DE102008008888A1

DE102008008888A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Ansaugvorgangs eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102008008888A1
Application number: DE102008008888A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Isesaki-shi Saruwatari; Junichi Isesaki-shi Furuya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2008-09-04
Also published as: JP4850744B2; JP2008196384A; US7520261B2; US20080210195A1; CN101245738A; CN101245738B

Abstract

Ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventils eines Verbrennungsmotors wird geregelt, um einen Wert innerhalb eines Bereichs von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts während einer Zeitspanne vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs ab dem Starten eines Motors anzunehmen, und außerdem wird die effektive Öffnungsfläche des Einlassventils kleiner als dessen effektive Öffnungsfläche gemacht, die nach dem Abschluss des Motor-Warmlaufs eintritt, um die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft zu erhöhen, die durch das Einlassventil einströmt, und gleichzeitig wird Kraftstoff in einen Brennraum zumindest während einer ersten Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft, unmittelbar nachdem das Einlassventil geöffnet wurde, hoch ist, und einer zweiten Zeitspanne vor der ersten Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und während einer dritten Zeitspanne eingespritzt, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor des Typs, bei dem der Kraftstoff direkt in eine Brennkammer eingespritzt wird und sowohl eine Phase der Mitte (diese wird nachfolgend der Einfachheit halber „Mittelphase" bezeichnet) eines Betriebswinkels eines Einlassventils als auch ein effektiver Öffnungsbereich (d. h. ein Hubmaß) des Einlassventils variabel geregelt werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines Ansaugvorgangs eines Verbrennungsmotors des beschriebenen Typs.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die japanische offengelegte (Kokai) Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2005-140007 offenbart ein derartiges technisches Konzept, bei dem in einem Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung das Hubmaß eines Einlassventils geregelt wird, um während einer Zeitspanne vom Beginn eines Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs kleiner zu werden, um die Motorreibung zu reduzieren und die Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffs durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft zu beschleunigen.
In ähnlicher Weise wie bei dem oben genannten technischen Konzept offenbart WO 97/13063 ein Verfahren, bei dem die Kraftstoffeinspritzung bei einem Ansaugtakt durchgeführt wird, während ein Hubmaß eines Einlassventils geregelt wird, um kleiner zu werden, um die Verdampfung des eingespritzten Kraftstoffs durch eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft zum Zeitpunkt des Startens des Motors zu erhöhen.
Wenn jedoch die Charakteristika des Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung gemäß der japanischen offengelegten (Kokai) Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2005-140007 angewendet werden, um die den Warmlauf beschleunigende Verbrennung durchzuführen, bei der der Zündzeitpunkt und der Einspritzzeitpunkt bis zu einem Expansionshub verzögert werden, sodass sich die Abgastemperatur erhöhen kann, weil eine erforderliche Luftmenge groß ist, das Hubmaß des Einlassventils nicht geregelt werden, um klein zu werden und infolgedessen kann ein Anstieg bei der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft nicht erreicht werden:
Selbst wenn, wie ferner in WO 97/13063 beschrieben, das Hubmaß des Einlassventils geregelt werden kann, um klein zu werden, ist der Ansaugtakt abgeschlossen, bevor ein Unterdruck vollständig in einem Brennraum vorherrscht. Daher ist eine Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, zu kurz, um die Kraftstoffeinspritzung während dieser kurzen Zeitspanne abzuschließen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die oben genannten Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Regelung eines Ansaugvorgangs eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die/das die Verbrennungsleistung und Leistung der Abgasreinigung während einer vorgegebenen Zeitspanne ab dem Starten eines Motors bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs so weit als möglich verbessern können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 9. Die Unteransprüche offenbaren bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Um die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß zu erreichen, werden:
ein erster variablen Ventilmechanismus, der eine Mittelphase eines Betriebswinkels eines Einlassventils variiert und ein zweiter variabler Ventilmechanismus, der einen effektiven Öffnungsbereich des Einlassventils kontinuierlich variiert, so geregelt, dass
der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts festgelegt wird; und außerdem der effektive Öffnungsbereich des Einlassventils kleiner als dessen effektiver Öffnungsbereich nach dem Abschluss des Motor-Warmlaufs gemacht wird, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft vom Einlassventil zu erhöhen, und ferner
ein Kraftstoff-Einspritzventil, das Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzt, so geregelt, dass
die Kraftstoffeinspritzung zumindest während einer Zeitspanne, unmittelbar nachdem das Einlassventil geöffnet wurde, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und einer weiteren Zeitspanne vor der Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluftströmung hoch ist, und während einer weiteren Zeitspanne unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt durchgeführt wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
Darin zeigt:
1 eine systematische Abbildung eines Fahrzeugmotors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht, die einen variablen Ventilhubmechanismus für ein Einlassventil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 eine Querschnittsansicht, die einen Hauptteil des variablen Ventilhubmechanismus veranschaulicht;
4 eine Abbildung, die einen variablen Ventilhubmechanismus für das Einlassventil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 eine Grafik, die Änderungscharakteristika eines Ventilhubs des Einlassventils, seines Betriebswinkels und eine Mittelphase seines Betriebswinkels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 ist eine Abbildung, die die Hubcharakteristika des Einlassventils, die Ansaugluft-Strömungsgeschwindigkeit und eine Kraftstoffeinspritzdauer gemäß der Ausführungsform im Vergleich mit denen des Standes der Technik veranschaulicht;
7 ist ein Ablaufdiagramm der Regelungen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine Abbildung, die die Hubcharakteristika des Einlassventils und die Kraftstoffeinspritzdauer gemäß einer zweiten Ausführungsform im Vergleich zu denen des Standes der Technik veranschaulicht;
9 ist eine Abbildung, die Beispiele von verschiedenen Hubcharakteristika für den Fall darstellt, bei dem zwei Einlassventile in einem Zylinder vorgesehen sind;
10 ist eine Abbildung, die eine Ausführungsform eines bei der vorliegenden Erfindung ausgeführten Regelvorgangs veranschaulicht, bei dem die Regelungen des Einlassventils und der Kraftstoffeinspritzung entsprechend der Wassertemperatur während einer Zeitspanne vom Starten eines Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs verändert wurden;
11 ist eine Abbildung, die eine leichte Modifikation die Ausführungsform von 10 darstellt;
12 ist eine Abbildung, die eine Ausführungsform für den Fall darstellt, bei dem die in 10 gezeigte Ausführungsform bei einem Motor mit einem Lader angewendet wird; und
13 ist eine Abbildung, die eine Ausführungsform für den Fall veranschaulicht, bei dem die in 11 gezeigte Ausführungsform beim Motor mit einem Lader angewendet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In 1 ist in einem Saugrohr 102 eines Motors (eines Benzin-Verbrennungsmotors) 101 eine elektronisch geregelte Drosselklappe 104 angeordnet, bei der das Öffnen und Schließen eines Drosselklappenventils 103b durch einen Drosselklappenmotor 103a angetrieben wird, und die Ansaugluft über die elektronisch geregelte Drosselklappe 104, einen Einlasskanal 130 und ein Einlassventil 105 in einen Brennraum 106 eingeleitet wird.
Ferner ist ein elektromagnetisches Kraftstoff-Einspritzventil 131, das Kraftstoff direkt in den Brennraum 106 einspritzt, in jedem Zylinder angeordnet. Das Kraftstoff-Einspritzventil 131 spritzt den Kraftstoff (das Benzin) ein, von dem ein Betrag proportional zu einer Einspritz-Impulsbreite eines Einspritz-Impulssignals ist, das von einem Motor-Steuergerät 114 ausgegeben wird.
Der in den Brennraum 106 eingespritzte Kraftstoff wird zur Verbrennung durch eine Funkenzündung unter Verwendung einer Zündkerze (die in der Figur nicht dargestellt ist) gezündet.
Das Abgas im Brennraum 106 wird über ein Auslassventil 107 ausgestoßen und danach durch einen vorderen Katalysator 108 und einen hinteren Katalysator 109 gereinigt, um in die Atmosphäre ausgestoßen zu werden.
Das Auslassventil 107 wird durch den Antrieb eines Nockens 111 geöffnet oder geschlossen, der axial von einer auslassseitigen Nockenwelle 110 abgestützt wird, während sein konstanter Hubbetrag bzw. konstantes Hubmaß und sein konstanter Betriebswinkel (ein Kurbelwinkel von einem geöffneten Zustand bis zu einem geschlossenen Zustand) beibehalten wird.
Auf der Seite eines Einlassventils 105 ist ferner ein variabler Ventilhubmechanismus 112 angeordnet, der ein Hubmaß des Einlassventils 105 sowie seinen Betriebswinkel als erster variabler Ventilmechanismus kontinuierlich variiert. Im Übrigen kann ein effektiver Öffnungsbereich des Einlassventils 105 durch Variieren seines Hubmaßes und seines Öffnungswinkels verändert werden. Der variable Ventilhubmechanismus 112 kann ein Mechanismus sein, der nur das Hubmaß des Einlassventils 105 kontinuierlich variiert. Ein Aufbau des variablen Ventilhubmechanismus 112, der die Funktionen in Bezug auf die vorliegende Erfindung erfüllt, kann derart sein, dass der effektive Öffnungsbereich des Einlassventils 105 während einer Zeitspanne vom Starten eines Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs geregelt wird, um kleiner als der effektive Öffnungsbereich des Einlassventils 105 nach dem Abschluss des Motor-Warmlaufs zu sein, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft vollständig zu erhöhen, und außerdem kann der variable Ventilhubmechanismus 112 ein Mechanismus sein, der den effektiven Öffnungsbereich des Einlassventils zwischen zwei Stufen, nämlich groß und klein umschaltet.
Auf der Seite des Einlassventils 105 ist in jedem Endbereich einer einlassseitigen Nockenwelle 3 ein variabler Ventiltimingmechanismus 113 angeordnet, der aus einem Mechanismus aufgebaut ist, der eine Drehphasendifferenz zwischen der Kurbelwelle und der einlassseitigen Nockenwelle variabel regelt, um eine Mittelphase des Betriebswinkels des Einlassventils 105 zu verzögern oder zu beschleunigen.
Hierbei werden der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 105 und sein Schließzeitpunkt durch variieren der Mittelphase des Betriebswinkels des Einlassventils 105 durch den variablen Ventiltimingmechanismus 113, sowie durch Variieren des Hubmaßes (Betriebswinkels) des Einlassventils 105 durch den variablen Ventilhubmechanismus 112 variiert.
Das Motor-Steuergerät 114, das einen Mikrocomputer beherbergt, legt eine Kraftstoff-Einspritzmenge, einen Zündzeitpunkt, ein Zieldrehmoment und einen Ziel-Krümmerdruck durch einen Berechnungsprozesses gemäß den zuvor gespeicherten Programmen fest und gibt auf der Basis dieser festgelegten Daten der Kraftstoff-Einspritzmenge, des Zündzeitpunkts, des Zieldrehmoments und des Ziel-Krümmerdrucks ferner Regelsignale an das Kraftstoff-Einspritzventil 131, einen Leistungstransistor für eine Zündspule, die elektronisch geregelte Drosselklappe 104, den variablen Ventilhubmechanismus 112 und den variablen Ventiltimingmechanismus 113 aus.
Das Motorsteuergerät 114 empfängt Erfassungssignale von einem Luftmengenmesser 115 zur Erfassung einer Ansaugluftmenge des Motors 101, einem Gaspedalssensor 116 zur Erfassung eines Niederdrückbetrags (einer Gaspedal-Öffnung) eines von einem Fahrer betätigten Gaspedals, einem Kurbelwinkelsensor 117 zur Ausgabe eines Kurbelwinkelsignals an jede der Referenz-Drehpositionen einer Kurbelwelle 120, einem Drosselklappensensor 118 zu Erfassung einer Öffnungs-TVO eines Drosselklappenventils 103b, einem Wassertemperatursensor 119 zur Erfassung der Kühlwassertemperatur des Motors 101, einem einlassseitigen Nockensensor 132 zur Ausgabe eines Nockensignals an jede der Referenz-Drehpositionen der einlassseitigen Nockenwelle 3 und dergleichen.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau des variablen Ventilhubmechanismus 112 darstellt.
Im Motor 101 ist ein Paar von Einlassventilen 105, 105 für jeden Zylinder angeordnet und die oben genannten Einlassventile 105, 105, die einlassseitige Nockenwelle 3, die durch die Kurbelwelle 120 rotierend angetrieben wird, ist drehbar abgestützt, um sich in eine Richtung entlang eines Zylinderstrangs zu erstrecken.
Schwenknocken 4, von denen jeder in Berührung mit einem Ventilstößel 105a jedes Einlassventils 105 steht, um das Öffnen und Schließen des Einlassventils 105 anzutreiben, sind an einer Außenfläche der einlassseitigen Nockenwelle 3 befestigt, um relativ zur einlassseitigen Nockenwelle 3 drehbar zu sein.
Zwischen der einlassseitigen Nockenwelle 3 und dem Schwenknocken 4 ist der variable Ventilhubmechanismus 112 angeordnet, der das Ventilhubmaß (und den Betriebswinkel) des Einlassventils 105 kontinuierlich variiert.
Ferner ist auf einem Endbereich der einlassseitigen Nockenwelle 3 der variable Ventiltimingmechanismus 113 angeordnet, der die Drehphase der einlassseitigen Nockenwelle 3 relativ zur Kurbelwelle 120 verändert, um die Mittelphase des Betriebswinkels des Einlassventils 105 kontinuierlich zu variieren.
Wie in 2 und 3 dargestellt, umfasst der variable Ventilhubmechanismus 112: einen kreisförmigen Antriebsnocken 11, der auf der einlassseitigen Nockenwelle 3 in einem exzentrischen Zustand starr befestigt ist; ein ringförmiges Verbindungsglied 12, das an einer Außenfläche des Antriebsnockens 11 befestigt ist, um relativ zum Antriebsnocken 11 drehbar zu sein; eine Steuerwelle 13, die sich in Richtung des Zylinderstrangs erstreckt, um annähernd parallel zur einlassseitigen Nockenwelle 3 zu sein; einen kreisförmigen Steuernocken 14, der auf der Steuerwelle 13 in einem exzentrischen Zustand starr befestigt ist; einen Kipphebel 15, der an einer Außenfläche des Steuernockens 14 befestigt ist, um zum Steuernocken 14 relativ drehbar zu sein, und außerdem an seinem einem Ende mit einem Spitzenende des ringförmigen Verbindungsglieds 12 verbunden ist; und ein stabförmiges Verbindungsglied 16, das mit dem anderen Ende des Kipphebels 15 und dem Schwenknocken 4 verbunden ist.
Die Steuerwelle 13 wird durch einen Motor 17 über ein Zahnradpaar 18 innerhalb eines vorgegebenen Steuer- bzw. Regelbereichs drehbar angetrieben.
Wenn die einlassseitige Nockenwelle 3 entsprechend dem obigen Aufbau zur Drehung mit der Kurbelwelle 120 zusammenwirkt, führt das ringförmige Verbindungsglied 12 die näherungsweise Translation über den Antriebsnocken 11 aus und außerdem schwingt der Kipphebel 15 um die Mittelachse des Steuernockens 14 und zudem schwingt der Schwenknocken 4 mittels des stabförmigen Verbindungsglieds 16, sodass das Einlassventil 105 angetrieben wird, um sich zu öffnen oder zu schließen.
Ferner wird durch die Regelung des Antriebvorgangs des Motors 17, um einen Drehwinkel der Steuerwelle 13 zu verändern, eine Position des Achsen-Mittelpunkts des Steuernockens 14 verändert, der der Schwenk-Mittelpunkt des Kipphebels 15 ist, sodass sich die Ausrichtung des Schwenknockens 4 verändert.
Als Folge davon werden der Betriebswinkel des Einlassventils 105 und das Hubmaß kontinuierlich unter einer Bedingung so verändert, dass die Mittelphase des Betriebswinkels des Einlassventils 105 annähernd konstant bleibt.
Das Motor-Steuergerät 114 empfängt ein Erfassungssignal von einem Winkelsensor 133 zur Erfassung des Drehwinkels der Steuerwelle 13 und führt eine Feedback-Regelung des Motors 17 auf der Basis eines Erfassungsergebnisses des Winkelsensors 133 durch, um dadurch die Steuerwelle 13 zu einer Ziel-Winkelpositionen zu drehen, die einem Ziel-Hubmaß entspricht.
Im Übrigen kann als Aktuator, um die Steuerwelle 13 drehbar anzutreiben, ein hydraulischer Aktuator anstelle des Motors 17 verwendet werden.
4 zeigt einen Aufbau des variablen Ventiltimingmechanismus 113.
Der variable Ventiltimingmechanismus 113 ist mit einem Nocken-Kettenzahnrad 51 (einem Steuer-Kettenzahnrad), das durch die Kurbelwelle 120 über eine Steuerkette drehbar angetrieben wird, einem Drehelement 53, das an einem Endbereich der einlassseitigen Nockenwelle 3 befestigt ist und im Innern des Nocken-Kettenzahnrad 51 drehbar untergebracht ist, einem Hydraulikkreis 54, der das Drehelement 53 relativ in Bezug auf das Nocken-Kettenzahnrad 51 dreht, und einem Sperrmechanismus 60 versehen, der eine relative Drehposition zwischen dem Nocken-Kettenzahnrad 51 und dem Drehelement 53 an vorgegebenen Positionen selektiv sperrt.
Das Nocken-Kettenzahnrad 51 weist in seinem Aufbau auf: einen Drehbereich (in der Figur nicht dargestellt), der auf seinem Außenumfang Zähne zum Eingriff mit der Steuerkette (oder einem Zahnriemen) aufweist; ein Gehäuse 56, das vor dem Drehbereich angeordnet ist, um das Drehelement 53 drehbar unterzubringen; und eine vordere Abdeckung und eine hintere Abdeckung (in der Figur nicht dargestellt), um die vorderen und hinteren Öffnungen des Gehäuses 56 zu schließen.
Das Gehäuse 56 weist eine zylindrische Form auf, die sowohl mit vorderen als auch hinteren offenen Enden und vier Trennwandbereichen ausgebildet ist, die vorgesehen sind, um an Positionen auf der Innenumfangsfläche bei 90° in der Umfangsrichtung nach innen herauszuragen, wobei die vier Trennwandbereiche 63 eine trapezförmige Querschnittsform aufweisen und entlang der axialen Richtung des Gehäuses 56 entsprechend vorgesehen sind.
Das Drehelement 53 ist in einem vorderen Endbereich der einlassseitigen Nockenwelle 3 befestigt und weist einen ringförmigen Basisbereich 77 mit vier Flügeln 78a, 78b, 78c und 78d auf, die auf einer Außenumfangsfläche des Basisbereichs 77 bei 90° in der Umfangsrichtung vorgesehen sind.
Die ersten bis vierten Flügel 78a bis 78d weisen jeweils Querschnitte mit annähernd trapezförmigen Formen auf. Die Flügel sind in Aussparungsbereichen zwischen jedem Trennwandbereich 63 angeordnet, um Zwischenräume in den Aussparungsbereichen der Vorderseite und Rückseite in der Drehrichtung auszubilden. Auf diese Weise werden voreilwinkelseitige und nacheilwinkelseitige Hydraulikkammern 83 ausgebildet.
Der Sperrmechanismus 60 weist einen Aufbau auf, bei dem ein Sicherungsstift 84 in ein Eingriffsloch (in der Figur nicht dargestellt) an einer Anfangsposition des Drehelements 53 eingesetzt ist.
Im Übrigen ist die Anfangsposition der des variablen Ventiltimingmechanismus 113 auf die größte Nacheilwinkelposition eingestellt.
Der Hydraulikkreis 54 weist einen zweifachen System-Öldruckdurchgang, nämlich einen ersten Öldruckdurchgang 91 zum Aufbau und Abbau des Öldrucks zu den voreilwinkelseitigen Hydraulikkammern 82 und einen zweiten Öldruckdurchgang 92 zum Aufbau und Abbau des Öldrucks in den nacheilwinkelseitigen Hydraulikkammern 83 auf. Diese zwei Öldruckdurchgänge 91 und 92 sind mit einem Versorgungsdurchgang 93 bzw. Ableitungsdurchgängen 94a und 94b über ein elektromagnetisches Umschaltventil 95 zur Umschaltung der Durchgänge verbunden.
Eine motorgetriebene Ölpumpe 97 zum Pumpen des Öls in eine Ölwanne 96 ist im Versorgungsdurchgang 93 vorgesehen und die stromabwärtsseitigen Enden der Ableitungsdurchgänge 94a und 94b sind mit der Ölwanne 96 verbunden.
Der erste Öldruckdurchgang 91 ist in einer Basis des Drehelements 53 im Wesentlichen radial ausgebildet und mit vier Verzweigungswegen 91d verbunden, die jeweils mit der voreilwinkelseitigen Hydraulikkammer 82 in Verbindung stehen. Der zweite Öldruckdurchgang 92 ist mit vier Ölgängen 92d verbunden, die sich zu jeder nacheilwinkelseitigen Hydraulikkammer 83 hin öffnen.
Im elektromagnetischen Umschaltventil 95 ist dessen interner Ventilkolben angeordnet, um die Umschaltung zwischen den entsprechenden Öldruckdurchgängen 91 und 92 und dem Versorgungsdurchgang 93 und den Ableitungsdurchgängen 94a und 94b entsprechend zu steuern.
Das Motor-Steuergerät 114 regelt die Stromzuführungsmenge (eine geregelte Variable) für einen elektromagnetischen Aktuator 99, der das elektromagnetische Umschaltventil 95 auf der Basis eines Schaltsteuersignals ansteuert, das mit einem Zittersignal überlagert ist.
Wenn im variablen Ventiltimingmechanismus 113, der die Mittelphase des Betriebswinkels des Einlassventils 105 variiert, ein Steuerungssignal mit der relativen Einschaltdauer von 0% (ein AUS-Signal) an den elektromagnetischen Aktuator 99 ausgegeben wird, wird die von der Ölpumpe 97 gepumpte Hydraulikflüssigkeit den nacheilwinkelseitigen Hydraulikkammern 83 über den zweiten Öldruckdurchgang 92 zugeführt und die Hydraulikflüssigkeit in den voreilwinkelseitigen Hydraulikkammern 82 wird vom ersten Ableitungsdurchgang 94a über den ersten Öldruckdurchgang 91 in die Ölwanne 96 abgeleitet.
Demzufolge wird ein Innendruck der nacheilwinkelseitigen Hydraulikkammern 83 hoch, während ein Innendruck der voreilwinkelseitigen Hydraulikkammern 82 niedrig wird und das Drehelement 53 wird durch die Flügel 78a bis 78d zur größten Nacheilwinkelseite gedreht. Infolgedessen wird eine Ventilöffnungsdauer (die Mittelphase des Öffnungswinkels) des Einlassventils 105 verzögert.
Wenn andererseits ein Steuerungssignal mit der relativen Einschaltdauer von 100% (ein EIN-Signal) an den elektromagnetischen Aktuator 99 ausgegeben wird, wird die Hydraulikflüssigkeit dem Innern der voreilwinkelseitigen Hydraulikkammern 82 über den ersten Öldruckdurchgang 91 zugeführt und die Hydraulikflüssigkeit in den nacheilwinkelseitigen Hydraulikkammern 83 wird über den zweiten Öldruckdurchgang 92 und den zweiten Ableitungsdurchgang 94b in die Ölwanne 96 abgeleitet, sodass der Innendruck der nacheilwinkelseitigen Hydraulikkammern 83 ein niedriger Druck wird.
Daher wird das Drehelement 53 mittels der Flügel 78a bis 78d ganz zur Voreilwinkelseite gedreht. Demzufolge wird die Ventilöffnungsdauer (die Mittelphase des Arbeitswinkels) des Einlassventils 105 vorgeschoben.
Der Aufbau des variablen Ventiltimingmechanismus ist nicht auf den in 2 bis 4 gezeigten beschränkt und neben dem oben beschriebenen Flügelmechanismus kann ein Mechanismus verwendet werden, der die einlassseitige Nockenwelle 3 unter Verwendung von Zahnrädern und dergleichen relativ zur Kurbelwelle 120 dreht. Ferner kann ein Mechanismus eingesetzt werden, der als Aktuator eine elektromagnetische Bremse neben dem hydraulischen Aktuator verwendet.
Das Motor-Steuergerät 114 berechnet einen Ziel-Drehwinkel der Steuerwelle 13, der äquivalent zu den Zielwerten des Betriebswinkels des Einlassventils 105 und dessen Hubmaß ist, auf der Basis der Motor-Betriebszustände, um dadurch eine Feedback-Regelung des Motors 17 durchzuführen, sodass sich ein momentaner Drehwinkel der Steuerwelle 13, der von einem Winkelsensor 134 erfasst wird, dem Ziel-Drehwinkel annähert.
Ferner berechnet das Motor-Steuergerät 114 jeweils jeden Zielwert der Mittelphase der Betriebswinkel des Einlassventils 105 auf der Basis der Motor-Betriebsbedingungen, um dadurch eine Feedback-Regelung der relativen Einschaltdauer des Regelsignals durchzuführen, das an den elektromagnetischen Aktuator 99 ausgegeben wird, sodass sich die momentanen Mittelphasen, die durch den Kurbelwinkelsensor 117 und den Nockensensor 132 erfasst werden, den Zielwerten annähern.
Wenn der elektromagnetische Aktuator 99 ausgeschaltet wird, wird der variable Ventiltimingmechanismus 113, wie oben beschrieben, zur größten Nachteilwinkelposition zurückgedreht. Daher wird der Zielwert die Mittelphase des Betriebswinkels des Einlassventils 105 als Voreilwinkelwert von der größten Nachteilwinkelposition festgelegt.
5 zeigt Änderungen der Öffnungscharakteristika des Einlassventils 105 durch den variablen Ventiltimingmechanismus 113 und den variablen Ventilhubmechanismus 112.
Wenn der variable Ventilhubmechanismus 112, wie in 5 dargestellt, betätigt wird, werden sowohl der Betriebswinkel des Einlassventils 105 als auch dessen Hubmaß kontinuierlich vergrößert oder verkleinert, während die Mittelphase des Betriebswinkels des Einlassventils 105, wie durch einen Pfeil a dargestellt, annähernd konstant gehalten wird.
Wenn andererseits der variable Ventiltimingmechanismus 113 betätigt wird, wird die Mittelphase des Betriebswinkels des Einlassventils 105 zur Voreilwinkelseite oder zur Nachlaufwinkelseite hin verschoben, während der Betriebswinkel des Einlassventils 105 und dessen Hubmaß, wie durch einen Pfeil b dargestellt, annähernd konstant gehalten werden.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, das Hubmaß (den Betriebswinkel) des Einlassventils 105 und sein Ventiltiming (die Mittelphase des Betriebswinkels) durch den variablen Ventilhubmechanismus 112 und den variablen Ventiltimingmechanismus 113 mit hoher Präzision zu regeln.
Ferner wird durch die Regelung des Hubmaßes (des Betriebswinkels) des Einlassventils 105 und dessen Ventilsteuerzeit (Mittelphase des Betriebswinkels) und durch die Regelung der Kraftstoffeinspritzung die Verbrennung von weniger unverbranntem HC durchgeführt, indem sich ein Abgastemperatur-Anstiegseffekt während einer Zeitspanne vom Starten des Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs (einschließlich des Anlassens) vergrößert, sodass die Aktivität der Abgasreinigungskatalysatoren beschleunigt wird, während die exzellente Abgasreinigungsleistung während dieser Zeitspanne aufrechterhalten bleibt. In diesem Stadium kann der Abschluss des Motor-Warmlaufs typischerweise ermittelt werden, wenn die Kühlwassertemperatur eine vorgegebene Temperatur, z. B. 60°C, erreicht.
6 zeigt Hubcharakteristika des Einlassventils, die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft und die Kraftstoffeinspritzdauer gemäß einer Basis-(grundlegenden) Ausführungsform im Vergleich zu denen des Standes der Technik (in der Figur entsprechen A bis C der vorliegenden Erfindung und D bis F entsprechen einem Beispiel des Standes der Technik).
Während einer Zeitspanne vom Starten des Motorbetriebs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs wird der Öffnungszeitpunkt IVO des Einlassventils durch den variablen Ventiltimingmechanismus 113 auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts eingestellt. In dem Fall, bei dem die Schließdauer des Einlassventils geregelt wird, um nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts zu liegen, wenn ein Nachteilwinkelwert nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts groß ist, und es dementsprechend unmöglich ist, eine Verzögerung des Herrschens eines Unterdrucks aufgrund eines Einströmens von Abgas vom Auslassventil zu vernachlässigen, wird der Öffnungszeitpunkt IVO auf einen Wert innerhalb eines Bereichs ab einem Zeitpunkt eingestellt, der um einen vorgegebenen Kurbelwinkel von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts verzögert ist bzw. nacheilt.
Zudem wird das Hubmaß des Einlassventils 105 durch den variablen Ventilhubmechanismus 112 auf einen Wert eingestellt, der ausreichend kleiner als das Hubmaß nach dem Abschluss des Motor-Warmlaufs ist.
Folglich wird der Öffnungszeitpunkt IVO verglichen mit dem Stand der Technik vollständig verzögert, sodass das Einlassventil 105 in einem Stadium geöffnet wird, in dem der Unterdruck im Brennraum vollständig angestiegen ist, und außerdem wird das Hubmaß (ein effektiver Öffnungsbereich) kleiner gemacht. Unmittelbar nachdem das Einlassventil 105 geöffnet wurde, wird daher die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft, die über das Einlassventil 105 in den Brennraum eingeströmt ist, drastisch erhöht und außerdem kann eine Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit hoch aufrechterhalten wird, ausreichend lang gemacht werden.
Genauer gesagt wird die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft auf der Basis eines Differenzdrucks oder eines Druckverhältnisses zwischen einem Brennraumdruck und einem Druck auf der stromaufwärtsseitigen Seite des Einlassventils 105 (wenn der Druck auf der stromaufwärtsseitigen Seite des Einlassventils 105 konstant ist, wird der Differenzdruck oder das Druckverhältnis lediglich auf der Basis des Brennkammerdrucks ermittelt) und dem effektiven Öffnungsbereich des Einlassventils 105 ermittelt.
Hierbei nimmt der Druck, der im Brennraum bei der Öffnungsdauer IVO des Einlassventils 105 vorherrscht, einen größeren Unterdruck an, wenn der Öffnungszeitpunkt IVO vor den unteren Totpunkt verzögert wird.
Gewöhnlich wird die Ventil-Öffnungsdauer IVO auf eine Voreilwinkelseite in der Nähe des oberen Totpunkts des Ansaugtakts eingestellt, sodass das Einlassventil geöffnet wird, wenn sich der Unterdruck im Brennraum noch nicht erhöht hat, und daher ist die transiente Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft unmittelbar nach dem öffnen des Ventils (die maximale Strömungsgeschwindigkeit) niedrig.
Zudem ist das Fassungsvermögen in der Brennkammer unmittelbar nach dem öffnen des Ventils gering und zudem eine Erhöhungsgeschwindigkeit des Fassungsvermögens in der Brennkammer niedrig, weil eine Kolbengeschwindigkeit niedrig ist. Daher ist eine Abfallgeschwindigkeit des Unterdrucks in der Brennkammer entsprechend einer der in den Brennraum eingeströmten Luftmenge groß, und folglich verringert sich die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft in einer kurzen Zeit beträchtlich und daher ist die Zeitdauer extrem kurz, in der die Strömungsgeschwindigkeit hoch ist.
Da bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Ventilöffnungsdauer IVO auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts festgelegt ist, ist der Brennkammerdruck beim Ventil-Öffnungszeitpunkt IVO der ausreichend hohe Unterdruck und dementsprechend wird die transiente Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils (die maximale Geschwindigkeit) ausreichend hoch.
Ferner wird der Ventil-Öffnungszeitpunkt auf 30° nacheilend bzw. verzögert nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts eingestellt, sodass das Fassungsvermögen im Brennraum unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils groß ist, die Abfallgeschwindigkeit des Unterdrucks im Brennraum, die durch die in den Brennraum einströmende Menge der Ansaugluft verursacht wird, ist hoch und zudem wird die Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch aufrechterhalten wird, signifikant verlängert.
Ferner verringert sich die Kolbengeschwindigkeit am oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt auf das Minimum und die Kolbengeschwindigkeit erhöht sich an einer Mittelposition entfernt vom oberen oder unteren Totpunkt auf das Maximum. Da der Öffnungszeitpunkt IVO auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von einem Zeitpunkt der um einen vorgegebenen Kurbelwinkel von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts verzögert ist, ist die Kolbengeschwindigkeit unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils hoch, sodass eine Anstiegsgeschwindigkeit des Fassungsvermögens im Brennraum hoch ist. Daher ist die Abfallgeschwindigkeit des Unterdrucks im Brennraum, die durch die in den Brennraum einströmende Menge der Ansaugluft verursacht wird, geringer und infolgedessen wird die Zeitspanne, in der die Ansaug-Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch aufrechterhalten wird, weiter verlängert.
Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung einer Kraftstoff-Einspritzregelung, die erfindungsgemäß durchgeführt wird.
Als einfachste Regelung, wird eine erstmalige Einspritzung gestartet, unmittelbar nachdem sich das Einlassventil 105 geöffnet hat, um während der Zeitspanne durchgeführt zu werden, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch aufrechterhalten wird (wird nachfolgend als hohe Ansaugluft-Strömungsgeschwindigkeitsdauer bezeichnet). Danach wird eine zweite Einspritzung zum vorgegebenen Zeitpunkt unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt gestartet. Genauer gesagt, kann die hohe Ansaugluft-Strömungsgeschwindigkeitsdauer derart definiert werden, dass sie unmittelbar nach dem Öffnen des Einlassventils 105 beginnt und eine Zeitspanne ist, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft höher als oder gleichgroß wie z. B. 100 m/s aufrechterhalten bleibt. Wenn der Brennraumdruck und der Ansaugrohrdruck ungefähr den gleichen Wert aufweisen, ohne die oben genannte Bedingung der hohen Ansaugluft-Strömungsgeschwindigkeitsdauer zu erfüllen, ist es unmöglich, zu definieren, dass die hohe Ansaugluft-Strömungsgeschwindigkeitsdauer endet.
Erfindungsgemäß wird hierbei während der Zeitspanne vom Starten des Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs die Verbrennung durchgeführt, um die Abgastemperatur zu erhöhen, um die Aktivierung der Abgasreinigungskatalysatoren zu beschleunigen. Daher wird der Zündzeitpunkt auf die Nachlaufwinkelseite eingestellt, um den Abgastemperatur-Erhöhungseffekt aufgrund der Nachverbrennung zu erhalten. Infolgedessen wird der Startzeitpunkt der zweiten Kraftstoffeinspritzung so eingestellt, dass sein vorlaufwinkelseitiger Grenzwert 20° vor dem Zündzeitpunkt beträgt.
Daher bildet der beim ersten Zeitpunkt eingespritzte Kraftstoff während der Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, das homogene Gemisch im gesamten Brennraum aus, während seine Zerstäubung (Verdampfung) und Mischung durch eine starke Strömung der Ansaugluft beschleunigt wird, und der beim zweiten Zeitpunkt unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt eingespritzte Kraftstoff bildet das konzentrierte geschichtete Gemisch. Danach wird das geschichtete Gemisch zur Verbrennung gezündet, und die Flamme breitet sich zum umgebenden homogenen Gemisch aus, sodass die sich ausbreitende bzw. diffuse Verbrennung durchgeführt wird. Ferner erhöht sich die Abgastemperatur aufgrund der Nachverbrennung nach dem Expansionshub, sodass die Aktivierung der Abgasreinigungskatalysatoren (des vorderen Katalysators 108 und die hinteren Katalysators 109) beschleunigt wird (d. h., dass sich eine Zeit verkürzt, bis die Abgasreinigungskatalysatoren aktiviert werden).
Insbesondere im Vergleich mit dem Stand der Technik wird die Zerstäubung (Verdampfung) des Kraftstoffs, der während der Zeitspanne eingespritzt wird, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, durch die starke Strömung der Ansaugluft beschleunigt. Zudem wird der eingespritzte Kraftstoff von der Strömung der Ansaugluft in deren ausgerichtete Richtung mitgerissen, und eine Anlagerung an einer Wandfläche des Brennraums verhindert, sodass das unverbrannte HC signifikant reduziert wird.
Hierbei wird die gesamte Kraftstoff-Einspritzmenge auf der Basis der Motor-Betriebsbedingungen (Drehzahl, Belastung, Wassertemperatur und dergleichen) ermittelt. Jedoch kann ein Verhältnis der erstmaligen Einspritzmenge zur zweiten Einspritzmenge einfach in gleiche Raten unterteilt werden.
In dem Fall, bei dem die Hauptverbrennung die geschichtete Verbrennung mit dem geschichteten Kraftstoff-Luftgemisch ist, die durch die zweite Einspritzung um eine Zündkerze herum ausgebildet wird, und die Unter-Verbrennung, die sich durch das homogene Kraftstoff-Luftgemisch ausbreitende Verbrennung ist, die durch die erstmalige Einspritzung im gesamten Brennraum ausgebildet wird, kann die zweite Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung bis zu einem fetten Grenzwert der geschichteten Verbrennung sichergestellt werden, um eine unzureichende Einspritzmenge, wie die erstmalige Einspritzmenge für die diffuse Verbrennung auszugleichen. Jedoch wird die Einspritzmenge für die diffuse Verbrennung gleichgroß oder größer als eine äquivalente Einspritzmenge zu einem mageren Grenzwert eingestellt, an dem die exzellente diffuse Verbrennung durchgeführt werden kann. Selbst in dem Fall, bei dem im Gegensatz dazu die Hauptverbrennung die diffuse Verbrennung und die Unter-Verbrennung die geschichtete Verbrennung ist, erreicht die Kraftstoff-Einspritzmenge für die geschichtete Verbrennung eine Einspritzmenge, die gleichgroß oder größer als 10% der gesamten Kraftstoff-Einspritzmenge ist, um dadurch die exzellente Zündung zu gewährleisten.
In dem Fall, bei dem eine erforderliche Einspritzmenge durch die oben genannte zweimalige Einspritzung (die Einspritzmenge ist unzureichend, selbst wenn die Einspritzmenge, die während der Zeitspanne eingespritzt wird, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt mit dem fetten Grenzwert erfolgt ist), nicht abgedeckt werden kann, wird ein unzureichender Kraftstoff vor der Zeitspanne eingespritzt, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist. Der Grund dafür ist, dass nach Ablauf der Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, ein Verdampfungs-Beschleunigungseffekt aufgrund der Ansaugluftströmung selbst dann nicht erreicht werden kann, wenn der Kraftstoff gespritzt wird, aber der Kraftstoff wird vor der Zeitspanne eingespritzt, in der die Geschwindigkeit der Ansauglluft hoch ist, das entsprechend exzellente Verdampfungsverhalten kann durch einen Anstieg auf einen bestimmten Grad des Unterdrucks im Brennraum erreicht werden und außerdem kann der Kraftstoff-Verdampfungseffekt durch den Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft nach der Kraftstoffeinspritzung erreicht werden. Im Übrigen können die erste Einspritzung und die Einspritzung während der Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit hoch ist, eingestellt werden, um kontinuierlich durchgeführt zu werden, ohne sie voneinander zu trennen (dies wird als ein erstes Einspritzmuster bezeichnet).
Selbst in dem Fall, bei dem die erforderliche Einspritzmenge durch die zweifache Einspritzung abgedeckt werden kann, kann die erstmalige Kraftstoffeinspritzung ferner während einer Zeitspanne vor der Zeitspanne durchgeführt werden, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und danach kann in die zweite Einspritzung unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt durchgeführt werden (dies wird als ein zweites Einspritzmuster bezeichnet). Obwohl ein Teil des Kraftstoffs, der während der Zeitspanne vor der Zeitspanne eingespritzt wird, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, sich an der Wandfläche des Brennraums anlagert, bevor sich die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft erhöht hat, wird dieser zu einem frühen Zeitpunkt eingespritzt und dem Unterdruck im Brennraum ausgesetzt, um bis zu einem gewissen Grad verdampft zu werden, und danach wird seine Verdampfung durch die Strömung der Ansaugluft weiter beschleunigt. Dadurch kann das Verdampfungsverhalten ausreichend verbessert werden.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm der Regelungen des Ventiltimings des Einlassventils und seines Hubmaßes und die Regelung der Kraftstoffeinspritzung gemäß der Basis-Ausführungsform (dem ersten Einspritzmuster).
In einem Schritt S1 werden die für die anstehenden Regelungen notwendigen Parameter, wie z. B. die Motordrehzahl, das erforderliche Drehmoment, die Wassertemperatur und dergleichen, in den Steuerabschnitt (z. B. die ECU von 1) eingelesen und danach wird in einem Schritt S2 ermittelt, ob dies die Zeitspanne vor dem Abschluss des Warmlaufs, ab dem Starten des Motorlaufs ist, oder nicht. Diese Entscheidung wird in Übereinstimmung damit durchgeführt, dass der Motor läuft und die Wassertemperatur gleichhoch oder niedriger als die vorgegebene Temperatur (z. B. von 60°C bis 80°C) beträgt, und dergleichen. Im Übrigen beinhaltet das Starten des Motorlaufs das Anlassen.
Wenn ermittelt wurde, dass es sich um die Zeitspanne vor dem Abschluss des Warmlaufs ab dem Starten des Motorlaufs handelt, rückt die Regelung zu einem Schritt 53 vor, bei dem der variable Ventiltimingmechanismus 113 und der variable Ventilhubmechanismus 112 so geregelt werden, dass die festgelegte Öffnungszeit IVO und das kleine Hubmaß erreicht werden.
Als nächstes wird in einem Schritt S4 ermittelt, ob die dem erforderlichen Drehmoment äquivalente Kraftstoff-Einspritzmenge durch die erstmalige Einspritzung und die zweite Einspritzung in Übereinstimmung damit abgedeckt werden kann, dass das erforderliche Drehmoment gleichgroß oder geringer als ein vorgegebener Wert ist. Da die möglichen Einspritzdauern (möglichen Einspritzzeiten) bei den ersten und zweiten Malen verkürzt werden, wenn sich die Motor-Drehzahl erhöht, kann der vorgegebene Wert entsprechend einem Anstieg der Drehzahl niedriger festgelegt werden.
Wenn ermittelt wurde, dass das erforderliche Drehmoment gleichgroß oder niedriger als der vorgegebene Wert ist, wird in einem Schritt S5 die Kraftstoffeinspritzung geregelt, um zweimal, das heißt, während der Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist und während einer Zeitspanne, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt, ausgeführt zu werden.
Wenn das erforderliche Drehmoment den vorgegebenen Wert überschreitet, wird in einem Schritt S6 die erstmalige Einspritzung vor der Zeitspanne durchgeführt, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, die zweite Einspritzung während der Zeitspanne durchgeführt, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und eine dritte Einspritzung während der Zeitspanne durchgeführt, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt. Wie oben beschrieben, können die erstmalige Einspritzung und die zweite Einspritzung im Übrigen kontinuierlich durchgeführt werden.
Wenn im Schritt S2 ermittelt wurde, dass es sich um die Zeitspanne nach dem Abschluss des Warmlaufs handelt, werden in einem Schritt S7 der variable Ventiltimingmechanismus 113 und der variable Ventilhubmechanismus 112 geregelt, um das festgelegte Ventiltiming des Einlassventils 105 und sein festgelegtes Hubmaß zu erreichen, die entsprechend den Motor-Betriebsbedingungen festgelegt wurden. Im Übrigen wird der Öffnungszeitpunkt IVO des Einlassventils 105 geregelt, um verglichen mit dem vor dem Abschluss des Warmlaufs auf der Voreilwinkelseite zu liegen und sein Hubmaß wird geregelt, um größer als das vor dem Abschluss des Warmlaufs zu sein.
In einem Schritt S8 werden die Kraftstoff-Einspritzmenge und der Einspritzzeitpunkt entsprechend den Motor-Betriebsbedingungen normal geregelt.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer Anwendung der Regelungen des Ventiltimings des Einlassventils und seines Hubmaßes und die Regelung der oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzung erläutert.
8 zeigt Hubcharakteristika des Einlassventils, das entsprechend einer Laständerung (eines erforderlichen Drehmoments) während der Zeitspanne vor dem Abschluss des Warmlaufs ab dem Starten des Motorlaufs variabel geregelt wird, als zweite Ausführungsform der Anwendung der Einlassventilregelung.
Genauer gesagt, bestehen die oben genannten Hubcharakteristika des Einlassventils darin, dass das Hubmaß auf ein Minimum eingestellt wird, wenn das erforderliche Drehmoment minimal ist, während der Öffnungszeitpunkt IVO des Einlassventils ungeachtet des Lastwechsels konstant gehalten wird, und das Hubmaß entsprechend dem Anstieg des erforderlichen Drehmoments angehoben wird und sich mit diesem Anstieg der Schließzeitpunkt IVC des Einlassventils verzögert.
Durch weitestgehende Reduzierung des Hubmaßes ist es daher möglich, die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft zu erhöhen und außerdem die Zeitspanne längstmöglich zu erweitern, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist. Dadurch kann die Zerstäubung des Kraftstoffs weiter beschleunigt werden und das unverbrannte HC wird durch die Reduzierung der Kraftstoffmenge, die sich an der Wandfläche des Brennraums anlagert, weiter vermindert.
Selbst in dem Fall, bei dem der Öffnungszeitpunkt IVO des Einlassventils und sein Hubmaß geregelt werden, um während der Zeitspanne vom Beginn des Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Warmlaufs unter Verwendung in Verbindung mit einer Öffnungsregelung des Drosselklappenventils konstant zu bleiben, kann eine Ansaugluftmenge entsprechend dem Lastwechsel (erforderlichen Drehmoment) kontinuierlich variiert werden.
Wenn der Öffnungszeitpunkt IVO im Bereich von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts variiert wird, ändert sich zudem die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft, selbst wenn das Hubmaß (der effektiver Öffnungsbereich) konstant bleibt. Infolgedessen ist es durch die Variation des Öffnungszeitpunkts IVO entsprechend der Laständerung innerhalb eines Bereichs von der minimalen durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft bis zur maximalen durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft auch möglich, die Ansaugluftmenge proportional zur „durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft x dem effektiven Öffnungsbereich" kontinuierlich zu variieren.
9 zeigt verschiedene Regelbeispiele für das Einlassventil während der Zeitspanne vom Starten des Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Warmlaufs in (B) bis (E) in Bezug auf die in (A) dargestellten Standard-Hubcharakteristika der Einlassventile A und B nach dem Abschluss des Warmlaufs in einem Verbrennungsmotor, der mit einer Mehrzahl von (zwei) Einlassventilen A und B pro Zylinder versehen ist.
In (B) wird der Öffnungszeitpunkt IVO von jedem der Einlassventile A und B um den gleichen festgelegten Winkel vom oberen Totpunkt TDC des Ansaugtakts verzögert, während sich das Hubmaß von jedem der Einlassventile A und B durch die gleichen Hubcharakteristika reduziert.
Obwohl in (C) das Hubmaß des Einlassventils A das gleiche wie das in (B) ist, wird das Hubmaß des Einlassventils B kleiner gemacht und sein Öffnungszeitpunkt weiter verzögert. Obwohl in (D) das Hubmaß des Einlassventils B das gleiche wie das in (B) ist, wird sein Ventiltiming (seine Mittelphase des Betriebswinkels) verglichen mit der des Einlassventils A so verzögert, dass sowohl der Öffnungszeitpunkt IVO des Einlassventils B als auch sein Schließzeitpunkt IVC verzögert werden.
Ferner wurden in (E) die Hub-Charakteristika der Einlassventile A und B asymmetrisch zueinander ausgelegt, um den graduellen Anlauf zu erreichen.
Durch Kombinieren der Charakteristika der Mehrzahl der Einlassventile miteinander ist es somit möglich, die erforderliche Kraftstoff-Einspritzmenge auf einfache Weise zu erreichen.
Ferner können die Regelungen in (C) bis (E) auf einfache Weise unter Verwendung eines Mechanismus durchgeführt werden, der zwei Nocken und dergleichen umfasst, um auf die zwei Stufen der Hubcharakteristika umzuschalten.
10 zeigt eine Ausführungsform eines in der vorliegenden Erfindung durchgeführten Regelvorgangs, bei dem die Regelungen des Einlassventils und der Kraftstoffeinspritzung entsprechend der Wassertemperatur während der Zeitspanne vom Starten des Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Warmlaufs verändert werden.
In dieser Ausführungsform wird das oben beschriebene grundlegende erste Einspritzmuster angewendet. Die erstmalige Kraftstoffeinspritzung wird nämlich während der Zeitspanne durchgeführt, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und die zweite Kraftstoffeinspritzung wird während der Zeitspanne durchgeführt, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt.
Die vorliegende Ausführungsform weist eine gleiche Basiskonfiguration wie die der Basis-Ausführungsform auf, bei der der Öffnungszeitpunkt IVO des Einlassventils innerhalb des Bereichs von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts während der Zeitspanne vor dem Abschluss des Warmlaufs ab dem Starten des Motorlaufs verzögert wird. Jedoch wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Hubmaß vergrößert, wenn die Wassertemperatur niedriger ist. Demzufolge verringert sich der verzögerte Winkelbetrag des Öffnungszeitpunkts IVO, ist aber im obigen Bereich festgelegt, und daher wird die ausreichende Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft gewährleistet.
Nachfolgend wird der Grund beschrieben, warum das Hubmaß vergrößert wird, wenn die Wassertemperatur niedriger ist.
Wenn der verzögerte Winkelbetrag des Zündzeitpunkts vergrößert wird, verzögert sich die Verbrennung im Expansionshub, sodass sich der Abgastemperatur-Erhöhungseffekt verbessert, aber dies führt zu einem niedrigeren Wärmewirkungsgrad (ein Wärmemengenverlust aus dem Brennwert in das Abgas erhöht sich, was zur Drehmomentreduzierung führt.
Daher wird das Hubmaß vergrößert, um die Luftmenge zu erhöhen, wenn die Wassertemperatur niedriger ist, wobei der Bedarf eines Abgastemperaturanstiegs groß ist, und mit der Erhöhung der Luftmenge wird auch die Einspritzdauer (die Einspritzmenge) vergrößert, um das aufgetretene Drehmoment zu erhöhen. Somit ist es möglich, dass, während das erforderliche Drehmoment durch eine Kompensation eines Drehmomentteils ausgeglichen wird, der aufgrund des Abgastemperaturanstiegs verloren gegangen ist, der verzögerte Winkelbetrag des Zündzeitpunkts weiter vergrößert wird, indem der Drehmomentausgleich zur Verbesserung des Abgastemperatur-Anstiegeffekts berücksichtigt wird, sodass die frühe Aktivierung der Abgasreinigungskatalysatoren weiter beschleunigt wird.
11 zeigt eine leichte Modifikation der Ausführungsform von 10, bei der die Regelungen des Einlassventils und der Kraftstoffeinspritzung entsprechend der Wassertemperatur während der Zeitspanne vom Starten des Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Warmlaufs verändert werden.
Bei dieser Ausführungsform wird das oben beschriebene zweite Basis-Einspritzmuster angewendet. Die erstmalige Kraftstoffeinspritzung wird nämlich vor der Zeitspanne durchgeführt, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und die zweite Kraftstoffeinspritzung wird während der Zeitspanne durchgeführt, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt.
Die Anordnung der vorliegenden Ausführungsform ist, mit Ausnahme des oben gesagten, die gleiche wie die in 10 dargestellte Ausführungsform und dementsprechend kann ein ähnlicher Effekt wie bei der in 10 gezeigten Ausführungsform erzielt werden.
12 zeigt eine Ausführungsform für den Fall, bei der die in 10 gezeigte Ausführungsform bei einem Motor mit einem Lader angewendet wird.
Die Regelungen des Einlassventils und der Kraftstoffeinspritzung werden zwischen einem durch den Lader aufgeladenen Bereich (eine durchgezogene Linie in der Figur) und einem nicht aufgeladenen Bereich (eine strichpunktierte Linie in der Figur) während einer Zeitspanne vom Starten des Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs umgeschaltet.
Da speziell im aufgeladenen Bereich ein Ladedruck (ein dem Einlassventil vorgelagerter Druck) hoch ist, kann das Hubmaß zum Erreichen der erforderlichen Luftmenge kleiner als im nicht aufgeladenen Bereich gemacht werden und auch der Öffnungszeitpunkt IVO kann weiter verzögert werden. Demzufolge kann die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft unmittelbar nach dem öffnen des Einlassventils weiter gesteigert werden. Demzufolge ist es möglich, die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs und zudem den Abgastemperaturanstieg und die Aktivierung der Abgasreinigungskatalysatoren weiter zu beschleunigen. Im Übrigen werden die Regelungen des Einlassventils und der Kraftstoffeinspritzung im nicht aufgeladenen Bereich ähnlich wie die in 11 durchgeführt.
13 zeigt eine Ausführungsform, bei der die in 11 dargestellte Ausführungsform (bei der die erstmalige Kraftstoffeinspritzung vor der Zeitspanne durchgeführt wird, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und die zweite Kraftstoffeinspritzung während der Zeitspanne durchgeführt wird, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt) bei einem Motor mit einem Lader angewendet wird.
Die Regelungen, mit Ausnahme der erstmaligen Kraftstoffeinspritzregelung, sind die gleichen wie die bei der in 12 dargestellten Ausführungsform, und demzufolge kann ein ähnlicher Effekt wie der in 12 dargestellten Ausführungsform erzielt werden.
Die gesamten Inhalte der japanischen Patentanmeldung mit der Nummer 2007-032498 vom 13. Februar 2007, für die eine Priorität beansprucht wird, werden hiermit durch Bezugnahme miteinbezogen.
Während nur ausgesuchte Ausführungsformen gewählt wurden, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen und zu beschreiben, wird es dem Durchschnittsfachmann aus dieser Offenbarung einleuchten, dass viele Veränderungen und Modifikationen hierbei erfolgen können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den anliegenden Ansprüchen definiert ist.
Darüber hinaus ist die vorausgegangene Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen nur zur Veranschaulichung und nicht zum Zwecke der Begrenzung der Erfindung vorgesehen, wie sie durch die anliegenden Ansprüche und ihren Äquivalenten definiert ist.
Zusammenfassend ist festzustellen:
Ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventils eines Verbrennungsmotors wird geregelt, um einen Wert innerhalb eines Bereichs von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt des Ansaugtakts während einer Zeitspanne vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs ab dem Starten eines Motors anzunehmen, und außerdem wird die effektive Öffnungsfläche des Einlassventils kleiner als dessen effektive Öffnungsfläche gemacht, die nach dem Abschluss des Motor-Warmlaufs eintritt, um die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft zu erhöhen, die durch das Einlassventil einströmt, und gleichzeitig wird Kraftstoff in einen Brennraum zumindest während einer ersten Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft, unmittelbar nachdem das Einlassventil geöffnet wurde, hoch ist, und einer zweiten Zeitspanne vor der ersten Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und während einer dritten Zeitspanne eingespritzt, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt.

3: einlassseitige Nockenwelle
4: Schwenknocken
11: Antriebsnocken
12: Verbindungsglied
13: Steuerwelle
14: Steuernocken
15: Kipphebel
16: Verbindungsglied
17: Motor
18: Zahnradpaar
51: Nocken-Kettenzahnrad
53: Drehelement
54: Hydraulikkreis
56: Gehäuse
60: Sperrmechanismus
63: Trennwandbereiche
77: Basisbereich
78a, 78b, 78c, 78d: Flügel
82: voreilwinkelseitige Hydraulikkammern
83: nacheilwinkelseitige Hydraulikkammern
84: Sicherungsstift
91: erster Öldruckdurchgang
92: zweiter Öldruckdurchgang
92d: Öldurchgänge
93: Versorgungsdurchgang
94a, 94b: Ableitungsdurchgänge
95: elektromagnetisches Umschaltventil
96: Ölwanne
97: Ölpumpe
99: elektromagnetischer Aktuator
101: Motor
102: Ansaugrohr
103a: Drosselklappenmotor
103b: Drosselklappenventil
104: Drosselklappe
105: Einlassventil
105a: Ventilstößel
106: Brennraum
107: Auslassventil
108: vorderer Katalysator
109: hinterer Katalysator
110: auslassseitige Nockenwelle
111: Nocken
112: variabler Ventilhubmechanismus
113: variabler Ventiltimingmechanismus
114: Motorsteuergerät
115: Luftmengenmesser
116: Gaspedalsensor
117: Kurbelwinkelsensor
118: Drosselklappensensor
119: Wassertemperatursensor
120: Kurbelwelle
130: Ansaugkanal
131: Kraftstoff-Einspritzventil
132: einlassseitiger Nockensensor
133: Winkelsensor
OTP: Oberer Totpunkt
UTP: Unterer Totpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2005-140007 [0002, 0004]
- WO 97/13063 [0003, 0004]
- JP 2007-032498 [0124]

Claims

Vorrichtung zur Regelung eines Ansaugvorgangs eines Verbrennungsmotors: – mit einem Kraftstoff-Einspritzventil (131), das Kraftstoff in einen Brennraum (106) direkt einspritzt; – mit einem ersten variablen Ventilmechanismus, der einen effektiven Öffnungsbereich eines Einlassventils (105) kontinuierlich verändert; und – mit einem zweiten variablen Ventilmechanismus, der eine Mittelphase eines Arbeitswinkels des Einlassventils (105) verändert, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner aufweist: eine variable Ventilmechanismus-Regeleinrichtung, die eingerichtet ist, um die ersten und zweiten variablen Ventilmechanismen zu regeln, damit das Einlassventil (105) einen Ventil-Öffnungszeitpunkt in einem vorgegebenen Bereich von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt (OTP) des Ansaugtakts während einer Zeitspanne vom Starten eines Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss eines Motor-Warmlaufs aufweisen kann und damit das Einlassventil (105) außerdem einen vorgegebenen effektiven Öffnungsbereich aufweisen kann, der kleiner als dessen effektiver Öffnungsbereich nach dem Abschluss des Motor-Warmlaufs ist, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der durch das Einlassventil (105) einströmenden Ansaugluft zu erhöhen; und eine Kraftstoffeinspritz-Regelungseinrichtung, die das Kraftstoff-Einspritzventil (131) regeln kann, um die Kraftstoffeinspritzung zumindest während einer Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, unmittelbar nachdem das Einlassventil (105) geöffnet wurde, und einer weiteren Zeitspanne vor der oben genannten Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und während einer weiteren Zeitspanne durchzuführen, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Ventilmechanismus-Regeleinrichtung den effektiven Öffnungsbereich regelt, der entsprechend einem Anstieg der erforderlichen Ansaugluftmenge unter einer Bedingung vergrößert wird, dass der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils (105) während der Zeitspanne vom Starten des Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs am eingestellten Wert beibehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Ventilmechanismus-Regeleinrichtung den Schließzeitpunkt des Einlassventils (105) auf einen Wert innerhalb eines Bereichs vom einem Zeitpunkt, der um einen vorgegebenen Kurbelwinkel von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt (OTP) des Ansaugtakts verzögert ist, regelt, wenn der Schließzeitpunkt eines Auslassventils (107) nach dem oberen Totpunkt (OTP) des Ansaugtakts festgelegt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritz-Regeleinrichtung die Kraftstoffeinspritzung während dem Zeitraum beginnend bei 20° vor dem Zündzeitpunkt bis unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt regelt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kraftstoffeinspritzung während dem Zeitraum, in dem die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und während dem Zeitraum, der unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt, wenn eine Kraftstoff-Einspritzmenge kleiner als ein erforderlicher Wert ist, die Kraftstoffeinspritz-Regeleinrichtung die Kraftstoffeinspritzung so regelt, dass der Kraftstoff, der einer unzureichenden Kraftstoffmenge entspricht, vor einer Zeitdauer eingespritzt wird, in der sich die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft vergrößert hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner aufweist: eine Motortemperatur-Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Motortemperatur; und eine Zündzeitpunkt-Regelungseinrichtung zur Regelung eines Zündzeitpunkts, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Ventilmechanismus-Regeleinrichtung den effektiven Öffnungsbereich des Einlassventils (105) regelt, um größer zu werden, wenn die von der Motortemperatur-Erfassungseinrichtung erfasste Motortemperatur niedriger ist, und die Zündzeitpunkt-Regeleinrichtung einen verzögerten Winkelbetrag des Zündzeitpunkts regelt, um größer zu werden, wenn die von der Motortemperatur-Erfassungseinrichtung erfasste Motortemperatur niedriger ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor mit einem Lader versehen ist, und die variable Ventilmechanismus-Regeleinrichtung das Einlassventil (105) in einem Ladebereich derart regelt, dass es ein Hubmaß und/oder einen verzögerten Winkelbetrag seines Öffnungszeitpunkts annimmt, die größer als diejenigen in einem Nicht-Ladebereich sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Einlassventilen (105) pro Zylinder versehen ist, und die variable Ventilmechanismus-Regeleinrichtung den Öffnungszeitpunkt jedes Einlassventils (105) regelt, um in den vorgegebenen Bereich zu gelangen und auch deren effektiven Öffnungsbereich regelt, um ihre vorgegebene effektive Öffnungsfläche anzunehmen, indem die Hub-Charakteristika der Mehrzahl der Einlassventile kombiniert werden.
Verfahren zur Regelung eines Ansaugvorgangs eines Verbrennungsmotors: mit einem Kraftstoff-Einspritzventil (131), das den Kraftstoff direkt in einen Brennraum (106) einspritzt; mit einem ersten variablen Ventilmechanismus, der einen effektiven Öffnungsbereich eines Einlassventils (105) kontinuierlich variiert; und mit einem zweiten variablen Ventilmechanismus, der eine Mittelphase eines Betriebswinkels des Einlassventils (105) variiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Regeln der ersten und zweiten variablen Ventilmechanismen damit das Einlassventil (105) einen Öffnungszeitpunkt mit einem Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von 30° bis 140° nach einem oberen Totpunkt (OTP) des Ansaugtakts während einer Zeitspanne vom Starten eines Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss eines Motor-Warmlaufs aufweisen kann und damit das Einlassventil (105) außerdem einen vorgegebenen effektiven Öffnungsbereich aufweisen kann, der kleiner als sein effektiver Öffnungsbereich nach dem Abschluss des Motor-Warmlaufs ist, um dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der durch das Einlassventil (105) einströmenden Ansaugluft zu erhöhen; und Regeln des Kraftstoff-Einspritzventils, um die Kraftstoffeinspritzung zumindest während einer Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, unmittelbar nachdem das Einlassventil (105) geöffnet wurde, und einer weiteren Zeitspanne vor der vorhergehenden Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und während einer Zeitspanne durchzuführen, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Regelns der variablen Ventilmechanismen den effektiven Öffnungsbereich regelt, der entsprechend einem Anstieg der benötigten Ansaugluftmenge unter einer Bedingung vergrößert wird, dass der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils (105) während der Zeitspanne vom Starten des Motorlaufs bis zu einem Zeitpunkt vor dem Abschluss des Motor-Warmlaufs am festgelegten Wert beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Regelns der variablen Ventilmechanismen den Schließzeitpunkt des Einlassventils (105) auf einen Wert innerhalb eines Bereichs ab einem Zeitpunkt regelt, der durch einen vorgegebenen Kurbelwinkel von 30° bis 140° nach dem oberen Totpunkt (OTP) des Ansaugtakts verzögert wird, wenn der Schließzeitpunkt eines Auslassventils (107) nach dem oberen Totpunkt (OTP) des Ansaugtakts festgelegt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Regelns der Kraftstoffeinspritzung die Kraftstoffeinspritzung während dem Zeitraum regelt, der unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt, und der nach 20° vor dem Zündzeitpunkt gestartet wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzung während der Zeitspanne, in der die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft hoch ist, und während der Zeitspanne geregelt wird, die unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt beginnt, wenn eine Kraftstoff-Einspritzmenge kleiner als ein erforderlicher Wert ist, wobei der Schritt des Regelns der Kraftstoffeinspritzung die Kraftstoffeinspritzung so regelt, das der Kraftstoff, der einer unzureichenden Kraftstoffmenge entspricht, vor einer Zeitspanne eingespritzt wird, in der sich die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft vergrößert hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, das ferner die folgenden Schritte aufweist: Erfassen der Motortemperatur; und Regeln des Zündzeitpunkts, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Regelns der variablen Ventilmechanismen den effektiven Öffnungsbereich des Einlassventils (105) regelt, um größer zu werden, wenn die erfasste Motortemperatur niedriger ist, und der Schritt des Regelns des Zündzeitpunkts einen verzögerten Winkelbetrag des Zündzeitpunkts regelt, um größer zu werden, wenn die erfasste Motortemperatur niedriger ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor mit einem Lader versehen ist, und der Schritt des Regelns der variablen Ventilmechanismen in einem Ladebereich ein Hubmaß des Einlassventils (105) und/oder einen verzögerten Winkelbetrag des Öffnungszeitpunkts des Einlassventils (105) derart regelt, das sie größer als diejenigen in einem Nicht-Ladebereich werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor mit einer Mehrzahl von Einlassventilen (105, 105) pro Zylinder versehen ist, und der Schritt des Regelns der variablen Ventilmechanismen den Öffnungszeitpunkt jedes Einlassventils (105) regelt, um in den vorgegebenen Bereich zu gelangen und zudem dessen effektive Öffnungsfläche regelt, um seine vorgegebene effektive Öffnungsfläche anzunehmen, indem die Hub-Charakteristika der Mehrzahl der Einlassventile (105, 105) kombiniert werden.