, bis die momentane Motorgeschwindigkeit den ersten vorgegebenen Geschwindigkeitswert aufgrund eines Anstiegs der Kurbelgeschwindigkeit überschreitet. Unter der Bedingung einer Kurbelgeschwindigkeit über 400 rpm wird durch den Schritt 396 elektrische Energie wieder der Glühkerze 8 (elektrischer Heizer) zugeführt, um sie zu bestromen, und gleichzeitig startet die Kraftstoffeinspritzung. Zu diesem Zeitpunkt (beim Schritt 396) wird ähnlich zum Schritt 369 von 11 die Phasenvorstellsteuerung für die Variabel-Ventil-Stellvorrichtung (die VTC-Vorrichtung) ausgeführt. Danach beim Schritt 397 wird eine Überprüfung ausgeführt, um zu bestimmen, ob die neuesten, aktualisierten Informationsdaten der Motorgeschwindigkeit Ne einen zweiten, vorgegebenen Geschwindigkeitswert, zum Beispiel 600 Umdrehungen pro Minute, überschreiten. Wenn die Antwort auf Schritt 397 bejahend ist (JA), das heißt, wenn die momentane Motorgeschwindigkeit den zweiten vorgegebenen Geschwindigkeitswert (z.B. 600 rpm) überschreitet, schreitet die Routine vom Schritt 397 zum Schritt 398 fort. Im Unterschied hierzu, wenn die Antwort auf den Schritt 397 negativ ist (NEIN), wird der Schritt 397 wiederholt ausgeführt, bis die momentane Motorgeschwindigkeit den zweiten vorgegebenen Geschwindigkeitswert (z.B. 600 rpm) überschreitet. Unmittelbar nachdem die momentane Motorgeschwindigkeit den zweiten vorgegebenen Geschwindigkeitswert (z.B. 600 rpm) überschritten hat, wird die Zuführung elektrischer Energie zu der Glühkerze 8 (elektrischer Heizer) durch den Schritt 398 abgeschaltet (gesperrt).
  • Mittels der Ausführungsform der Glühkerze/Elektroheizer-Steuerroutine, die in 19 gezeigt wird, kann die elektri sche Energiezuführung zu der Glühkerze 8 (elektrischer Heizer) vorübergehend abgeschaltet (gesperrt) werden oder auf einen niedrigen Wert reduziert werden, bis die Kurbelgeschwindigkeit den ersten vorgegebenen Geschwindigkeitswert, zum Beispiel 400 rpm, erreicht hat. Dies erhöht die Sicherheit bei einer ausreichenden Zuführung elektrischer Energie zu dem Anlasser 7, wodurch eine Erhöhung der Motorstartfähigkeit weiter sichergestellt wird.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, kann gemäß dem Kompressionszündungsmotors der Ausführungsform, die ein Variabel-Ventil-Betriebssystem verwendet, das auf ein Steuersignal von einer elektrischen Steuereinheit derart reagiert, dass eine Ansaugventilcharakteristik, die mindestens einen Ansaugventilhub und/oder eine Ansaugventilschließzeit IVC enthält, variabel eingestellt wird oder näher an einen gewünschten Wert (einen gewünschten Ventilcharakteristikwert, der auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen bestimmt wird) über ein Stellglied (elektrisch gesteuerte Stellgliedeinrichtung) während einer Kurbeldauer bzw. Anwerfdauer eines Kaltstartbetriebes bei einem bestromten Anlasser (EIN) herangebracht wird, ein effektives Kompressionsverhältnis eines Motors vorübergehend bzw. kurzzeitig durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik abgesenkt oder erniedrigt werden. Zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert (z.B. 400 Umdrehungen pro Minute) aufgrund eines Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht wird, wird das effektive Kompressionsverhältnis durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik erhöht. Nachdem die Verbrennung des Motors stabilisiert worden ist, wird die Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert (den gewünschten Ventilcharakteristikwert), der auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen bestimmt wird, mittels einer Rückkoppelsteuerung bzw. Regelung herangebracht. Somit ist es möglich die verbesserte Motorstartfähigkeit während des Anwerfens und des Kaltstartbetriebes und die verbesserte Kraftstoffökonomie während des normalen Motorbetriebes (nach dem Motorwarmlaufen) in Einklang zu bringen. Es wird nun angenommen, dass der Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform, der das effektive Kompressionsverhältnis geeignet steuern kann, indem die Ansaugventilcharakteristik in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen variiert wird, zum Beispiel während einer Anwerfperiode des Kaltstartbetriebes, während einer Motorwarmlaufdauer und nach dem Motorwarmlaufen, mit einem Motoranlasser einer niedrigen Drehmomentkapazität (oder einem Motorgenerator mit einer niedrigen Drehmomentkapazität) und mit einem Innenverbrennungsmotor mit festgelegtem Kompressionsverhältnis und Kompressionszündung mit einem niedrigen geometrischen Kompressionsverhältnis kombiniert wird. Dies trägt dann zu einem reduzierten Motorgewicht bei. Somit ist der Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform für den Motor für Hybridfahrzeuge geeignet.
  • Zudem weist das Variabel-Ventilbetriebssystem gemäß dem Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform der Erfindung eine Variabel-Ventil-Stellvorrichtung auf, die die Ansaugventilcharakteristik, die mindestens den Ansaugventilhub und/oder die Ansaugventilschließzeit IVC enthält, vor dem Start des Anwerfbetriebs oder gleichzeitig mit dem Anwerfbetrieb ändern kann, und einen Motorsensor (genauer einen Nockenwellensensor) auf, der Informationen bezüglich eines Ansaugventilbetriebszustands (d.h., den tatsächlichen Ansaugventilhub und die tatsächliche Ansaugventilschließzeit) von einem Motorgeschwindigkeitswert von im wesentlichen oder ungefähr Null aus detektieren kann. Auch wenn ein einstweiliger bzw. kurzzeitiger Abfall der Batteriespannung während des Betriebs des Motoranlassers auftritt, ist es somit möglich, die tatsächliche Ansaugventilcharakteristik ausreichend einzustellen (Phasenvorstellung oder Phasenverzögerung) oder die tatsächliche Ansaugventilcharakteristik, insbesondere die Ansaugventilschließzeit IVC, näher an den gewünschten Wert gemäß verschiedenen Situationen heranzu bringen, das heißt, während des Anwerf- und Startbetriebs und nach dem Warmlaufen (in einem stabilen Verbrennungszustand).
  • Zudem können gemäß dem Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform mittels der elektronischen Steuereinheit die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder eine Kraftstoffeinspritzzeit, die beide auf der Basis der Motorgeschwindigkeit und der Motorlast (z.B. ein Gaspedalbetätigungswert) bestimmt werden, auf der Basis von Informationen, die eine Luftmenge in einem Motorzylinder betreffen, und/oder von Informationen, die einen Ansaugventilbetriebszustand betreffen (d.h. den tatsächlichen Ansaugventilhub und die tatsächliche Ansaugventilschließzeit) abgeglichen werden. Es ist somit möglich, die Kraftstoffeinspritzmenge und/oder die Kraftstoffeinspritzzeit in Echtzeit in Antwort auf eine Änderung des Ansaugventilbetriebszustands abzugleichen, wodurch die Erzeugung von Ruß und instabiler Verbrennung im Vorhinein verhindert werden können.
  • Zudem wird gemäß dem Kompressionszündungsmotor der Ausführungsform, wenn der Motor entweder durch einen Anlasser oder durch einen Motorgenerator wieder gestartet wird, ein Ansaugventilbetriebszustand, der mindestens eine tatsächliche Ansaugventilschließzeit einschließt, allmählich von einem phasenverzögerten Zustand in einen normalen Ansaugventilbetriebszustand mit Ablauf der Zeit verschoben oder gesteuert. Dies ergibt einen Kompressionsdruckabfall des Motors während des Anwerfens. Es ist somit möglich, den elektrischen Energieverbrauch während der Anwerfdauer des Motorwiederstartbetriebs zu reduzieren und auch einen schnellen Motordrehmomentanstieg und unerwünschte Geräusche und Vibrationen des Fahrzeugs während des Wiederstartbetriebs zu vermeiden.
  • Während einer Motorstoppdauer erzeugt die elektronische Steuereinheit bevorzugt ein Steuerbefehlssignal für die elektrisch gesteuerte Stelleinrichtung zum Steuern mindestens der Ansaug ventilschließzeit IVC auf eine gewünschte Standbyzeit, die von BDC entfernt ist, und erzeugt danach ein Motorstoppsignal. Während des nächsten Startbetriebs können (i) eine Überprüfung einer momentanen Phase der Variabel-Ventil-Stellvorrichtung und (ii) eine Phasenverzögerungssteuerung der Variabel-Ventilstellvorrichtung beseitigt werden, wodurch die Motorstartzeit verkürzt wird. Noch weiter bevorzugt arbeitet die elektronische Steuereinheit während der Anwerfdauer oder des Kaltstartbetriebes derart, dass die elektrische Energiezufuhr zu der Glühkerze 8 und auch zu dem elektrischen Heizer vorübergehend abgeschaltet wird (gesperrt wird) oder reduziert wird. Der temporäre Abschalt/Reduzierungsbetrieb der elektrischen Energiezuführung zu der Glühkerze 8 oder dem elektrischen Heizer trägt zu der erhöhten Sicherheit bezüglich einer ausreichenden elektrischen Energiezuführung zu dem Anlasser bei, wodurch eine verbesserte Motorstartfähigkeit sichergestellt wird.
  • Weiterhin wird in dem Fall, dass eine Startdauerdekompressionsvorrichtung mit der Variabel-Ventilstellvorrichtung kombiniert ist, während einer Kurbeldauer des Kaltstartbetriebes ein Ausstoßventil in einem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand (d.h. in einem Dekompressionsmodus) gehalten, um ein effektives Kompressionsverhältnis mittels der Dekompression für den Innenzylinderdruck während der Kurbeldauer für eine gleichmäßige Kurbelgeschwindigkeitserhöhung abzusenken. Zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert (d.h. 400 Umdrehungen pro Minute) aufgrund der gleichmäßigen Kurbelgeschwindigkeitserhöhung erreicht worden ist, wird der Dekompressionsmodus unterdrückt und das Ausstoßventil kehrt in einen normalen Ventilbetriebszustand zurück. Zusätzlich wird im wesentlichen zu einem Zeitpunkt, wenn der vorgegebene Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert (400 rpm) aufgrund einer gleichmäßigen Kurbelgeschwindigkeitsanhebung erreicht wird, wird das effektive Kompressionsverhältnis durch Steuern einer Ansaugventilcharakteristik, die mindestens den Ansaugventilhub und/oder die Ansaugventilschließzeit IVC enthält, zum Anheben bzw. Verbessern der Selbstzündfähigkeit des Kraftstoffs erhöht oder angehoben, der, nachdem der vorgegebene Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert (z.B. 400 rpm) erreicht worden ist, eingespritzt wird. Nachdem sich die Verbrennung des Motors stabilisiert hat, wird die Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert (einen gewünschten Ventilcharakteristikwert), der auf den Motorbetriebszuständen basiert, mittels einer Rückkoppelsteuerung bzw. Regelung herangebracht. Durch eine solche Kombination aus Dekompressionsvorrichtung und Variabel-Ventil-Stellvorrichtung kann das Steuersystem für die Variabel-Ventil-Stellvorrichtung, die in dem Variabel-Ventil-Betriebssystem verwendet wird, vereinfacht werden, wodurch reduzierte Steuersystemkosten erzeugt werden. Zusätzlich kann mittels einer adäquaten Dekompressionsfunktion der Dekompressionsvorrichtung die Kompressionsarbeit merklich reduziert werden, was einen gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeitsanstieg ermöglicht, das heißt eine verkürzte Motorstartzeit.
  • Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-166538 (am 7. Juni 2005 eingereicht) wird hier durch Bezugnahme aufgenommen.
  • Obwohl das Vorhergehende eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist, die die Erfindung ausführen, ist es ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen, die hier gezeigt und beschrieben werden, beschränkt ist, sondern dass verschiedene Änderungen und Modifikationen ausgeführt werden können, ohne dass von dem Bereich und Geist der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Ansprüche definiert ist, abgewichen wird.

Claims (9)

  1. Kompressionszündungsmotor (1), der aufweist: Sensoren (5, 100), die Motorbetriebszustände (Ne, APS) detektieren; ein Variabel-Ventil-Betriebssystem (13, 16), das zumindest eine Variabel-Ventil-Stellvorrichtung (13) aufweist, die eine Ansaugventilcharakteristik variabel einstellt, welche mindestens einen Ventilhub eines Ansaugventils (9) und/oder eine Ventilschließzeit (IVC) des Ansaugventils (9) enthält und von einem Stellglied (40, 315, 321) eingestellt wird; und eine Steuereinheit (6), die derart aufgebaut ist, dass sie elektrisch mit den Sensoren (5, 100) und dem Stellglied (40, 315, 321) zum Steuern der Variabel-Ventil-Stellvorrichtung (13) über das Stellglied (40, 315, 321) verbunden ist, um die Ansaugventilcharakteristik näher an einen gewünschten Wert heranzubringen, der auf der Basis der Motorbetriebszustände (Ne, APS) bestimmt wird, die durch die Sensoren (5, 100) detektiert werden; wobei die Steuereinheit (6) einen Prozessor aufweist, der programmiert ist, das Folgende durchzuführen: (a) temporäres Absenken eines effektiven Kompressionsverhältnisses (ε') des Motors (1) durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik während einer Kurbeldauer des Kaltstartbetriebes; (b) Anheben des effektiven Kompressionsverhältnisses (ε') durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund eines Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht worden ist; (c) Heranbringen der Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, mittels einer Regelung, nachdem die Verbrennung des Motors (1) stabilisiert worden ist.
  2. Kompressionszündungsmotor, wie im Anspruch 1 beansprucht, worin: die Variabel-Ventil-Stellvorrichtung (13) des Variabel-Ventil-Stellsystems (13, 16) die Ansaugventilcharakteristik variieren kann, bevor der Kurbelbetrieb bzw. Anwerfbetrieb des Motors (1) gestartet worden ist oder gleichzeitig mit dem Motorkurbelbetrieb bzw. Motoranwerfbetrieb; und ein Variabel-Ventil-Betriebssystem (13, 16) weiterhin einen Sensor (16) aufweist, der Informationen bezüglich eines Betriebszustands des Ansaugventils (9) von einer Motorgeschwindigkeit von im wesentlichen Null aus detektieren kann.
  3. Kompressionszündungsmotor, wie im Anspruch 1 beansprucht, der weiterhin aufweist: einen Sensor (16), der Informationen bezüglich eines Betriebszustands des Ansaugventils (9) von einem Motorgeschwindigkeitswert von im Wesentlichen Null aus detektieren kann; und einen Sensor (17), der Informationen bezüglich einer Menge von Luft, die in einen Motorzylinder geladen wird, detektiert, worin der Prozessor weiterhin programmiert ist für: (d) Kompensieren bzw. Abgleichen einer Kraftstoffeinspritzmenge und/oder einer Kraftstoffeinspritzzeit auf der Basis von Informationen bezüglich des Ansaugventilbetriebszustands und/oder von Informationen bezüglich der Luftmenge, die in den Zylinder geladen wird, wobei beide auf der Basis von Motorbetriebszuständen bestimmt werden, die die Motorgeschwindigkeit (Ne) und die Motorlast (APS) enthalten.
  4. Kompressionszündungsmotor, wie im Anspruch 1 beansprucht, der weiterhin aufweist: einen Sensor (16), der Informationen bezüglich eines Betriebszustands des Ansaugventils (9) von einem Motorgeschwindigkeitswert von im wesentlichen Null aus detektieren kann, worin der Prozessor weiterhin dafür programmiert ist (e) allmählich den Ansaugventilbetriebszustand, der zumindest eine tatsächliche Ansaugventilschließzeit enthält, auf einen normalen Ansaugventilbetriebszustand zu steuern, wenn der Mo tor (1) entweder durch einen Anlasser oder durch einen Motorgenerator wiedergestartet wird.
  5. Kompressionszündungsmotor, wie im Anspruch 1 beansprucht, worin der Prozessor weiterhin dafür programmiert ist: (f) ein Steuerbefehlssignal für das Stellglied (40, 315, 321) zum Steuern zumindest der Ansaugventilschließzeit (IVC) auf eine gewünschte Wartezeit zu erzeugen, die von der unteren Totpunktkolbenposition (BDC) während einer Stoppdauer des Motors (1) entfernt ist; und (g) Erzeugen eines Motorstoppsignals nach dem Erzeugen des Steuerbefehlssignals.
  6. Kompressionszündungsmotor, wie im Anspruch 1 beansprucht, worin der Prozessor weiterhin programmiert ist für: (h) ein temporäres Abschalten oder Reduzieren der elektrischen Energiezuführung zu entweder einer Glühkerze oder einem elektrischen Heizer, während der Kurbeldauer bzw. Anwerfdauer des Kaltstartbetriebes.
  7. Kompressionszündungsmotor (1), der aufweist: Sensoren (5, 100), die Motorbetriebszustände (Ne, APS) detektieren; ein Variabel-Ventil-Betriebssystem (13, 16), das mindestens eine Variabel-Ventil-Stellvorrichtung (13) aufweist, die variabel eine Ansaugventilcharakteristik einstellt, die einen Ventilhub eines Ansaugventils (9) und/oder eine Ventilschließzeit (IVC) des Ansaugventils (9) enthält und durch ein Stellglied (40, 315, 321) eingestellt wird; eine Dekompressionsvorrichtung, die vorgesehen ist, ein Ausstoßventil (10) in einem Dekompressionsmodus entsprechend einem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand während einer Anwerfdauer bzw. Kurbeldauer eines Kaltstartbetriebes zu betreiben; eine Steuereinheit (6), die derart aufgebaut ist, dass sie mit den Sensoren (5, 100) und dem Stellglied (40, 315, 321) zum Steuern der Variabel-Ventil-Stellvorrichtung (13) über das Stellglied (40, 315, 321) elektrisch verbunden ist, um die Ansaugventilcharakteristik näher an einen gewünschten Wert heranzubringen, der auf der Basis der Motorbetriebszustände (Ne, APS) bestimmt wird, die durch die Sensoren (5, 100) detektiert werden; wobei die Steuereinheit (6) auch dafür aufgebaut ist, elektrisch die Dekompressionsvorrichtung zum Schalten des Ausstoßventils (10) in einen Dekompressionsmodus während der Anwerfdauer bzw. Kurbeldauer zu verbinden; und worin die Steuereinheit (6) einen Prozessor aufweist, der programmiert ist, das Folgende durchzuführen: (a) temporäres Absenken eines effektiven Kompressionsverhältnisses (ε') des Motors (1) durch Aufrechterhalten des Ausstoßventils (10) in dem Dekompressionsmodus entsprechend dem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand während der Anwerfdauer bzw. Kurbeldauer; (b) Sperren des Dekompressionsmodus und Zurückkehren des Ausstoßventils (10) in den normalen Betriebszustand zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund eines Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht worden ist; (c) Anheben des effektiven Kompressionsverhältnisses (ε') durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik im wesentlichen zu einem Zeitpunkt, wenn der vorgegebene Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund des Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht worden ist; und (d) Heranbringen der Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, mittels einer Regelung, nachdem die Verbrennung des Motors (1) stabilisiert worden ist.
  8. Verfahren zum Steuern eines Kompressionszündungsmotors, der eine Variabel-Ventil-Stellvorrichtung (13) verwendet, die va riabel eine Ansaugventilcharakteristik einstellt, welche einen Ventilhub des Ansaugventils (9) und/oder eine Ventilschließzeit (IVC) des Ansaugventils (9) enthält, wobei das Verfahren aufweist: (a) temporäres Absenken eines effektiven Kompressionsverhältnisses (ε') des Motors (1) durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik während einer Kurbeldauer des Kaltstartbetriebes; (b) Anheben des effektiven Kompressionsverhältnisses (ε') durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik zu einem Zeitpunkt, wenn ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund des Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht worden ist; (c) Heranbringen der Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, mittels einer Regelung, nachdem die Verbrennung des Motors (1) stabilisiert worden ist.
  9. Verfahren zum Steuern eines Kompressionszündungsmotors, der eine Variabel-Ventil-Stellvorrichtung (13), die variabel eine Ansaugventilcharakteristik einstellt, die einen Ventilhub eines Ansaugventils (9) und/oder eine Ventilschließzeit (IVC) des Ansaugventils (9) enthält, und eine Dekompressionsvorrichtung verwendet, die vorgesehen ist, ein Ausstoßventil (10) in einem Dekompressionsmodus, der einem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand entspricht, während einer Anwerfdauer bzw. Kurbeldauer des Kaltstartbetriebes zu betreiben, wobei das Verfahren aufweist: (a) temporäres Absenken eines effektiven Kompressionsverhältnisses (ε') des Motors (1) durch Aufrechterhalten des Ausstoßventils (10) in dem Dekompressionsmodus entsprechend einem konstant geöffneten Ventilbetriebszustand während der Anwerfdauer bzw. Kurbeldauer; (b) Sperren des Dekompressionsmodus und Zurückkehren des Ausstoßventils (10) in einen normalen Betriebszustand zu einem Zeitpunkt, bei dem ein vorgegebener Kurbelgeschwindigkeits schwellenwert aufgrund des Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht worden ist; (c) Anheben des effektiven Kompressionsverhältnisses (ε') durch Steuern der Ansaugventilcharakteristik im wesentlichen zu dem Zeitpunkt, wenn der vorgegebene Kurbelgeschwindigkeitsschwellenwert aufgrund des Kurbelgeschwindigkeitsanstiegs erreicht worden ist; und (d) Heranbringen der Ansaugventilcharakteristik näher an den gewünschten Wert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt wird, mittels einer Regelung, nachdem die Verbrennung des Motors (1) stabilisiert worden ist.
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