DE112007002866B4

DE112007002866B4 - Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart und Verfahren zum Steuern desselben

Info

Publication number: DE112007002866B4
Application number: DE112007002866T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kuzuyama
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2027-10-31
Also published as: KR20090087929A; CN101595290A; JP4618236B2; WO2008065856A1; JP2008138528A; KR101032012B1; US20100043745A1; CN101595290B; DE112007002866T5; US8096279B2

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart, der folgendes aufweist: zumindest einen Zylinder, eine Verbrennungskammer (10), ein Einlassventil (11v), ein Auslassventil (12v), einen Einlassventilnocken (24e) für die Funkenzündverbrennung, einen Einlassventilnocken (39e) für die Kompressionszündverbrennung, einen Auslassventilnocken (24a) für die Funkenzündverbrennung, und einen Auslassventilnocken (39a) für die Kompressionszündverbrennung, und der betrieben wird während eines Umschaltens zwischen einer Funkenzündverbrennung (SI) und einer Kompressionszündverbrennung (HCCI), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ausführen einer Öffnungssteuerung/Schließsteuerung des Einlassventils (11v) und des Auslassventils (12v), um eine negative Überlappungsperiode festzulegen, in der das Auslassventil (12v) früher geschlossen wird und das Einlassventil (11v) später geöffnet wird in Bezug auf einen oberen Totpunkt (TDC) im Auslasstakt während des stetigen Betriebs der Kompressionszündverbrennung (HCCI); Ausführen einer Steuerung zum Verzögern der Ventilschließzeit des Auslassventils (12v) vor einem Umschalten von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI) in Bezug...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart, der während des Umschaltens zwischen einer Funkenzündverbrennung und einer Kompressionszündverbrennung arbeitet, und auf ein Verfahren zum Steuern dieses Verbrennungsmotors.
Hintergrund des Standes der Technik
Ein Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart, der betrieben wird während des Umschaltens zwischen der Funkenzündverbrennung (mitunter auch als SI-Verbrennung bezeichnet) und der Kompressionszündverbrennung (mitunter auch als HCCI-Verbrennung oder Verbrennung mit Kompressionszündung einer homogenen Aufladung bezeichnet wird), wird beispielsweise unter dem Steuerverfahren gesteuert, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP 2000-220 458 A oder JP 2004-293 458 A offenbart ist.
In der Druckschrift JP 2000-220 458 A wird die Zündzeit des Verbrennungsmotors verzögert (Nacheilen), um zu bewirken, dass die Kompressionszündung der Funkenzündung vorangeht beim Gestalten eines Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung, um so den Übergang zu der Kompressionszündverbrennung zuverlässig und sanft zu gestalten. Da die Zündzeit somit allmählich verlangsamt (zum Nacheilen gebracht) wird, nimmt der während der Verbrennung erzeugte Druck d. h. die Abgabeleistung wie beispielsweise das Drehmoment allmählich ab. Daher kann die Amplitude der Schwankung des Moments gering gehalten werden, und das Umschalten zu der Kompressionszündverbrennung kann bei einer geringen Abgabeleistung bewirkt werden. Demgemäß ermöglicht dieses Steuerverfahren das Bewirken eines Abfalls der im Zylinder herrschenden Temperatur und ein Unterdrücken des Verbrennungsgeräusches und dergleichen, das von der Vorzündung herrührt, oder eines Klopfens während der Umschaltperiode von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung.
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Hierbei werden in dem Fall eines mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotors Nockenwellen, die dazu dienen, ein Auslassventil (Abgasventil) und ein Einlassventil zu öffnen/zu schließen, üblicherweise für sämtliche Zylinder verwendet. Daher wird die Zeit (zeitliche Abstimmung) für das Umschalten zwischen der Funkenzündverbrennung und der Kompressionszündverbrennung (d. h. die Zeit zum Umschalten zwischen den Nocken für die Funkenzündverbrennung und den Nocken für die Kompressionszündverbrennung) üblicherweise als eine Zeit (zeitliche Abstimmung) bezeichnet, die für sämtliche Zylinder gemeinsam wirkt. Andererseits wird in dem Fall eines mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotors die Ventilzeit des Abgabeventils und die Ventilzeit des Einlassventils in jedem Zylinder voneinander versetzt (verschoben) und sie unterscheiden sich folglich.
7 zeigt ein Diagramm der Ventilzeit gemäß zwei Mustern (d. h. Muster 1 und Muster 2) in einem herkömmlichen mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotor. Obwohl lediglich die zwei Muster in 7 dargestellt sind, kann die Anzahl an Mustern drei oder mehr in Abhängigkeit von der Zahl der Zylinder betragen.
Beispielsweise wird in dem Fall, bei dem ein Umschaltpunkt von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung ein Zeitpunkt ist, der einem Kompressionstakt nach dem Ende des Einlasstakts während der Funkenzündverbrennung (die als Muster 1 definiert ist, siehe 7) in einem bestimmten Zylinder entspricht, ein Umschalten zu einer Ventilzeit der Kompressionszündverbrennung ausgeführt, bei der das Auslassventil das nächste Mal offen ist (das Auslassventil wird zuerst umgeschaltet), so dass ein Betrieb bei einer Ventilzeit mit einer negativen Überlappungsperiode ausgeführt wird, ohne dass sich Probleme nach dem Umschalten in diesem Zylinder ergeben. Das in der Druckschrift JP 2000-220 458 A offenbarte Steuerverfahren arbeitet effektiv in einem Zylinder mit der vorstehend erwähnten Ventilzeit (gemäß dem Muster 1).
Außerdem können andere Zylinder bei einer anderen Ventilzeit arbeiten. In dem Fall, bei dem der vorstehend erwähnte gemeinsame Umschaltpunkt ein Zeitpunkt ist, der einem Auslasstakt entspricht (zeitliche Abstimmung oder Zeitpunkt, bei dem das Auslassventil offen ist) (der als Muster 2 definiert ist, siehe 7), wird ein Umschalten zu der Ventilzeit der Kompressionszündverbrennung ausgeführt, bei der das Einlassventil das nächste Mal offen ist (das Einlassventil wird zuerst umgeschaltet). In diesem Fall arbeitet das Auslassventil, das an dem Umschaltpunkt offen ist, bei einer Ventilzeit der Funkenzündverbrennung, d. h. bei einer normalen Ventilzeit (Ventilzeit in einem Verbrennungszyklus, bei dem die Ventilschließzeit des Auslassventils vor dem Umschalten von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung (während des stetigen Betriebs unter Funkenzündverbrennung) verzögert ist oder nacheilt im Hinblick auf die Ventilschließzeit des Auslassventils nach dem Umschalten (während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung, siehe (A) aus 7)). Das Einlassventil, das anschließend geöffnet wird, arbeitet bei der Ventilzeit der Kompressionszündverbrennung, d. h. eine Ventilzeit mit einer negativen Überlappungsperiode (späte Öffnungszeit) (mit der Ventilzeit während des stetigen Betriebs). In dem Zylinder, der die Ventilzeit gemäß diesem Muster aufweist, wird, wenn das Umschalten von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung ausgeführt wird, das Auslassventil in der Nähe des oberen Totpunktes im Kompressionstakt geschlossen und das Einlassventil wird spät geöffnet.
Wie dies in der Druckschrift JP 2004-293 458 A offenbart ist, wird in einen Verbrennungsmotor der Kompressionszündart, wenn das Auslassventil bei einer normalen Ventilzeit (in der Nähe des oberen Totpunktes im Kompressionstakt) geschlossen ist und das Einlassventil spät geöffnet wird (siehe 1a der Druckschrift JP 2004-293 458 A ), ein Einlasslufterwärmeffekt bewirkt. Das heißt, das Ansaugen von Einlassluft wird gestartet, wenn der Druck in einer Verbrennungskammer zu einem Unterdruck wird, so dass die Einlassluft in die Verbrennungskammer rasch einströmt und aufgrund eines adiabatischen Kompressionseffektes effizient erwärmt wird (siehe B von 7). Somit wird eine Kompressionszündverbrennung in effizienter Weise ausgeführt. Diese Ventilzeiten sind den Ventilzeiten in den vorstehend erwähnten „anderen Zylindern” identisch. Daher wird der Einlasslufterwärmeffekt auch während einer Umschaltperiode in den anderen Zylindern, die eine Ventilzeit gemäß dem vorstehend erwähnten Muster 2 haben, bewirkt.
Dieser Einlasslufterwärmeffekt kann genutzt werden, wenn eine interne EGR mit hoher Temperatur nicht erlangt wird, beispielsweise wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird. Jedoch ist der Einfluss des Einlasslufterwärmeffektes während des normalen Betriebs zu stark, so dass eine anormale Verbrennung wie beispielsweise eine Vorzündung oder ein Klopfen während der Umschaltperiode in jedem der Zylinder auftritt, die eine derartige Ventilzeit haben, bei der das Umschalten von dem Einlassventil in der vorstehend beschriebenen Weise geschieht. Daher kann in jedem der Zylinder, die die Ventilzeit in der vorstehend beschriebenen Weise (gemäß dem Muster 2) haben, das Auftreten der Vorzündung oder des Klopfens nicht ohne Weiteres in einfacher Weise unterdrückt werden, indem die Zündzeit zum Zeitpunkt des Umschaltens verzögert wird, wobei somit das in der Druckschrift JP 2000-220 458 A beschriebene vorstehend erwähnte Steuerverfahren nicht effektiv funktioniert.
Die Druckschrift EP 1 496 231 A1 offenbart ebenfalls einen Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart, der während des Umschaltens zwischen einer Funkenzündverbrennung und einer Kompressionszündverbrennung arbeitet, und ein Verfahren zum Steuern dieses Verbrennungsmotors mittels Magnetventilen. Bei diesem Verbrennungsmotor tritt eine negative Überlappungsperiode auf, um Restabgas im Zylinder zu halten. In der Verbrennungsphase wird eine Korrektur vorgenommen, bei der der zurückgehaltene Restabgasanteil schrittweise für jeden Zyklus erhöht wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart und ein verbessertes Verfahren zum Steuern desselben zu schaffen.
Lösung der Aufgabe der Erfindung
Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Durch dieses Verfahren wird ermöglicht, das Auftreten eines Vorzündens oder Klopfens während einer Umschaltperiode von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung selbst dann zu unterdrücken, wenn das Umschalten beginnend von dem Einlassventil ausgeführt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ein Verbrennungsmotor ist in Anspruch 6 definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart geschaffen, wobei der Verbrennungsmotor folgendes aufweist: zumindest einen Zylinder, eine Verbrennungskammer, ein Einlassventil und ein Auslassventil, und wobei der Verbrennungsmotor während eines Umschaltens zwischen einer Funkenzündverbrennung und einer Kompressionszündverbrennung betrieben wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ausführen einer Öffnungssteuerung/Schließsteuerung des Einlassventils und des Auslassventils, um eine negative Überlappungsperiode festzulegen, in der das Auslassventil früher geschlossen wird und das Einlassventil später geöffnet wird in Bezug auf einen oberen Totpunkt im Kompressionstakt während des stetigen Betriebs unter der Kompressionszündverbrennung; Ausführen einer Steuerung zum Verzögern der Ventilschließzeit des Auslassventils vor einem Umschalten von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung in Bezug auf die Ventilschließzeit des Auslassventils nach dem Umschalten in dem gleichen Zylinder; und Ausführen einer Steuerung zum Voreilen-Lassen der Ventilöffnungszeit des Einlassventils in Bezug auf die Ventilöffnungszeit von diesem während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung in einem Fall, bei dem das Einlassventil zuerst umgeschaltet wird nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung.
Ein Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Vielzahl an Zylindern auf, die zumindest zwei Arten an Ventilzeiten, eine Verbrennungskammer, ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweisen, wobei: das Auslassventil zuerst umgeschaltet wird nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung in einem Fall, bei dem eine der beiden Arten an Ventilzeiten vorliegt; und das Einlassventil zuerst umgeschaltet wird nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung in einem Fall, bei dem die andere der beiden Arten an Ventilzeit vorliegt.
Ein derartiger Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart wird durch das vorstehend erwähnte Steuerverfahren gesteuert.
In der vorliegenden Erfindung bezieht sich die negative Überlappungsperiode auf eine Periode, in der sowohl das Auslassventil als auch das Einlassventil in der Nähe des oberen Totpunktes im Auslasstakt geschlossen sind. In diesem Fall wird das Auslassventil geschlossen, bevor der obere Totpunkt im Auslasstakt erreicht wird.
Ein Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart, der gemäß dem vorstehend erwähnten Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gesteuert wird, hat eine Vielzahl an Zylindern mit zumindest zwei verschiedenen Arten an Ventilzeiten. Bei einer der beiden Arten an Ventilzeiten wird das Auslassventil zuerst umgeschaltet nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung. Bei der anderen Art der beiden Arten an Ventilzeiten wird das Einlassventil zuerst umgeschaltet nach dem Start des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung. In diesem Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart, der eine Vielzahl an Zylindern hat, sind zwei Muster vorhanden, d. h. ein Muster, gemäß dem das Umschalten beginnend von den Auslassventilen ausgeführt wird, und ein Muster, gemäß dem das Umschalten beginnend von den Einlassventilen ausgeführt wird. Durch die Anwendung dieses Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart kann das Auftreten eines Vorzündens oder Klopfens während der Umschaltperiode unterdrückt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Darstellung des Gesamtaufbaus eines einzelnen Zylinders des Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Diagramm der Zündzeit und der Ventilöffnungszeit eines Einlassventils in dem Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart von 1.
3 zeigt ein Diagramm der Ventilzeit gemäß den beiden Mustern, d. h. Muster 1 und Muster 2 in dem Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart von 1.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Ventilanhebeeigenschaften in dem Fall des Musters 1 unmittelbar nach Beginn des Umschaltens im Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart von 1.
5 zeigt eine schematische Darstellung von Ventilanhebeeigenschaften in dem Fall von Muster 2 während des Umschaltens in dem Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart von 1.
6 zeigt eine grafische Darstellung des im Zylinder herrschenden Drucks des Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart von 1.
7 zeigt ein Diagramm einer Ventilzeit gemäß den beiden Mustern, d. h. des Musters 1 und des Musters 2 in einem herkömmlichen mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotor.
8 zeigt eine schematische Darstellung von Ventilanhebeeigenschaften in dem Fall des Musters 2 während des Umschaltens bei dem herkömmlichen mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotor.
9 zeigt eine grafische Darstellung des im Zylinder herrschenden Drucks des herkömmlichen mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotors.
10 zeigt eine schematische Darstellung des Mechanismus für eine variable Ventilzeit bei dem Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung des Aufbaus eines Mechanismus für eine variable Ventilbetätigung bei dem Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Bester Modus zur Ausführung der Erfindung
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck „Umschaltpunkt” auf einen Zeitpunkt, der dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung entspricht. Der Ausdruck „Beginn des Umschalten” bezieht sich auf einen Zeitpunkt, bei dem ein Umschaltsignal zum Bewirken eines Umschaltens von der Ventilanhebesteuerung während der Funkenzündverbrennung zu der Ventilanhebesteuerung während der Kompressionszündverbrennung abgesendet wird. Der Ausdruck „Umschaltperiode” bezieht sich auf eine Periode (Zeitspanne) von einem Augenblick, bei dem das Umschalten begonnen wird, bis zu einem Augenblick, bei dem der Zustand eines stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung eingetreten ist. Der Ausdruck „zum Zeitpunkt des Umschaltens” bezieht sich auf eine Zeitspanne um den Umschaltpunkt herum. Der Ausdruck „Ventilöffnungszeit” bezieht sich auf einen Zeitpunkt, bei dem das Öffnen eines Ventils beginnt.
Gesamtaufbau
Zunächst ist der Gesamtaufbau eines Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 zeigt den Gesamtaufbau des Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung inklusive einem Zylinder.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart vier Zylinder, die in Reihe angeordnet sind. Diese Zylinder sind als erster Zylinder, zweiter Zylinder, dritter Zylinder bzw. vierter Zylinder gemäß der Anordnungsreihenfolge bezeichnet. 1 zeigt einen dieser Zylinder (der erste bis vierte Zylinder haben einen identischen Aufbau). Der erste bis vierte Zylinder haben verschiedene Verbrennungszyklen, und die Ventilzeit des ersten bis vierten Zylinders ist von einem zu dem anderen um einen Kurbelwinkel von 90° versetzt. Die Anzahl der Zylinder ist außerdem nicht auf vier beschränkt.
Wie dies in 1 dargestellt ist, hat der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart eine Verbrennungskammer 10, eine Einlassöffnung 11p, die zu der Verbrennungskammer 10 führt, ein Einlassventil 11v, ein Auslassventil 12v und eine Auslassöffnung 12p. Der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart schaltet in geeigneter Weise zwischen der Funkenzündverbrennung und der Kompressionszündverbrennung gemäß den Betriebsbedingungen (Last und Drehzahl des Verbrennungsmotors) um. Indem das Umschalten zwischen der Kompressionszündverbrennung und der Funkenzündverbrennung gemäß den Betriebszuständen wie vorstehend beschrieben ausgeführt wird, können sowohl ein niedriger Kraftstoffverbrauch, der sich aus der Kompressionszündverbrennung ergibt, als auch eine hohe Leistung, die sich aus der Funkenzündverbrennung ergibt, erreicht werden.
Der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart hat einen Mischabschnitt 4, über dem sich die Einlassöffnung 11p erstreckt. Kraftstoff wird zu dem Mischabschnitt durch einen Kraftstofflieferkanal 2p geliefert. Der Kraftstoff wird dann mit Luft in dem Mischabschnitt 4 vermischt. Während gasförmiger Kraftstoff wie beispielsweise LPG Butan oder Propan als der Kraftstoff verwendet werden kann, kann auch anderer Kraftstoff außer gasförmigem Kraftstoff hierbei als Kraftstoff verwendet werden, wie beispielsweise Benzin oder dergleichen. Als Mischabschnitt 4 wird genauer gesagt ein Mischer (in dem Fall eines gasförmigen Kraftstoffes), ein Vergaser oder dergleichen verwendet.
Der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart ist mit einer Drossel 3 und einem Kraftstoffventil 2v aufgebaut. Außerdem hat der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart eine ECU 5 (eine elektronische Steuereinheit). Das Kraftstoffventil 2v, die Drossel 3, das Einlassventil 11v und eine Zündkerze (Zündvorrichtung) 60c und das Auslassventil 12v sind mit der ECU 5 über Steuerkabel 5a bis 5e jeweils elektrisch verbunden. Die ECU 5 ist für den ersten bis vierten Zylinder gemeinschaftlich vorhanden. Die ECU 5 ist so zugewiesen, dass sie die Betriebszustände des Kraftstoffventils 2v, der Drossel 3, des Einlassventils 11v, der Zündkerze 60c und des Auslassventils 12v steuert.
Die ECU 5 steuert die Betriebszustände der Nockennasen 11c und 12c (über die Steuerung der Nockenwellen), wodurch das Einlassventil 11v und das Auslassventil 12v geöffnet/geschlossen werden. Obwohl dies in 1 in vereinfachter Weise dargestellt ist, wird ein Mechanismus für eine variable Ventilzeit in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet, wie dies nachstehend beschrieben ist, so dass die Ventilöffnungszeit/Ventilschließzeit des Einlassventils 11v in geeigneter Weise geändert werden kann. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, wie dies nachstehend beschrieben ist, außerdem ein Mechanismus für einen variablen Ventilbetrieb angewendet. Genauer gesagt ist jede der Nockennasen 11c und 12c mit einem Niedriganhebenocken, der einen geringen Anhebebetrag für die Kompressionszündverbrennung hat, und einem Hochanhebenocken aufgebaut, der einen hohen Anhebebetrag für die Funkenzündverbrennung hat (lediglich jener ist in 1 dargestellt, der an der Vorderseite angeordnet ist).
Ein Umschalten zwischen dem Niedriganhebenocken und dem Hochanhebenocken geschieht gemäß den Betriebsbedingungen zum Umschalten des Ventilanhebebetrages und der Ventilöffnungszeit/Ventilschließzeit von sowohl dem Einlassventil 11v als auch dem Auslassventil 12v (beispielsweise werden die Verfahren aufgegriffen, die in den Druckschriften JP 05-106 411 A und JP 10-018 826 A offenbart sind).
Wie dies in 1 dargestellt ist, ist die Drossel 3 mit einer Welle 3c und einem Ventilabschnitt 3v aufgebaut. Die ECU 5 steuert die Drossel 3, um den Öffnungsgrad des Ventilabschnittes 3v einzustellen. Die Menge an Einlassluft, die zu der Verbrennungskammer 10 durch die Einlassöffnung 11p geliefert wird, wird dadurch eingestellt. Das Kraftstoffventil 2v ist derart vorgesehen, dass der Kraftstofflieferkanal 2p sich durch dieses hindurch erstreckt. Die ECU 5 steuert das Kraftstoffventil 2v, um seinen Öffnungsgrad einzustellen. Die Menge an zu der Einlassöffnung 11p geliefertem Kraftstoff wird dadurch eingestellt.
Beschreibung des Mechanismus für die variable Ventilzeit
Der Grundriss (Überblick) des Mechanismus für die variable Ventilzeit gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung von 10 beschrieben. In einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart sind eine an der Auslassseite befindliche Nockenwelle 57 zum Antreiben der Auslassventile und eine an der Einlassseite befindliche Nockenwelle 56 zum Antreiben der Einlassventile benachbart zueinander vorgesehen. Ein Steuerriemen oder Kette 68 ist zwischen einer Auslassnockenriemenscheibe 66, die an einem Ende der auslassseitigen Nockenwelle 57 vorgesehen ist, und einer Kurbelriemenscheibe 63, die an einem Ende einer Kurbelwelle 22 vorgesehen ist, herum gewunden. Außerdem steht ein Antriebszahnrad 49, das an dem anderen Ende der auslassseitigen Nockenwelle 57 montiert ist, mit einem angetriebenen Zahnrad 48 in Zahneingriff, das an einem Ende der einlassseitigen Nockenwelle 56 montiert ist. Dann wird durch die Drehung der Kurbelwelle 22 die auslassseitige Nockenwelle 57 über die Kurbelriemenscheibe 63, den Steuerriemen 68 und die Auslassnockenriemenscheibe 66 drehend angetrieben und die einlassseitige Nockenwelle 56 wird über das Antriebszahnrad 49 und das angetriebene Zahnrad 48 drehend angetrieben.
Das angetriebene Zahnrad 48 ist mit einer Vorrichtung für eine variable Ventilzeit (VVT) versehen, die so gestaltet ist, dass sie das angetriebene Zahnrad 48 in Bezug auf das Antriebszahnrad 49 in axialer Richtung verschiebt (versetzt). Aufgrund des Verschiebens des angetriebenen Zahnrades 48 in der axialen Richtung, was sich aus dem Betrieb der VVT ergibt, wird die Drehphase der einlassseitigen Nockenwelle 56 verschoben, so dass die Ventilöffnungszeit/Ventilschließzeit der Einlassventile 11v in jedem der Zylinder in geeigneter Weise geändert wird. Es sollte hierbei beachtet werden, dass dieser Aufbau schematisch gezeigt ist und dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Aufgrund des vorstehend erwähnten Aufbaus des Mechanismus für die variable Ventilzeit sind die einlassseitige Nockenwelle 56 und die auslassseitige Nockenwelle 57, die dazu dienen, eine Voreilsteuerung/Nacheilsteuerung der Ventilzeit auszuführen, für die vier Zylinder des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart gemeinschaftlich vorhanden. Daher beeinflusst die Voreilsteuerung/Nacheilsteuerung der Ventilzeit sämtliche Zylinder. Wenn beispielsweise angestrebt wird, die Ventilzeit des Einlassventils eines bestimmten Zylinders zum Voreilen zu bringen, wird die Ventilzeit der Einlassventile von sämtlichen Zylindern zum Voreilen gebracht. Die Nockenwellen 56 und 57 werden sowohl für die Funkenzündverbrennung als auch für die Kompressionszündverbrennung verwendet. Daher beeinflusst das Voreilen/Nacheilen für die Funkenzündverbrennung in einem bestimmten Zylinder die anderen Zylinder, die in Kompressionszündverbrennung sind, und umgedreht.
Beschreibung des Mechanismus für den variablen Ventilbetrieb
Nachstehend ist der Aufbau des Mechanismus für den variablen Ventilbetrieb unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 ist eine perspektivische schematische Darstellung des Mechanismus für die variable Ventilbetätigung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Obwohl der Nocken 11c für die Einlassventile 11v unter Bezugnahme auf 11 beschrieben ist, ist der Nocken 12c für die Auslassventile 12v in der gleichen Weise aufgebaut.
Ein Mechanismus 110 für eine variable Ventilbetätigung ist so aufgebaut, dass ermöglicht wird, dass die Ventilöffnungszeit/Ventilschließzeit oder der Ventilanhebebetrag der Einlassventile 11v in geeigneter Weise zwischen zwei Zuständen umgeschaltet wird, d. h. einem Niedrighub (für eine Kompressionszündverbrennung) und einem hohen Hub (für eine Funkenzündverbrennung). Eine (nicht dargestellte) Abstützung zum Abstützen einer Schwenkwelle 59 ist an dem Zylinderkopf montiert, und Niedriganhebeschwenkarme 39r und ein Hochanhebeschwenkarm 24r sind ausgerichtet zueinander angeordnet und an der Schwenkwelle 59 für jeden der Zylinder schwenkbar montiert. Die Niedriganhebeschwenkarme 39r schwenken in vertikaler Richtung von 11 durch die Drehung von Niedriganhebenocken 39e mit einem geringen Arbeitswinkel oder einem geringen Anhebebetrag. Die Einlassventile 11v (oder Auslassventile 12v) werden geöffnet/geschlossen, wenn die Niedriganhebeschwenkarme 39r schwenken. Der Hochanhebeschwenkarm 24r schwenkt in der vertikalen Richtung von 11 durch die Drehung eines Hochanhebenockens 24e mit einem großen Arbeitswinkel oder einem großen Anhebebetrag. Die Niedriganhebeschwenkarme 39r können mit dem Hochanhebeschwenkarm 24r gekuppelt oder entkuppelt werden, wenn dies geeignet ist.
Genauer gesagt wird während der Kompressionszündverbrennung der Hochanhebeschwenkarm 24r von den Niedriganhebeschwenkarmen 39r entkuppelt. Demgemäß schwenken, während der Hochanhebeschwenkarm 24r im Leerlauf (der das Anheben der Einlassventile 11v nicht beeinflusst) durch die Drehung des Hochanhebenockens 24e schwenkt, die Niedriganhebeschwenkarme 39r durch die Drehung der Niedriganhebenocken 39e. Als ein Ergebnis davon werden die Einlassventile 11v mit einer Ventilzeit für ein geringes Anheben und einem Ventilanhebebetrag für ein geringes Anheben geöffnet/geschlossen.
Während der Funkenzündverbrennung ist der Hochanhebeschwenkarm 24r mit den Niedriganhebeschwenkarmen 39r gekuppelt. Demgemäß schwenken der Hochanhebeschwenkarm 24r und die Niedriganhebeschwenkarme 39r einstückig durch die Drehung des Hochanhebenockens 24e, wobei somit die Einlassventile 11v bei der Ventilzeit und dem Ventilanhebebetrag für ein hohes Anheben geöffnet/geschlossen werden. Obwohl der Mechanismus für eine variable Ventilbetätigung die beiden Niedriganhebenocken und den einzelnen Hochanhebenocken aufweist, wie dies in 11 dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Beschreibung der Ventilanhebeeigenschaften während der Funkenzündverbrennung und der Kompressionszündverbrennung
4 zeigt eine schematische Darstellung der Ventilanhebeeigenschaften (Betrag und Zeit) während des stetigen Betriebs. 4 zeigt periodische Anhebeeigenschaften innerhalb jedes Verbrennungszyklus während der Funkenzündverbrennung und der Kompressionszündverbrennung in dem gleichen Zylinder. Unter Bezugnahme auf 4 ist jede Ventilanhebeeigenschaft während der Funkenzündverbrennung mit „SI_V” bezeichnet, und jede Ventilanhebeeigenschaft während der Kompressionszündverbrennung ist mit „HCCI_V” bezeichnet. In 4 bezeichnet die Abszissenachse den Kurbelwinkel. Unter der Annahme, dass ein Verbrennungszyklus vier Takte aufweist, d. h. Verbrennung, Auslass, Einlass und Kompression, arbeiten das Einlassventil 11v und das Auslassventil 12v mit periodischen Ventilanhebeeigenschaften in diesem Verbrennungszyklus.
Wie dies in 4 gezeigt ist, hat der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart jeweils einen Ventilanhebebetrag und eine Ventilzeit für die Funkenzündverbrennung (SI) und die Kompressionszündverbrennung (HCCI). Somit werden während der Funkenzündverbrennung oder der Kompressionszündverbrennung sowohl das Auslassventil 12v als auch das Einlassventil 11v mit einer vorbestimmten Ventileigenschaft der Ventileigenschaften (Anhebebetrag und Öffnungs-/Schließzeit) geöffnet/geschlossen (siehe 4). Während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung arbeitet der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart derart, dass das Einlassventil 11v und das Auslassventil 12v eine negative Überlappungsperiode haben. Das heißt, es gibt eine Periode, in der sowohl das Auslassventil 12v als auch das Einlassventil 11v in der Nähe des oberen Totpunktes im Auslasstakt geschlossen sind, und das Auslassventil 12v geschlossen wird, bevor der obere Totpunkt im Auslasstakt erreicht ist (siehe 4). Bei diesem Aufbau führt der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart eine Kompressionszündverbrennung mit der Hilfe interner EGR aus. Indem die negative Überlappungsperiode festgelegt wird und die interne EGR genutzt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird eine Verbesserung der Zündfähigkeit während der Kompressionszündverbrennung erzielt.
Andererseits wird in dem gleichen Zylinder des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart die Ventilschließzeit des Auslassventils 12v in dem Falle des stetigen Betriebs unter Funkenzündverbrennung (siehe (1) von 4) in Bezug auf die Ventilschließzeit des Auslassventils 12v im Falle des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung (siehe (2) von 4) (siehe (A) von 3 wie dies nachstehend beschrieben ist) verzögert d. h. zum Nacheilen gebracht. Das heißt in einem entsprechenden Verbrennungszyklus wird die Ventilschließzeit des Auslassventils 12v vor einem Umschalten von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung verzögert (Nacheilen) in Bezug auf die Ventilschließzeit des Auslassventils 12v nach dem Umschalten. Während des stetigen Betriebs unter Funkenzündverbrennung arbeitet das Auslassventil 12v bei einer normalen Ventilzeit (das gleiche gilt für das Einlassventil 11v). Der Ausdruck „in einem entsprechenden Verbrennungszyklus” bedeutet, dass ein Vergleich der periodischen Ventilanhebeeigenschaften während der Kompressionszündverbrennung und periodischen Ventilanhebeeigenschaften während der Funkenzündverbrennung vorgenommen wird, wie dies in überlappender Weise in 4 dargestellt ist (ein Vergleich wird in dem gleichen Verbrennungszyklus ausgeführt).
Beschreibung des Musters des Verbrennungszyklus in jedem Zylinder.
Der erste bis vierte Zylinder des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart haben unterschiedliche Ventilzeiten (gemäß den vier Mustern). Der Ausdruck „unterschiedliche Ventilzeit” bedeutet, dass die Ventilzeit (Ventilzeitabstimmung) zueinander (Kurbelwinkel jeweils um 90°) versetzt ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, jedoch die Zeitspanne der Ventilzeit bezogen auf die Periode des Verbrennungszyklus zwischen den Zylindern unverändert bleibt. In dem Fall einer der beiden Arten an Ventilzeit (die als Muster 1 bezeichnet ist) wird das Auslassventil 12v zuerst umgeschaltet nach dem Beginn eines Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung. In dem Fall der anderen Art der beiden Arten an Ventilzeit (die als Muster 2 bezeichnet ist) wird das Einlassventil 11v zuerst umgeschaltet nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung (obwohl das Auslassventil 12v bei einem Umschaltpunkt bereits offen ist). In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird festgelegt, dass der dritte Zylinder bei der Ventilzeit gemäß Muster 1 arbeitet, und es wird festgelegt, dass der zweite Zylinder bei der Ventilzeit gemäß Muster 2 arbeitet. Bei der Erläuterung des Zeitpunkts der „Ventilöffnungszeit”, die das Einlassventil 11v während Kompressionszündverbrennung gemäß 4 als ein Beispiel anführt, entspricht die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v dem Zeitpunkt, der durch einen Pfeil (3) gezeigt ist.
Beschreibung der Ventilzeiten gemäß den Mustern 1 und 2
3 zeigt ein Diagramm der Ventilzeit gemäß der beiden Arten an Mustern in dem Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der obere Teil von 3 repräsentiert die Ventilzeit gemäß Muster 1 und der untere Teil von 3 repräsentiert die Ventilzeit gemäß Muster 2. Für jedes der Muster 1 und 2 repräsentiert der obere Bereich die Ventilzeit der Funkenzündverbrennung (SI) und der untere Bereich repräsentiert die Ventilzeit der Kompressionszündverbrennung (HCCI). Wie dies vorstehend beschrieben ist, zeigt das Muster 1 die Ventilzeit des dritten Zylinders und zeigt das Muster 2 die Ventilzeit des zweiten Zylinders. Die Abszissenachse in 3, die den Kurbelwinkel repräsentiert, gilt für die Muster 1 und 2 gemeinsam. Das heißt unter Bezugnahme auf 3 ist ein „Umschaltpunkt” ein Zeitpunkt, der für die Muster 1 und 2 gemeinschaftlich gilt und einen Zeitpunkt repräsentiert, bei dem ein Umschaltsignal durch die ECU 5 ausgesendet wird. Der Umschaltpunkt repräsentiert einen Zeitpunkt für „das Starten des Umschaltens”. Das Umschaltsignal ist ein Signal, das dazu dient, ein Umschalten von der Ventilanhebesteuerung während der Funkenzündverbrennung zu der Ventilanhebesteuerung während der Kompressionszündverbrennung in jedem der Nocken 11c und 12c unter der Steuerung des Mechanismus 110 für den variablen Ventilbetrieb auszuführen. In 3 repräsentieren TDC und BDC jeweils den oberen Totpunkt bzw. den unteren Totpunkt, und der obere Totpunkt im Kompressionstakt entspricht jedem Zeitpunkt der „Verbrennung”. Die Ventilzeit von 3 zeigt die Perioden, in der die Ventile offen sind (im Betrieb oder angehoben). Während des Betriebs werden entweder die Nocken für die Funkenzündverbrennung oder die Nocken für die Kompressionszündverbrennung verwendet aufgrund des Umschaltens zwischen ihnen unter der Steuerung des Mechanismus 110 für den variablen Ventilbetrieb. Daher sind, während einige Nocken verwendet werden, die anderen Nocken ohne Verwendung. Segmente mit durchgehender Linie in 3 zeigen die Ventilzeit bei der Verwendung der Nocken, die in Verwendung sind. Gestrichelte Linien in 3 zeigen die Ventilzeit bei der Verwendung der Nocken, die nicht in Verwendung sind. Unter Bezugnahme auf 3 sind die Begriffe „Einlass” und „Auslass” für die Ventilzeiten der Nocken in Klammern gesetzt, die ausser Verwendung sind.
In dem Fall des Musters 1 ist der Umschaltpunkt von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung ein Zeitpunkt, der einem Kompressionstakt entspricht, der dem Ende des Einlasstakts unter Funkenzündverbrennung folgt. Ein Umschalten zu der Ventilzeit und den Ventilanhebeeigenschaften für die Kompressionszündverbrennung wird ausgeführt, wenn das Auslassventil 12v das nächste Mal öffnet (das Umschalten wird so ausgeführt, dass es dann beginnt, wenn der Betrieb des Auslassventils 12v das erste Mal umschaltet). Das heißt nach dem Beginn des Umschaltens unter der Steuerung des Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung arbeiten die Niedriganhebenocken (für die Kompressionszündverbrennung) zuerst mit den Nocken für den Auslasstakt. In dem dritten Zylinder, der gemäß Muster 1 arbeitet, wird der Betrieb bei dem Ventilzeitpunkt, der die negative Überlappungsperiode hat, ohne Probleme nach dem Start des Umschaltens ausgeführt (siehe Muster 1 von 3). In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Ausdruck „zuerst umgeschaltet” so erläutert, dass „die Nocken durch den Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung umgeschaltet werden”. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Modus beschränkt. Das heißt der Ausdruck „zuerst umgeschaltet” kann in einem nicht beanspruchten Beispiel auch darlegen, dass „die Zeit für das Öffnen/Schließen der Ventile durch den Mechanismus für die variable Ventilzeit geändert wird”. Dieser Ausdruck kann in einem nicht beanspruchten Beispiel auch beide vorstehend erläuterte Bedeutungen innehaben.
Unter Bezugnahme auf 4 zeigen durchgehende Linien Ventilanhebeeigenschaften (Anhebebetrag und Öffnungs-/Schließzeit) in dem dritten Zylinder unmittelbar nach dem Beginn des Umschaltens in dem Falle des Musters 1. Wie dies in 4 gezeigt ist, wird gemäß Muster 1 das Umschalten der Ventilzeit von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung so ausgeführt, dass es von dem Auslassventil 12v ausgehend beginnt. Daher beginnen das Auslassventil 12v und das Einlassventil 11v damit, dass sie bei der Ventilzeit für die Kompressionszündverbrennung unmittelbar nach dem Beginn des Umschaltens geöffnet/geschlossen werden (obwohl die Anhebezeit des Einlassventils unmittelbar nach dem Beginn des Umschaltens streng genommen in Bezug auf ihre Anhebezeit während des stetigen Betriebs voreilt, wie dies nachstehend beschrieben ist, wobei das Voreilen in 4 nicht gezeigt ist).
Andererseits ist in dem Fall von Muster 2, wie dies in 3 dargestellt ist, der vorstehend erwähnte Umschaltpunkt eine Zeit, die einem Auslasstakt entspricht, und ein Umschalten zu der Ventilzeit und den Ventilanhebeeigenschaften für die Kompressionszündverbrennung wird ausgeführt, wenn das Einlassventil 11v das nächste Mal geöffnet wird (das Einlassventil 11v wird zuerst umgeschaltet). Das heißt nach dem Beginn des Umschaltens unter der Steuerung des Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung arbeiten die Niedriganhebenocken (für die Kompressionszündverbrennung) zuerst von den Nocken für den Einlass. Vor dem Umschalten (zu den Niedriganhebenocken) wird das Auslassventil 12v durch den Nocken für die Funkenzündverbrennung geöffnet/geschlossen, wobei somit das Auslassventil 12v bei normaler Ventilzeit arbeitet (siehe die durchgehenden Linien von 3). Dann wird unmittelbar nach dem Umschalten (zu den Niedriganhebenocken) das Einlassventil 11v durch den Nocken für die Kompressionszündverbrennung geöffnet/geschlossen (siehe die durchgehenden Linien von 3).
5 zeigt eine schematische Darstellung der Ventilanhebeeigenschaften (Anhebbeträge und Öffnungs-/Schließzeiten) in dem zweiten Zylinder zum Zeitpunkt des Umschaltens im Falle von Muster 2. 5 zeigt Ventilanhebeeigenschaften innerhalb eines Verbrennungszyklus in dem gleichen Zylinder, wie in dem Fall von 4. Im Fall von Muster 2 ist aus 5 verständlich, dass das Auslassventil 12v mit Ventilanhebeeigenschaften für die Funkenzündverbrennung vor dem Umschalten zu den Niedriganhebenocken geöffnet/geschlossen wird, und das Einlassventil 11v mit Ventilanhebeeigenschaften für die Kompressionszündverbrennung unmittelbar nach dem Umschalten zu den Niedriganhebenocken geöffnet/geschlossen wird.
Wie dies in 5 gezeigt ist, wird in dem Fall von Muster 2 der Nocken 11c (Mechanismus für die variable Ventilzeit) derart gesteuert, dass die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v voreilt in Bezug auf seine Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung (siehe die Segmente mit langer und gestrichelter Linie in 5) während einer Umschaltperiode von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung, wie dies nachstehend detailliert erläutert ist.
Steuerverfahren
Nachstehend ist ein Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Das Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart ist hierbei in der Form der Steuerung des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart durch die ECU 5 beschrieben. 2 zeigt ein Diagramm der Zündzeit des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart und der Ventilöffnungszeit (IVO) des Einlassventils 11v in dem Falle des Musters 2. Die Abszissenachse von 2 repräsentiert die Anzahl der Verbrennungszyklen. Während der obere Teil von 2 einen stärker voreilenden Zustand zeigt, zeigt der untere Teil von 2 einen stärker nacheilenden Zustand. Die Voreilbeträge und Nacheilbeträge gemäß sowohl der Zündzeit als auch der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v können aus 2 gelesen werden (d. h. 2 zeigt, dass der Voreilbetrag und Nacheilbetrag in Bezug auf die Zündzeit und die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v unabhängig voneinander gesteuert werden). Die Anzahl an Zyklen, die durch die Abszissenachse repräsentiert wird, gilt für die Zündzeit und die Ventilöffnungszeit gemeinsam.
In dem Fall, bei dem das Einlassventil 11v zuerst umgeschaltet wird nach dem Start eines Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung durch den Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung in zumindest einem der Zylinder aus dem ersten bis vierten Zylinder (d. h. zumindest einer jener Zylinder stimmt mit dem Muster 2 überein), führt die ECU 5 die nachstehend beschriebene Steuerung aus. In diesem Fall ist es erforderlich, dass die ECU 5 erkennt, ob zumindest einer der Zylinder die Ventilzeit gemäß dem Muster 2 hat oder nicht. In dieser Hinsicht kann beispielsweise ein Treiber des Verbrennungsmotors zu der ECU 5 zuvor eine Information dahingehend übertragen, dass zumindest einer der Zylinder die Ventilzeit gemäß dem Muster 2 hat, wobei eine Eingabevorrichtung oder dergleichen verwendet wird. Alternativ kann die ECU 5 auf der Grundlage eines durch einen eingebauten Sensor oder dergleichen erfassten Wertes bestimmen, ob zumindest einer der Zylinder die Ventilzeit gemäß dem Muster 2 hat oder nicht. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat der zweite Zylinder die Ventilzeit gemäß dem Muster 2, und die ECU 5, die darüber informiert ist, führt die folgende Steuerung aus.
Beschreibung der Ventilöffnungszeit des Einlassventils
Zunächst ist die Steuerung der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v beschrieben. Während des stetigen Betriebs unter der Funkenzündverbrennung wird der Nocken 11c (Mechanismus für die variable Ventilzeit) derart gesteuert, dass die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v mit einer erforderlichen Ventilöffnungszeit (Voreilbetrag) während des stetigen Betriebs unter der Funkenzündverbrennung übereinstimmt (siehe (1) von 2). Diese Steuerung wird in der gleichen Art und Weise sogar in dem Fall ausgeführt, bei dem keiner der Zylinder die Ventilzeit gemäß Muster 2 hat.
Dann wird in einem Verbrennungszyklus unmittelbar vor dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung der Nocken 11c des Mechanismus für die variable Ventilzeit derart gesteuert, dass die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v voreilt in Bezug auf seine Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter Funkenzündverbrennung (siehe (2) und (3) in 2). Die Ventilöffnungszeit wird somit vorübergehend zu einer Zeit vor dem Beginn des Umschaltens zum Voreilen gebracht, da eine nachstehend beschriebene Betriebsverzögerung (Zeitverzögerung) ein Problem bewirkt.
Das durch die Betriebsverzögerung bewirkte Problem ist nachstehend beschrieben. Wenn ein Umschaltsignal (zu einem Mechanismus 110 für eine variable Ventilzeit) von der ECU 5 an einem Umschaltpunkt abgesendet wird, wird ein Umschalten von dem Hochanhebenocken zu dem Niedriganhebenocken bei jedem der vorstehend erwähnten Nocken 11c und 12c ausgeführt. Beispielsweise muss bei einem Versuch zum Ausführen eines direkten Umschaltens (ohne ein vorübergehendes Voreilen vor dem Beginn des Umschaltens) von der Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter Funkenzündverbrennung (Zeitpunkt, der durch (1) in 2 gezeigt ist), das Umschalten zunächst zu einer Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung gemacht werden (Zeitpunkt, der durch (7) in 2 gezeigt ist) (indem ein Umschalten von dem Hochanhebenocken über den Niedriganhebenocken mit der Hilfe des Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung ausgeführt wird), und die Ventilöffnungszeit muss weiter zu einer erwünschten Voreilventilöffnungszeit (durch (5) gezeigter Zeitpunkt in 2) mit der Hilfe des Mechanismus für die variable Ventilzeit zu dem Voreilen gebracht werden. Jedoch ist aufgrund einer Betriebsverzögerung des Mechanismus für die variable Ventilzeit oder dergleichen eine lange Zeitspanne erforderlich, um die Ventilöffnungszeit von dem durch (7) gezeigten Zeitpunkt in 2 zu dem durch (5) gezeigten Zeitpunkt in 2 zu einem Voreilen zu bringen, so dass der Einlasslufterwärmungseffekt während dieser Zeitspanne bewirkt wird. Somit wird die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v zuvor in einem Verbrennungszyklus unmittelbar vor dem Beginn des Umschaltens zu einem Voreilen gebracht, wobei somit ein erwünschter Voreilzustand nach dem Beginn des Umschaltens direkt bewirkt wird (durch den Mechanismus 110 für den variablen Ventilbetrieb). Der Einlasslufterwärmungseffekt, der unmittelbar nach dem Beginn des Umschaltens erzeugt wird, kann dadurch verringert werden, wie dies nachstehend beschrieben ist.
Es sollte hierbei beachtet werden, dass die Differenz zwischen der Ventilöffnungszeit (1) während des stetigen Betriebs unter der Funkenzündverbrennung und der Ventilöffnungszeit (3) zu dem Zeitpunkt des maximalen Voreilens vor dem Beginn des Umschaltens gleich der Differenz zwischen der Ventilöffnungszeit (7) während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung und der Ventilöffnungszeit (5) zu dem Zeitpunkt des maximalen Voreilens nach dem Beginn des Umschaltens ist. In dieser Weise kann die Ventilöffnungszeit zu einem geeigneten Voreilzustand unter der Steuerung des Mechanismus für die variable Ventilzeit unmittelbar nach dem Beginn des Umschaltens direkt verschoben werden durch den Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung. Wie dies nachstehend beschrieben ist, ergibt sich dies außerdem aus dem Umstand, dass das Umschalten von dem Hochanhebenocken zu den Niedriganhebenocken in einer außerordentlich kurzen Zeitspanne mit der Hilfe des Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung ausgeführt wird (siehe (4) von 2). Obwohl diese Steuerung in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v so gesteuert, dass sie (durch den Betrieb des Mechanismus für die variable Ventilzeit) innerhalb eines Bereiches zu einem Voreilen gebracht wird, der mit der negativen Überlappungsperiode während der Kompressionszündverbrennung vorgesehen wird. Daher wird die Ventilöffnungszeit des Ventils 11v zu der Position des oberen Totpunktes (Auslass-TDC) bei dem Maximum zu einem Voreilen gebracht (siehe „Voreilbereich” in 2).
Danach wird der Nocken 11c (Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung und Mechanismus für die variable Ventilzeit) in der Umschaltperiode von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung derart gesteuert, dass die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v voreilt in Bezug auf seine Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung (da das Einlassventil 11v zuerst umgeschaltet wird nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung in dem zweiten Zylinder) (siehe (5) in 2 im Gegensatz zu (7) in 2). Genauer gesagt wird ein Umschaltsignal von der ECU 5 bei dem Umschaltpunkt gesendet, wobei somit jeder der vorstehend erwähnten Nocken 11c und 12c des Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung derart gesteuert wird, dass ein Umschalten von dem Hochanhebenocken zu den Niedriganhebenocken ausgeführt wird (siehe (4) in 2).
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Steuerverfahrens wird selbst in dem Fall, bei dem das Umschalten ausgeführt wird beginnend von dem Einlassventil 11v in zumindest einem der Zylinder (der zweite Zylinder in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung) in der Umschaltperiode von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung, die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v zu einem Voreilen gebracht, wobei somit der Einlasslufterwärmungseffekt, der unmittelbar nach dem Beginn des Umschaltens bewirkt wird, verringert werden kann. Als ein Ergebnis kann sogar in dem Fall, bei dem das Umschalten von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung von dem Einlassventil 11v ausgehend (in dem Fall des Musters 2) ausgeführt wird, das Auftreten einer Vorzündung oder eines Klopfens in der Umschaltperiode unterdrückt werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v zu einem Voreilen gebracht in Bezug auf seine Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter Funkenzündverbrennung während der Funkenzündverbrennung unmittelbar vor dem Umschalten zu der Kompressionszündverbrennung, was durch den Mechanismus für die variable Ventilzeit gemacht wird, wobei somit ein direkter Übergang zu der Ventilöffnungszeit, die in Bezug auf die Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung um einen vorbestimmten Betrag voreilt, unmittelbar nach dem Umschalten ausgeführt wird (das durch den Mechanismus 110 für das variable Ventil betätigen ausgeführt wird). Es sollte hierbei beachtet werden, dass das Umschalten von dem Hochanhebenocken zu den Niedriganhebenocken durch den Mechanismus 110 für die variable Ventilbetätigung in einer außerordentlich kurzen Zeitspanne ausgeführt wird, und dass die Länge dieser Zeitspanne, die für das Umschalten zwischen den Nocken erforderlich ist, in 2 vernachlässigbar ist. Daher geht die Ventilöffnungszeit im Wesentlichen vertikal nach unten (zu der Verzögerung) über, wie dies durch (4) in 2 gezeigt ist. Somit kann der Einlasslufterwärmungseffekt, der unmittelbar nach dem Beginn des Umschaltens bewirkt wird, effizient verringert werden.
Dann steuert die ECU 5 den Nocken 11c des Mechanismus für die variable Ventilzeit so, dass das Verzögern der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v begonnen wird nach dem Ende des ersten Verbrennungszyklus, der dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung folgt, und um die Ventilöffnungszeit zu der Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung zu verzögern (siehe (5), (6) und (7) in 2).
An sich ist es während der Kompressionszündverbrennung erwünscht, den Voreilbetrag der Zeit zum Schließen des Auslassventils von dem oberen Totpunkt (TDC) zu annährend gleich dem Verzögerungsbetrag der Zeit zum Öffnen des Einlassventils im Hinblick auf ein Verbessern des Kraftstoffverbrauchs zu setzen, um so den Pumpenverlust zu verringern, der sich aus einem Rückströmen (sogenanntes blow-back) der internen EGR ergibt. Das heißt von diesem Gesichtspunkt ist es besser, die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v zu verzögern und die Zeitspanne zu verkürzen, in der die Ventilöffnungszeit zu einem Voreilen gebracht wird. Andererseits wird in dem Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v zu einem Voreilen gebracht, um das Auftreten der Vorzündung zu unterdrücken. Wenn die Periode, in der die Ventilöffnungszeit zu einem Voreilen gebracht wird, zu lang ist, wird eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs gemäß dem Voreilbetrag aufgrund der Zunahme des Pumpenverlusts bewirkt. Wenn jedoch die Periode, in der die Ventilöffnungszeit zu einem Voreilen gebracht wird, zu kurz ist, kann der Effekt der Verringerung des Einlasslufterwärmungseffektes nicht in ausreichender Weise erzielt werden. Obwohl die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v durch eine minimale erforderliche Periode (Zeitspanne) zum Unterdrücken des Auftretens der Vorzündung zu einem Voreilen gebracht wird und dann sobald wie möglich zu einem Nacheilen gebracht wird, wobei somit die Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs minimal gestaltet werden kann, während das Auftreten der Vorzündung unterdrückt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Steuerung beschränkt. Beispielsweise kann das Verzögern der Ventilöffnungszeit an dem Ende zweier Zyklen nach dem Beginn des Umschaltens begonnen werden anstelle des Startens beim Ende eines Zyklus nach dem Beginn des Umschaltens.
Das Umschalten zu der Kompressionszündverbrennung ist dann vollendet. Danach wird die Kompressionszündverbrennung ausgeführt (siehe (7) in 2). Wie in dem Fall (1) in 2 wird diese Steuerung in der gleichen Weise selbst in dem Fall ausgeführt, bei dem keiner der Zylinder die Ventilzeiten gemäß dem Muster 2 hat.
Beschreibung der Zündzeit
Nachstehend ist die Steuerung der Zündzeit der Zündkerze 60c beschrieben. Zunächst wird die Zündkerze 60c während des stetigen Betriebs unter der Funkenzündverbrennung derart gesteuert, dass die Zündzeit mit einer erforderlichen Zündzeit während des stetigen Betriebs unter Funkenzündverbrennung übereinstimmt (siehe (i) in 2). Diese Steuerung wird außerdem in der gleichen Weise selbst in dem Fall ausgeführt, bei dem keiner der Zylinder die Ventilzeit gemäß dem Muster 2 hat.
Dann steuert in dem Verbrennungszyklus unmittelbar vor dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung in der Verbrennungskammer 10, die ECU 5 die Zündkerze 60c derart, dass der Zeitpunkt für das Zünden durch die Zündkerze 60c verzögert wird in Bezug auf die Zündzeit während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündungsverbrennung (siehe (ii) und (iii) in 2). Somit kann der Einlasslufterwärmungseffekt unterdrückt werden. Außerdem kann das Auftreten des Vorzündens oder Klopfens stärker unterdrückt werden, indem die im Zylinder herrschende Temperatur verringert wird. Es kann so gestaltet werden, dass diese Steuerung nicht dann ausgeführt wird, wenn die Verringerung des Einlasslufterwärmungseffektes durch die Voreilsteuerung der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v ausreichend ist.
Dann wird während des ersten Verbrennungszyklus nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung in der Verbrennungskammer 10, die Zündkerze 60c so gesteuert, dass ein Zünden ausgeführt wird, da der zweite Zylinder die Ventilzeit gemäß dem Muster 2 hat (siehe (iv) in 2). Jeder der Nocken hat bereits an dem Umschaltpunkt von dem Hochanhebenocken (für die Funkenzündverbrennung) den Niedriganhebenocken (für die Kompressionszündverbrennung) umgeschaltet, jedoch wird die Funkenzündverbrennung tatsächlich während eines Verbrennungszyklus nach dem Beginn des Umschaltens ausgeführt (siehe die Periode (iv) in 2). Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird der Einlasslufterwärmungseffekt verringert unter der Voreilsteuerung der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v. Daher kann wenn die Wirkung des Verringerns des Einlasslufterwärmungseffekts zu stark ist, ein Fehlzünden in dem ersten Verbrennungszyklus unmittelbar nach dem Beginn des Umschaltens auftreten. Jedoch kann das Auftreten des Fehlzündens unmittelbar nach dem Beginn des Umschaltens unterdrückt werden, indem die Zündkerze 60c in der vorstehend beschriebenen Weise gesteuert wird. Es kann so gestaltet werden, dass auch diese Steuerung nicht ausgeführt wird, und ein Zünden kann nicht nur während des ersten Verbrennungszyklus sondern während der ersten beiden Verbrennungszyklen (oder mehr Verbrennungszyklen) nach dem Beginn des Umschaltens ausgeführt werden.
Danach wird das Zünden durch die Zündkerze 60c nicht ausgeführt, und das Umschalten zu der Kompressionszündverbrennung ist vollendet.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart unter dem vorstehend erwähnten Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gesteuert. Der Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart hat eine Vielzahl an Zylindern mit den zwei unterschiedlichen Arten an Ventilzeit (Muster 1 und Muster 2) (mit vier verschiedenen Arten an Ventilzeit inklusive zumindest den zwei Arten an Ventilzeit). In einem der beiden Arten an Ventilzeit (Muster 1) wird das Auslassventil 12v zuerst umgeschaltet nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung. In der anderen der beiden Arten an Ventilzeit (Muster 2) wird das Einlassventil 11v zuerst umgeschaltet nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung. In dem Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart, der eine Vielzahl an Zylindern mit beiden Mustern hat, d. h. das Umschalten von dem Auslassventil 12v und das Umschalten von dem Einlassventil 11v kann das Auftreten des Vorzündens oder des Klopfens während der Umschaltperiode unterdrückt werden, indem die Zündzeit in der vorstehend beschriebenen Weise gesteuert wird. Die Vielzahl an Zylindern kann drei oder mehr Arten an Ventilzeiten aufweisen.
In dem Fall eines mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotors wird das Einlassventil 11v üblicherweise zuerst umgeschaltet nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung in einem der Zylinder (Muster 2). Jedoch wird in dem Fall, bei dem das Einlassventil 11v nicht erst umgeschaltet wird nach dem Beginn des Umschaltens in irgendeinem der Zylinder, sondern das Umschalten lediglich von dem Auslassventil 12v ausgehend ausgeführt wird, der Einlasslufterwärmungseffekt nicht erzeugt, so dass die. ECU 5 nicht die vorstehend erwähnte Voreilsteuerung der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v ausführen muss.
Beschreibung eines Falles, bei dem die herkömmliche Steuerung ausgeführt wird Die Ventilzeit in einem mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotor in dem Fall, bei dem eine herkömmliche Steuerung anstelle des Ausführens der Voreilsteuerung des Einlassventils gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, ist nachstehend beschrieben. Auch in diesem mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotor unterscheidet sich die Ventilzeit der Zylinder voneinander wie in dem Fall des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
In dem Fall, bei dem die herkömmliche Steuerung ausgeführt wird, sind die Ventilzeiten gemäß den zwei Arten an Mustern (Muster 1 und Muster 2) in dem mit mehreren Zylindern ausgestatteten Verbrennungsmotor in 7 dargestellt. Die Ventilanhebeeigenschaften zum Zeitpunkt des Umschaltens, das in diesem Fall gemäß Muster 2 ausgeführt wird, sind in 8 gezeigt. Wie dies in 8 dargestellt ist, wird in dem Fall des Musters 2 (Einlassventil wird zuerst umgeschaltet) das Auslassventil geöffnet/geschlossen bei der Ventilzeit während des stetigen Betriebs unter Funkenzündverbrennung vor dem Umschalten (zwischen den Nocken). Das heißt das Auslassventil arbeitet bei der normalen Ventilzeit (siehe die durchgehende Linie in 8). Dann wird unmittelbar nach dem Umschalten (zwischen den Nocken) das Einlassventil geöffnet/geschlossen bei der Ventilzeit während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung (siehe die andere durchgehende Linie in 8). Somit wird das Einlassventil später als während der Funkenzündverbrennung geöffnet (siehe die gestrichelten Linien in 8). Daher wird in dem Fall, bei dem die Steuerung gemäß den Ventilanhebeeigenschaften, die in 8 gezeigt sind, in diesem einen Zylinder ausgeführt wird, der die Ventilzeit gemäß Muster 2 hat, der Einlasslufterwärmungseffekt während der Umschaltperiode (Umschaltzeitspanne) erzeugt.
Der im Zylinder herrschende Druck in dem Fall, bei dem die herkömmliche Steuerung in dem Zylinder ausgeführt wird, der die Ventilzeit gemäß dem Muster 2 hat, wie dies vorstehend beschrieben ist, ist in 9 gezeigt. Die Abszissenachse in 9 repräsentiert den Kurbelwinkel. Ein Kurbelwinkel von 0° entspricht dem oberen Totpunkt im Kompressionstakt. Wie dies in 9 gezeigt ist, ist der im Zylinder herrschende Druck in dem ersten Zyklus während der Kompressionszündverbrennung (HCCI) höher als der im Zylinder herrschende Druck während der Funkenzündverbrennung (SI). Der im Zylinder herrschende Druck wird höher, wenn die Reihenfolge des Verbrennungszyklus sich von 1 zu 2, 3 und 4 steigert. Die Zunahme des Innendrucks bei der Spitzenposition benachbart zu dem oberen Totpunkt im Kompressionstakt ist besonders ausgeprägt. 9 zeigt, dass der Einfluss des Einlasslufterwärmungseffektes beträchtlich wird nach dem Umschalten von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung. Dieses Phänomen bewirkt das Auftreten eines Vorzündens oder eines Klopfens.
Beschreibung eines Falls, bei dem eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird
Die 3 und 5 zeigen jeweils die Ventilzeit in dem Fall, bei dem die vorstehend erwähnte Voreilsteuerung in dem Verbrennungsmotor 1 der Vormischkompressionszündart ausgeführt wird. Wie dies jeweils in den 3 und 5 gezeigt ist, wird in dem zweiten Zylinder, der die Ventilzeit gemäß dem Muster 2 hat, die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v zu einem Voreilen gebracht in Bezug auf die Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung (siehe die Segmente in gestrichelten Linien von 3 und die Strichpunktliniensegmente in 5) während der Umschaltperiode von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung (siehe die durchgehenden Liniensegmente und den Pfeil (Voreilen (1)) in 3 und die Segmente in durchgehenden Linien und den Pfeil (Voreilen) in 5). Somit kann die Zeitspanne von dem Augenblick an, bei dem das Auslassventil 12v bei der normalen Ventilzeit geschlossen wird (in der Nähe des oberen Totpunktes im Kompressionstakt) bis zu dem Augenblick, bei dem das Einlassventil 11v geöffnet wird, verkürzt werden. Daher kann der Einlasslufterwärmungseffekt verringert werden (siehe (C) in 3) im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Ventilöffnungszeit nicht gesteuert wird (siehe (B) in 7).
Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat die Voreilsteuerung durch den Mechanismus für die variable Ventilzeit einen Einfluss auf die Ventilzeit sämtlicher Zylinder und auch auf die Ventilzeit während sowohl der Funkenzündverbrennung als auch der Kompressionszündverbrennung. Wie dies in 2 gezeigt ist, wird um die Umschaltperiode herum auch die Voreilsteuerung der Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v ausgeführt. Daher gibt es um die Ventilzeit des Einlassventils gemäß 3 herum andere Ventilzeiten, die zu einem Voreilen gebracht werden (in Bezug auf die Ventilzeit in dem Zustand des stetigen Betriebs) zusätzlich zu jenen, die anhand ”Voreilen (1)”, ”Voreilen (2)” und ”Voreilen (3)” bezeichnet sind. Jedoch zeigt 3 eine schematische Darstellung und folglich sind die anderen Voreilventilzeiten nicht bezeichnet.
6 zeigt den im Zylinder herrschenden Druck in dem zweiten Zylinder des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart während einer Umschaltperiode von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung. Die Abszissenachse in 6 repräsentiert den Kurbelwinkel. Ein Kurbelwinkel von 0° entspricht dem oberen Totpunkt im Kompressionstakt. Wie dies in 6 gezeigt ist, ist der im Zylinder herrschende Druck während der Funkenzündverbrennung (SI) annähernd gleich dem im Zylinder herrschenden Druck während des ersten Verbrennungszyklus (erster Zyklus) nach dem Beginn des Umschaltens. Dies ist so, weil die Kompressionszündverbrennung kaum ausgeführt wird und das Zünden durch die Zündkerze 60c während des ersten Verbrennungszyklus nach dem Beginn des Umschaltens ausgeführt wird (siehe (iv) in 2). Der im Zylinder herrschende Druck während des zweiten Zyklus oder des dritten Zyklus nach dem Beginn des Umschaltens zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI) ist höher als der im Zylinder herrschende Druck während der Funkenzündverbrennung und der im Zylinder herrschende Druck während des ersten Zyklus nach dem Beginn des Umschaltens, aber niedriger als in dem Fall von 9, bei dem die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v nicht so gesteuert wird, dass sie zu einem Voreilen gebracht wird. Genauer gesagt ist das Maximum des im Zylinder herrschenden Drucks gleich wie oder niedriger als 60 bar an der Spitzenposition in der Nähe des oberen Totpunkts im Kompressionstakt in 6, aber gleich wie ungefähr 90 Bar in 9. Der Vergleich zwischen den 6 und 9 zeigt, dass der im Zylinder herrschende Druck stärker als in dem Fall von 9 abnimmt. Die vorstehend dargelegte Beschreibung schließt mit ein, dass der Einfluss des Einlasslufterwärmungseffektes nach dem Umschalten von der Funkenzündverbrennung zu der Kompressionszündverbrennung geschwächt wird, und das Auftreten des Vorzündens oder Klopfens wird unterdrückt unter Verwendung des Verbrennungsmotors 1 der Vormischkompressionszündart gemäß der vorliegenden Erfindung und unter Verwendung des Verfahrens zum Steuern desselben.
Obwohl ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann anhand verschiedener Abwandlungen innerhalb des durch die Ansprüche definierten Umfangs ausgeführt werden.
Beispielsweise kann, wenn keine Zeitverzögerung im Betrieb des Mechanismus für die variable Ventilzeit vorhanden ist, die Ventilöffnungszeit des Einlassventils 11v annähernd gleichzeitig mit dem Umschalten zu einem Voreilen gebracht werden anstelle dass es während eines Zyklus zu einem Voreilen gebracht wird, der dem Umschalten vorangeht.
Beim Umschalten zwischen der Funkenzündverbrennung und der Kompressionszündverbrennung kann die Zeit zum Öffnen/Schließen der Ventile auch ausschließlich ohne Ausführen eines Umschaltens zwischen den Nocken ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart, der folgendes aufweist: zumindest einen Zylinder, eine Verbrennungskammer (10), ein Einlassventil (11v), ein Auslassventil (12v), einen Einlassventilnocken (24e) für die Funkenzündverbrennung, einen Einlassventilnocken (39e) für die Kompressionszündverbrennung, einen Auslassventilnocken (24a) für die Funkenzündverbrennung, und einen Auslassventilnocken (39a) für die Kompressionszündverbrennung, und der betrieben wird während eines Umschaltens zwischen einer Funkenzündverbrennung (SI) und einer Kompressionszündverbrennung (HCCI), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Ausführen einer Öffnungssteuerung/Schließsteuerung des Einlassventils (11v) und des Auslassventils (12v), um eine negative Überlappungsperiode festzulegen, in der das Auslassventil (12v) früher geschlossen wird und das Einlassventil (11v) später geöffnet wird in Bezug auf einen oberen Totpunkt (TDC) im Auslasstakt während des stetigen Betriebs der Kompressionszündverbrennung (HCCI); Ausführen einer Steuerung zum Verzögern der Ventilschließzeit des Auslassventils (12v) vor einem Umschalten von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI) in Bezug auf die Ventilschließzeit des Auslassventils (12v) nach dem Umschalten in dem gleichen Zylinder; und Ausführen einer Steuerung zum Voreilen-Lassen der Ventilöffnungszeit des Einlassventils (11v) durch den Einlassventilnocken (39e) für die Kompressionszündverbrennung in Bezug auf die Ventilöffnungszeit von diesem während des stetigen Betriebs unter Kompressionszündverbrennung (HCCI) in einem Fall, bei dem das Einlassventil (11v) zuerst geöffnet wird nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI).
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gemäß Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart des Weiteren eine Zündkerze (60c) aufweist, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Ausführen eines Zündens durch die Zündkerze (60c) zumindest während eines ersten Verbrennungszyklus nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI) in der Verbrennungskammer (10) in dem Fall, bei dem das Einlassventil (11v) zuerst geöffnet wird nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI).
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gemäß Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart eine Zündkerze (60c) aufweist, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Steuern der Zeitabstimmung zum Zünden durch die Zündkerze (60c) in der Verbrennungskammer (10) derart, dass die Zündzeit eines Verbrennungszyklus unmittelbar vor dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI) stärker nacheilt als die Zündzeit während des stetigen Betriebs unter Funkenzündverbrennung (SI).
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Beginnen eines Verzögerns der Ventilöffnungszeit des Einlassventils (11v) nach dem Ende eines ersten Verbrennungszyklus, der dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI) folgt, und Verzögern der Ventilöffnungszeit zu einer Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter der Kompressionszündverbrennung (HCCI) in dem Fall, bei dem das Einlassventil (11v) zuerst geöffnet wird nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI).
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren des Weiteren den folgenden Schritt aufweist: Voreilen-Lassen der Ventilöffnungszeit des Einlassventils (11v) in Bezug auf seine Ventilöffnungszeit während des stetigen Betriebs unter der Funkenzündverbrennung (SI) in einem Verbrennungszyklus unmittelbar vor dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI) in dem Fall, bei dem das Einlassventil (11v) zuerst geöffnet wird nach dem Beginn des Umschaltens von der Funkenzündverbrennung (SI) zu der Kompressionszündverbrennung (HCCI).
Verbrennungsmotor der Vormischkompressionszündart, der durch ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors der Vormischkompressionszündart gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 gesteuert wird, mit einer Vielzahl an Zylindern.