DE60102033T2

DE60102033T2 - Brennkraftmaschine mit elektromagnetischer Ventilansteuerungsanordnung und Verfahren zum Steuern einer elektromagnetischen Ventilansteuerungsanordnung

Info

Publication number: DE60102033T2
Application number: DE60102033T
Authority: DE
Inventors: Tomomi Toyota-shi Yamada; Isao Toyota-shi Matsumoto; Kazuhiko Toyota-shi Shiratani; Shouji Toyota-shi Katsumata; Keiji Toyota-shi Yoeda; Hideyuki Toyota-shi Nishida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2021-05-29
Also published as: US20010050065A1; EP1160421B1; EP1160421A1; JP2001336431A; US6446588B2; DE60102033D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die eine elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung aufweist, die Einlass- und/oder Auslassventile mittels einer elektromagnetischen Kraft betätigt, die durch eine Anlegung eines Magnetisierungsstroms daran erzeugt wird, und ein Verfahren zum Steuern der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung.
2. Beschreibung des verwandten Sachstandes
In jüngerer Zeit ist auf dem Gebiet einer Brennkraftmaschine, die in einem Automobil oder dergleichen installiert ist, eine Entwicklung einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung, die in der Lage ist, Zeitgebungen zum Öffnen und Schließen von Einlass- und Auslassventilen beliebig zu ändern, zum Zwecke eines Verhinderns mechanischer Verluste, die von der Betätigung der Einlass- und Auslassventile in ihren Öffnungs- und Schließrichtungen herrühren, eines Verringerns von Pumpverlusten der Einlassluft, eines Verbesserns einer thermischen Nettoeffizienz usw. vorangetrieben worden.
Als ein Beispiel der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung ist eine Anordnung, die ein Gleitelement, einen schließenden Elektromagneten, einen öffnenden Elektromagneten und ein elastisches Element aufweist, vorgeschlagen worden. Das Gleitelement weist ein magnetisches Material auf und gleitet in Zusammenwirkung mit den Einlass- und Auslassventilen. Der schließende Elektromagnet erzeugt eine elektromagnetische Kraft, die das Gleitelement in seiner Schließrichtung nach einer Anlegung eines Magnetisierungsstroms daran versetzt. Der öffnende Elektromagnet erzeugt eine elektromagnetische Kraft, die das Gleitelement in seiner Öffnungsrichtung nach einer Anlegung eines Magnetisierungsstroms daran versetzt. Das elastische Element hält das Gleitelement elastisch in einer neutralen Position zwischen einem Öffnungsseiten-Versatzende und einem Schließseiten-Versatzende.
Weil eine derartige Ventilbetätigungsanordnung die Notwendigkeit beseitigt, Einlass- und Auslassventile in ihren Öffnungs- und Schließrichtungen mittels einer Drehkraft einer Motorausgangswelle (Kurbelwelle) zu betätigen, wie in dem Fall einer herkömmlichen Ventilanordnung, wird ein mechanischer Verlust, der von der Betätigung der Einlass- und Auslassventile herrührt, verringert.
Überdies kann die oben beschriebene elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung die Einlass- und Auslassventile unabhängig von Drehbewegungen der Motorausgangswelle betätigen und weist somit viele Vorteile einschließlich eines hohen Freiheitsgrades beim Steuern von Zeitgebungen zum Öffnen und zum Schließen der Einlass- und Auslassventile, von Öffnungen der Einlass- und Auslassventile usw. auf.
Andererseits tritt in der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung, wie sie oben beschrieben ist, wenn das Gleitelement und die Einlass- und Auslassventile versetzt werden, eine Reibung in den Gleitabschnitten des Gleitelements und der Einlass- und Auslassventile auf. Deswegen stellt die Notwendigkeit, einen relativ großen Betrag eines Magnetisierungsstroms an den öffnenden Elektromagneten und an den schließenden Elektromagneten zum Zwecke eines Versetzens des Gleitelements gegen die Reibung anzulegen, ein Problem dar.
Um ein derartiges Problem anzugehen, ist eine elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung, wie sie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 11-36829 offenbart ist, vorgeschlagen worden. Die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung, die in dieser Publikation offenbart ist, weist ein Wellenelement zum Übertragen einer elektromagnetischen Kraft auf einen Ventilkörper und einen Halteabschnitt zum gleitenden Halten des Wellenelements auf. Die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung weist eine Schmieröl-Zufuhranordnung auf, die Schmieröl zu dem Halteabschnitt zuführt. Deswegen wird das Auftreten einer Reibung zwischen dem Wellenelement und dem Halteabschnitt unterdrückt. Somit sind präzise Gleitbewegungen des Wellenelements sichergestellt, während ein Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die Elektromagneten anzulegen ist, verringert wird.
Schmieröl, das einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung zugeführt wird, wie sie oben beschrieben ist, weist ein Merkmal auf, wobei sich seine Viskosität in Abhängigkeit von einer Temperatur des Schmieröls ändert. Beispielsweise nimmt die Viskosität des Schmieröls proportional zu einem Abfall in einer Temperatur davon zu, wohingegen die Viskosität des Schmieröls proportional zu einem Anstieg einer Temperatur davon abnimmt.
Deswegen nimmt in einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung, wie sie oben beschrieben ist, ein Gleitwiderstand (Reibungswiderstand) eines Wellenelements zu, wenn das Schmieröl auf einer niedrigen Temperatur ist. Andererseits nimmt der Gleitwiderstand ab, wenn das Schmieröl auf einer hohen Temperatur ist. Folglich ändert sich die Betriebsgeschwindigkeit des Wellenelements in Abhängigkeit von einer Temperatur des Schmieröls, und deswegen kann sich die Betriebsgeschwindigkeit der Einlass- und Auslassventile in Abhängigkeit von einer Temperatur des Schmieröls ändern.
Das Dokument EP-A-1 076 163 offenbart eine Vorrichtung zum Steuern eines elektromagnetisch betätigten Motorventils (3.4) in einen Anfangszustand vor einem Motorstart. Die Vorrichtung ist ausgelegt zum Bestimmen einer Viskosität eines Motorschmieröls und zum Ausführen entweder einer resonanten Initialisierung, in welcher das Motorventil oszilliert, um von einer mittleren Öffnungsposition in eine geschlossene oder eine vollständig geöffnete Position bewegt zu werden und in dieser durch ein abwechselndes Betätigen zweier Elektromagneten eines elektromagnetischen Betätigungselements gehalten zu werden, oder einer Einzel-Initialisierung, in welcher das Motorventil von einer mittleren Öffnungsposition in die geschlossene oder vollständig geschlossene Position bewegt wird und in dieser mit einen Hub gehalten wird, indem einer der Elektromagneten einmal betätigt wird, in Abhängigkeit von der bestimmten Viskosität eines Motorschmieröls. Überdies ist ein Verfahren zum Steuern des Motorventils auf den Anfangszustand auch offenbart.
Das Dokument D 197 39 840 A offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines elektromagnetisch betätigbaren Einstellelements, insbesondere eines periodisch betriebenen Ventils, wie auch eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens, wobei ein Pfad- oder ein Positionssensor bereitgestellt ist, um die Position des Einstellelements zu messen, und der Stromfluss durch die Elektromagneten der Einrichtung derart eingestellt wird, dass sich das Einstellelement entlang einer vorbestimmen charakteristischen Positions/Geschwindigkeits-Kurve bewegt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine, die eine verbesserte elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung aufweist, wie auch ein verbessertes Verfahren zum Steuern einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung bereitzustellen, die Einlass- und/oder Auslassventile in Öffnungs- und Schließrichtungen mittels einer elektromagnetischen Kraft betätigt, während sie es ermöglicht, Änderungen in den Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten der Einlass- und Auslassventile zu verringern, die von einer Temperatur oder einer Viskosität des Schmiermittels, das einem Gleitabschnitt der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung zugeführt wird, herrühren.
Diese Aufgaben werden durch eine Brennkraftmaschine gelöst, die eine elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung gemäß der unabhängigen Patentansprüche 1, 5 und 10 aufweist. Überdies werden diese Aufgaben durch ein Verfahren zum Steuern einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung nach Patentanspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen offenbart.
Eine Brennkraftmaschine, die eine elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung gemäß der Erfindung aufweist, weist eine Schmiermitteltemperatur-Bestimmungseinrichtung und eine Steuereinrichtung auf, die einen Betrag eines Magnetisierungsstroms einstellt, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung zugeführt wird.
Die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung betätigt die Einlass- und/oder Auslassventile in Öffnungs- und Schließrichtungen mittels einer elektromagnetischen Kraft, die nach einer Anlegung eines Magnetisierungsstroms daran erzeugt wird. Die Schmiermitteltemperatur-Bestimmungseinrichtung bestimmt (d.h. sie erfasst oder schätzt) eine Temperatur eines Schmiermittels, das einem Gleitabschnitt der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung, dem Einlassventil oder dem Auslassventil zugeführt wird. Die Steuereinrichtung stellt einen Betrag eines Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung zugeführt wird, in Übereinstimmung mit der Temperatur des Schmiermittels ein, die von der Schmiermitteltemperatur-Bestimmungseinrichtung erfasst oder geschätzt worden ist.
In einer Brennkraftmaschine, die eine so aufgebaute elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung aufweist, erfasst oder schätzt, wenn ein Einlassventil oder ein Auslassventil in seinen Öffnungs- und Schließrichtungen betätigt wird, eine Schmiermitteltemperatur-Bestimmungseinrichtung zuerst eine Temperatur des Schmiermittels. Eine Steuereinrichtung stellt einen Betrag eines Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung zuzuführen ist, in Übereinstimmung mit der Temperatur des Schmiermittels ein, die von der Schmiermitteltemperatur-Bestimmungseinrichtung erfasst oder geschätzt worden ist.
Beispielsweise kann die Steuereinrichtung einen Betrag des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung zugeführt wird, proportional zu einer Abnahme in einer Temperatur des Schmiermittels, die von der Schmiermitteltemperatur-Bestimmungseinrichtung erfasst oder geschätzt worden ist, erhöhen.
In diesem Fall nimmt der Betrag des Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung angelegt wird, proportional zu einer Abnahme in einer Temperatur des Schmiermittels, d.h. proportional zu einer Zunahme in einer Viskosität des Schmiermittels zu. Andererseits nimmt der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung angelegt wird, proportional zu einer Erhöhung in einer Temperatur des Schmiermittels, d.h. proportional in einer Abnahme einer Viskosität des Schmiermittels ab.
Folglich erzeugt die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung eine relativ große elektromagnetische Kraft, wenn das Schmiermittel eine hohe Viskosität aufweist, und erzeugt eine relativ kleine elektromagnetische Kraft, wenn das Schmiermittel eine niedrige Viskosität aufweist. D.h., die Einlass- und Auslassventile werden mit einer relativ großen elektromagnetischen Kraft betätigt, wenn das Schmiermittel eine hohe Viskosität aufweist, und werden mit einer relativ kleinen elektromagnetischen Kraft betätigt, wenn das Schmiermittel eine niedrige Viskosität aufweist.
Somit wird das Einlass- und/oder Auslassventil mit einer elektromagnetischen Kraft betätigt, die bestimmt wird, indem die Viskosität des Schmiermittels berücksichtigt wird. Deswegen können Änderungen in Öffnungs- und Schließgeschwindigkeiten der Einlass- und Auslassventile, die von einer Temperatur oder Viskosität des Schmiermittels herrühren, verringert werden.
Wenn das Schmiermittel auf einer niedrigen Temperatur ist, kann der Betrag des Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung der Auslassseite anzulegen ist, erhöht werden, und die Zeitgebung für ein Anlegen des Magnetisierungsstroms kann vorgerückt werden. Andererseits kann, wenn das Schmiermittel auf einer hohen Temperatur ist, der Betrag des Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung der Einlassseite und die elektromagnetische Betätigungsanordnung der Auslassseite anzulegen ist, verringert werden, und gleichzeitig kann die Zeitgebung für eine Anlegung des Magnetisierungsstroms verzögert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen.
In den Zeichnungen zeigen:
1 einen Gesamtgrundriss einer Brennkraftmaschine, die eine elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung aufweist, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Gesamtansicht des internen Aufbaus der Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 den internen Aufbau einer elektromagnetischen Einlassseite-Betätigungsanordnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Blockdiagramm des internen Aufbaus einer ECU, die in der ersten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird;
5 ein Flussdiagramm einer Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerroutine gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung; und
6 den Betrag eines Magnetisierungsstroms und eine Zeitgebung für eine Anlegung des Magnetisierungsstroms in Übereinstimmung mit der Temperatur des Schmieröls in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Brennkraftmaschine, die eine elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufweist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
Die 1 und 2 zeigen Gesamtaufbauten einer Brennkraftmaschine und ihre Einlass- und Auslasssysteme gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Eine Brennkraftmaschine 1, die in den 1 und 2 gezeigt ist, ist ein wassergekühlter Viertakt-Benzinmotor, der mit vier Zylindern 21 ausgerüstet ist.
Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Zylinderblock 1b und einen Zylinderkopf 1a auf. Die vier Zylinder 21 und ein Kühlmitteldurchlauf oder -Kanal 1c sind in dem Zylinderblock 1b gebildet. Der Zylinderkopf 1a ist an einem oberen Abschnitt des Zylinderblocks 1b befestigt.
Eine Kurbelwelle 21 als eine Motorausgangswelle wird von dem Zylinderblock 1b drehbar gehalten. Die Kurbelwelle 23 ist mit einem Kolben 22 über einen Verbindungsstab 19 verbunden. Ein Kolben 22 wird gleitend in jeden der Zylinder 21 eingeführt.
Die Kurbelwelle 23 ist an deren einem Ende mit einem Zeitgebungsrotor 51a ausgestattet, der eine Mehrzahl von Zähnen entlang seinem Umfang aufweist. Ein elektromagnetischer Aufnehmer 51b ist an dem Zylinderblock 1b in einer Position nahe bei dem Zeitgebungsrotor 51a angebracht. Der Zeitgebungsrotor 51a und der elektromagnetische Aufnehmer 51b bilden einen Kurbelpositionssensor 51 aus.
Der Zylinderblock 1b ist mit einem Kühlmittel-Temperatursensor 52 ausgestattet, der ein elektrisches Signal ausgibt, das einer Temperatur eines Kühlmittels entspricht, das durch den Kühlmitteldurchlass 1c fließt.
Eine Brennkammer 24, die von einer oberen Fläche des Kolbens 22 und einer Wandfläche des Zylinderkopfes 1a umgeben ist, ist oberhalb des Kolbens 22 jedes der Zylinder 23 gebildet. Eine Zündkerze 25 ist an dem Zylinderkopf 1a auf eine derartige Weise angebracht, dass sie der Brennkammer 24 jedes der Zylinder 21 gegenübersteht. Eine Zündeinrichtung 25a zum Anlegen eines Treiberstroms an die Zündkerze 25 ist damit verbunden.
Zwei Öffnungsenden eines Einlassanschlusses 26 und zwei Öffnungsenden eines Auslassanschlusses 27 sind in dem Zylinderkopf 1a in einem Bereich gebildet, der der Brennkammer 24 jedes der Zylinder 21 gegenübersteht.
Einlassventile 28 zum Öffnen und Schließen der Öffnungsenden des Einlassanschlusses 26 und Auslassventile 29 zu Öffnen und Schließen der Öffnungsenden des Auslassanschlusses 27 sind in dem Zylinderkopf auf eine hin- und herbewegende Weise bereitgestellt.
Elektromagnetische Betätigungsanordnungen 30 der Einlassseite, die in der Anzahl gleich den Einlassventilen 28 sind, sind in dem Zylinderkopf 1a bereitgestellt. Unter Verwendung einer elektromagnetischen Kraft, die nach einer Anlegung eines Magnetisierungsstroms daran erzeugt wird, betätigen die elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 30 der Einlassseite die Einlassventile 28 auf eine hin- und herbewegende Weise. Die Treiberschaltung 30a der Einlassseite ist elektrisch mit jeder der elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 30 der Einlassseite verbunden. Die Treiberschaltung 30a der Einlassseite dient dazu, einen Magnetisierungsstrom an eine entsprechende der elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 30 der Einlassseite anzulegen.
Elektromagnetische Betätigungsanordnungen 31 der Auslassseite, die in der Anzahl gleich den Auslassventilen 29 sind, sind in dem Zylinderkopf 1a bereitgestellt. Unter Verwendung einer elektromagnetischen Kraft, die nach einer Anlegung eines Magnetisierungsstroms daran erzeugt wird, betätigen die elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 31 der Auslassseite die Auslassventile 29 auf eine hin- und herbewegende Weise. Eine Treiberschaltung 31a der Auslassseite ist elektrisch mit jeder der elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 31 der Auslassseite verbunden. Die Treiberschaltung 31a der Auslassseite dient dazu, einen Magnetisierungsstrom an eine entsprechende der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite anzulegen.
Nachstehend werden spezifische Aufbauten der elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 30 der Einlassseite und der elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 31 der Auslassseite beschrieben. Weil die elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 30 der Einlassseite und die elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 31 der Auslassseite strukturell identisch sind, wird sich die folgende Beschreibung nur auf die elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 30 der Einlassseite als ein Beispiel beziehen.
3 ist eine Schnittansicht des Aufbaus einer der elektromagnetischen Betätigungsanordnungen 30 der Einlassseite. In 3 weist der Zylinderkopf 1a der Brennkraftmaschine 1 einen unteren Kopf 10 und einen oberen Kopf 11 auf. Der untere Kopf 10 ist an einer oberen Fläche des Zylinderblocks 1b befestigt. Der obere Kopf 11 ist auf dem unterem Kopf 10 bereitgestellt.
Zwei Einlassanschlüsse 26 sind in dem unteren Kopf 10 für jeden der Zylinder 21 gebildet. Ein Ventilsitz 12, auf welchem ein Ventilkörper 28a eines entsprechenden der Einlassventile 28 sitzt, ist in dem Öffnungsende jedes der Einlassanschlüsse 26 auf der Seite der Brennkammer 24 bereitgestellt.
Ein Durchloch, das im Querschnitt kreisförmig ist und das von einer inneren Wandfläche jedes der Einlassanschlüsse 26 zu der oberen Fläche des unteren Kopfs 10 verläuft, ist in dem unterem Kopf 10 gebildet. Eine röhrenförmige Ventilführung 13 ist in das Durchloch eingeführt. Eine Ventilwelle 28b des Einlassventils 28 läuft durch ein Innenloch in der Ventilführung 10 und ist in der axialen Richtung gleitfähig.
Ein Kerneinpassloch 14, das im Querschnitt kreisförmig ist, ist in dem oberen Kopf in einem Bereich bereitgestellt, der koaxial zu der Ventilführung 13 ist. Ein erster Kern 301 und ein zweiter Kern 302 sind in das Kerneinpassloch 14 eingepasst. Ein unterer Abschnitt des Kerneinpasslochs 14 ist im Durchmesser größer als ein oberer Abschnitt des Kerneinpasslochs 14. Nachstehend wird der untere Abschnitt des Kerneinpasslochs 14 als ein Abschnitt 14b eines großen Durchmessers bezeichnet werden, und der obere Abschnitt des Kerneinpasslochs 14 wird als ein Abschnitt 14a eines kleinen Durchmessers bezeichnet werden.
Ein erster Kern 301 und ein zweiter Kern 302 sind axial in Reihe in den Abschnitt 14a des kleinen Durchmessers mit einem vorbestimmten Freiraum 303 zwischen ihnen eingepasst. Der erste Kern 301 und der zweite Kern 302 sind ringförmige Elemente, die aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind. Ein Flansch 301a ist an einem oberen Ende des ersten Kerns 301 gebildet. Der erste Kern 301 ist in das Kerneinpassloch 14 von oben eingepasst. Der Flansch 301a grenzt an eine Kante des Kerneinpasslochs 14 an, wodurch der erste Kern 301 positioniert ist. Ein Flansch 302a ist an einem unteren Ende des zweiten Kerns 302 gebildet. Der zweite Kern 302 ist in das Kerneinpassloch 14 von unten eingepasst. Der Flansch 302a grenzt an eine Kante des Kerneinpasslochs 14 an, wodurch der zweite Kern 302 positioniert ist. Deswegen wird ein vorbestimmter Freiraum 303 zwischen dem ersten Kern 301 und dem zweiten Kern 302 aufrechterhalten.
Eine obere Platte 318, die aus einem ringförmigen Element aufgebaut ist, das einen Außendurchmesser größer als ein Durchmesser des Flansches 301a aufweist, ist oberhalb eines oberen Abschnitts des ersten Kerns 301 angeordnet.
Eine röhrenförmige obere Kappe 305 ist oberhalb des oberen Abschnitts der oberen Platte 302 angeordnet. Ein Flansch 305a, der einen Außendurchmesser im Wesentlichen gleich einem Durchmesser der oberen Platte 318 aufweist, ist an einem unteren Ende der oberen Klappe 305 gebildet.
Die obere Kappe 305 und die obere Platte 318 sind an einer oberen Fläche des oberen Kopfs 311 mit Bolzen 304 befestigt. Die Bolzen 304 dringen in den oberen Kopf 11 über die obere Platte 318 von einer oberen Fläche des Flansches 305a der oberen Kappe 305 ein.
In diesem Fall grenzt das untere Ende der oberen Klappe 305, die den Flansch 305a einschließt, an eine obere Fläche der oberen Platte 318 an. Die obere Platte 318 ist an dem oberen Kopf 11 befestigt, wobei eine untere Fläche der oberen Platte 318 an einen Umfangsabschnitt einer oberen Fläche des ersten Kerns 301 angrenzt. Folglich ist der erste Kern 301 an dem oberen Kopf 11 befestigt.
Eine untere Platte 307, die aus einem ringförmigen Element hergestellt ist, das einen Außendurchmesser im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Abschnitts 14b des großen Durchmessers des Kerneinpasslochs 14 aufweist, ist unterhalb eines unteren Abschnitts des zweiten Kerns 302 bereitgestellt. Die untere Platte 307 ist an einer abwärtsgerichteten gestuften Fläche in einem gestuften Abschnitt 14a des kleinen Durchmessers und dem Abschnitt 10b des großen Durchmessers durch Bolzen 306 befestigt, die in den oberen Kopf 11 von unterhalb einer unteren Fläche der unteren Platte 314 eindringen. In diesem Fall ist die untere Platte 307 befestigt, während sie an einen Umfangsabschnitt einer unteren Fläche des zweiten Kerns 302 angrenzt. Folglich ist der zweite Kern 302 an dem oberen Kopf 11 befestigt.
Eine erste elektromagnetische Spule 308 wird durch eine Nut gehalten, die in einer Fläche des ersten Kerns 308 auf der Seite des Freiraums 303 gebildet ist. Eine zweite elektromagnetische Spule 309 wird durch eine Nut gehalten, die in einer Fläche des zweiten Kerns 302 auf der Seite des Freiraums 303 gebildet ist. Die erste elektromagnetische Spule 308 und die zweite elektromagnetische Spule 309 sind an derartigen Stellen angeordnet, dass sie einander über den Freiraum 303 gegenüberstehen. Die erste elektromagnetische Spule 308 und die zweite elektromagnetische Spule 309 sind elektrisch mit der Treiberschaltung 30a der Einlassseite verbunden.
Der erste Kern 301 und die erste elektromagnetische Spule 308 arbeiten als ein Elektromagnet. Der zweite Kern 302 und die zweite elektromagnetische Spule 309 arbeiten auch als ein Elektromagnet.
Ein Anker 311, der aus einem kreisförmigen weichmagnetischen Material hergestellt ist, das einen Außendurchmesser kleiner als ein Innendurchmesser des Freiraums 303 aufweist, ist in dem Freiraum 303 angeordnet. Eine Ankerwelle 310 ist an einem hohlen zentralen Abschnitt des Ankers 311 befestigt und kann sich vertikal entlang einer axialen Mittellinie des Ankers 311 erstrecken. Die Ankerwelle 310 ist aus einem säulenförmigen nicht-magnetischen Material hergestellt, das einen Außendurchmesser kleiner als ein Durchmesser der hohlen Abschnitte des ersten Kerns 301 und des zweiten Kerns 302 aufweist.
Ein oberes Ende der Ankerwelle 310 ist auf eine derartige Weise gebildet, die Innenseite der oberen Kappe 305 über den hohlen Abschnitt des ersten Kerns 301 zu erreichen. Ein unteres Ende der Ankerwelle 310 ist auf eine derartige Weise gebildet, die Innenseite des Abschnitts 14b des großen Durchmessers über den hohlen Abschnitt des zweiten Kerns 302 zu erreichen.
In Übereinstimmung damit ist eine ringförmige obere Buchse (Lagerabschnitt) 319, die einen Innendurchmesser im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser der Ankerwelle 310 aufweist, an einem oberen Ende des hohlen Abschnitts des ersten Kerns 301 bereitgestellt. Auch ist eine ringförmige untere Buchse (Lagerabschnitt) 320, die einen Innendurchmesser im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser der Ankerwelle 310 aufweist, an einem unteren Ende des hohlen Abschnitts des zweiten Kerns 302 bereitgestellt. Die Ankerwelle 310 wird durch die obere Buchse 319 und die untere Buchse 320 axial gleitfähig gehalten.
Ein oberes Rückhalteelement 312 in der Form einer kreisförmigen Platte ist mit dem oberen Ende der Ankerwelle 310 verbunden, die in die obere Kappe 305 verläuft. Ein Einstellbolzen 313 ist in eine obere Öffnung der oberen Kappe 305 geschraubt. Eine obere Feder 314 ist zwischen dem oberen Rückhalteelement 312 und dem Einstellbolzen 313 angeordnet. Ein Federsitz 315, der einen Außendurchmesser im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser der oberen Kappe 305 aufweist, ist zwischen einer Anstoßfläche des Einstellbolzens 313 und einer Anstoßfläche der oberen Feder 314 angeordnet.
Ein oberes Ende der Ventilwelle 28b des Einlassventils 28 stößt an das untere Ende der Ankerwelle 310, die sich in den Abschnitt 14b des großen Durchmessers erstreckt. Ein unteres Rückhalteelement 28c in der Form einer kreisförmigen Scheibe ist mit einem äußeren Umfang des oberen Endes der Ventilwelle 28b verbunden. Eine untere Feder 316 ist zwischen einer unteren Fläche des unteren Rückhalteelements 28c und der oberen Fläche des unteren Kopfs 10 angeordnet.
In der so aufgebauten elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite wirkt, wenn kein Magnetisierungsstrom an die erste elektromagnetische Spule 308 und die zweite elektromagnetische Spule 309 von der Treiberschaltung 30a der Einlassseite angelegt wird, eine Druckkraft von der oberen Feder 314 abwärts auf die Ankerwelle 310 (d.h. in einer Richtung, in welcher das Einlassventil 28 geöffnet wird), und eine Druckkraft wirkt aufwärts von der unteren Feder 316 auf das Einlassventil 28 (d.h. in einer Richtung, in welcher das Einlassventil 28 geschlossen wird). Folglich werden die Ankerwelle 310 und das Einlassventil 28 in einem sogenannten neutralen Zustand gehalten, in welchem sie aneinander anstoßen und elastisch an vorbestimmten Positionen gehalten werden.
Druckkräfte der oberen Feder 314 und der unteren Feder 316 sind derart eingestellt, dass eine neutrale Position des Ankers 311 eine zentrale Position zwischen dem ersten Kern 301 und dem zweiten Kern 302 in dem Freiraum 303 wird. Wenn die neutrale Position des Ankers 311 von der zuvor erwähnten zentralen Position aufgrund der Anfangstoleranz, eines Alterns, etc. der Komponentenelemente abgewichen ist, kann eine Einstellung durch den Einstellbolzen 313 derart ausgeführt werden, dass die neutrale Position des Ankers 311 mit der zentralen Position zusammenfällt.
Axiale Längen der Ankerwelle 310 und der Ventilwelle 28b sind derart eingestellt, dass der Ventilkörper 28a an einer zentralen Position zwischen einem Versatzende der Öffnungsseite und einem Versatzende der Schließseite (nachstehend als eine halbgeöffnete Position bezeichnet) ist, wenn der Anker 312 an der zentralen Position in dem Freiraum 303 ist. Überdies sind axiale Längen der Ankerwelle 310 und der Ventilwelle 28b derart eingestellt, dass der Ventilsitz 28a auf dem Ventilsitz 12 sitzt, wenn der Anker 311 in eine Angrenzung an den ersten Kern 301 anstößt.
In der oben beschriebenen elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite wird, wenn ein Magnetisierungsstrom an die erste elektromagnetische Spule 308 von der Treiberschaltung 30a der Einlassseite angelegt wird, eine elektromagnetische Kraft, die in eine derartige Richtung wirkt, dass sie den Anker 311 zu dem ersten Kern 301 hin versetzt, zwischen der Seite des ersten Kerns 301 (der ersten elektromagnetischen Spule 308) und dem Anker 311 erzeugt. Deswegen wird der Anker 311 zu seiner Schließseite gegen eine Druckkraft der oberen Feder 314 versetzt und gelangt in ein Anstoßen an den ersten Kern 301.
Wenn der Anker 311 an den ersten Kern 301 anstößt, zieht sich das Einlassventil 28 zurück, während es eine Druckkraft von der unteren Feder 316 aufnimmt, und nimmt einen Zustand, in welchem der Ventilkörper 28a des Einlassventils 28 auf dem Ventilsitz 12 sitzt, d.h. einen vollständig geschlossenen Zustand ein.
In der oben geschrieben elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite wird, wenn ein Magnetisierungsstrom an die zweite elektromagnetische Spule 309 von der Treiberschaltung 30a der Einlassseite angelegt wird, eine elektromagnetische Kraft, die in eine derartige Richtung wirkt, dass sie den Anker 311 zu dem zweiten Kern 302 hin versetzt, zwischen der Seite des zweiten Kerns 302 (der zweiten elektromagnetischen Spule 309) und dem Anker 311 erzeugt. Deswegen wird der Anker 311 zu seiner Öffnungsseite gegen eine Druckkraft der unteren Feder 316 versetzt und gelangt in ein Anstoßen an den zweiten Kern 302.
Wenn der Anker 311 an den zweiten Kern 302 anstößt, drückt die Ankerwelle 310 die Ventilwelle 28b in ihre Öffnungsrichtung gegen eine Druckkraft der unteren Feder 316. Das Einlassventil 28 wird in seinem vollständig geöffneten Zustand durch die Druckkraft gehalten.
In der oben beschriebenen elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite stoppt in dem Fall, wo das Einlassventil 28, das in seinem vollständig geschlossenen Zustand ist, geöffnet wird, die Treiberschaltung 30a der Einlassseite zuerst ein Anlegen eines Magnetisierungsstroms an die erste elektromagnetische Spule 308.
In diesem Augenblick endet die elektromagnetische Kraft, die in dem Elektromagneten erzeugt wird, der aus dem ersten Kern 301 und der ersten elektromagnetischen Spule 308 besteht, und die den Anker 311 anzieht. Deswegen werden der Anker 311 und das Einlassventil 28 in ihre Öffnungsrichtungen versetzt, während sie eine Druckkraft der oberen Feder 314 aufnehmen.
Unmittelbar nachdem der Anker 311 in eine Position nahe dem zweiten Kern 302 versetzt worden ist, während er eine Druckkraft der oberen Feder 314 aufnimmt, legt die Treiberschaltung 30a der Einlassseite einen Magnetisierungsstrom an die zweite elektromagnetische Spule 309 an. Somit wird eine elektromagnetische Kraft, die den Anker 311 an den zweiten Kern 302 anzieht, zwischen dem zweiten Kern 302, der zweiten elektromagnetischen Spule 309 und dem Anker 311 erzeugt. Wegen dieser elektromagnetischen Kraft wird der Anker 311 in eine derartige Position versetzt (Versatzende der Öffnungsseite), dass der Anker 311 an den zweiten Kern 302 anstößt. Folglich nimmt das Einlassventil 28 seinen vollständig geöffneten Zustand ein.
Andererseits stoppt in der oben beschrieben elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite in dem Fall, wo das Einlassventil 28, das in seinem vollständig geöffneten Zustand ist, geschlossen wird, die Treiberschaltung 30a der Einlassseite zuerst ein Anlegen eines Magnetisierungsstroms an die zweite elektromagnetische Spule 309.
In diesem Augenblick endet die elektromagnetische Kraft, die in dem Elektromagneten erzeugt wird, der aus dem zweiten Kern 302 und der zweiten elektromagnetischen Spule 309 besteht, und die den Anker 311 anzieht. Deswegen werden der Anker 311 und das Einlassventil 28 in ihre Schließrichtungen versetzt, während sie eine Druckkraft der unteren Feder 316 aufnehmen.
Unmittelbar nachdem der Anker 311 in eine Position nahe des ersten Kerns 301 versetzt worden ist, während er eine Druckkraft der unteren Feder 316 aufnimmt, legt die Treiberschaltung 30a der Einlassseite einen Magnetisierungsstrom an die erste elektromagnetische Spule 308 an. Somit wird eine elektromagnetische Kraft, die den Anker 311 an den ersten Kern 301 anzieht, zwischen dem ersten Kern 301, der ersten elektromagnetischen Spule 308 und dem Anker 311 erzeugt. Wegen dieser elektromagnetischen Kraft wird der Anker 311 in eine derartige Position versetzt (Versatzende der Schließseite), dass der Anker 311 an den ersten Kern 301 anstößt. Folglich sitzt der Ventilkörper 28a des Einlassventils 28 auf dem Ventilsitz 12.
Auf diese Weise legt die Treiberschaltung 30a der Einlassseite einen Magnetisierungsstrom abwechselnd an die erste elektromagnetische Spule 308 und die zweite elektromagnetische Spule 309 zu vorbestimmten Zeitgebungen an. Somit arbeitet der Anker 311 auf eine hin- und herbewegende Weise zwischen dem Versatzende der Schließseite und dem Versatzende der Öffnungsseite. In Übereinstimmung mit dieser Hin- und Herbewegung wird die Ventilwelle 28b auf eine hin- und herbewegende Weise betätigt und gleichzeitig wird der Ventilkörper 28a in seinen Öffnungs- und Schließrichtungen betätigt.
Dementsprechend ändert die Treiberschaltung 30a der Einlassseite Zeitgebungen für eine Anlegung eines Magnetisierungsstroms an die erste elektromagnetische Spule 308 und die zweite elektromagnetische Spule 309, wodurch Zeitgebungen für ein Öffnen und ein Schließen des Einlassventils 28 beliebig gesteuert werden können.
Die oben beschriebene elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite ist mit einer Schmieranordnung versehen, die einen Gleitwiderstand zwischen der Ankerwelle 310 und der oberen Buchse 319 und einen Gleitwiderstand zwischen der Ankerwelle 310 und der unteren Buchse 320 verringert.
Die oben beschriebene Schmieranordnung weist eine ringförmige Aussparung 318a der oberen Seite, eine ringförmige Aussparung 307a der unteren Seite, einen Ölkanal 401 der oberen Seite, einen Ölkanal 402 der unteren Seite, einen Verbindungskanal 403 und einen Rückgabekanal 404 auf.
Die ringförmige Aussparung 318a der oberen Seite ist in der unteren Fläche der oberen Platte 318 in einem Bereich bereitgestellt, der einer oberen Fläche der oberen Buchse 319 gegenübersteht. Die ringförmige Aussparung 307a der unteren Seite ist in einer oberen Fläche der unteren Platte 307 in einem Bereich bereitgestellt, die der unteren Buchse 320 gegenübersteht. Der Ölkanal 401 der oberen Seite führt Schmieröl, das aus einer Ölpumpe (nicht gezeigt) ausgegeben wird, in die Aussparung 318a der oberen Seite ein. Der Ölkanal 402 der unteren Seite führt Schmieröl, das von der Ölpumpe ausgegeben wird, in die Aussparung 307a der unteren Seite ein. Der Verbindungskanal 403 führt in die Aussparung 307a der unteren Seite einen Überschuss von Schmieröl ein, das der Aussparung 318a der oberen Seite zugeführt worden ist. Der Rückgabekanal 404 gibt Schmieröl zu einer Ölwanne (nicht gezeigt) zurück, das in den Abschnitt 14b des großen Durchmessers von der Aussparung 307a der unteren Seite über einen Freiraum zwischen der Ankerwelle 310 und der unteren Platte 307 usw. abgefallen ist.
In dem in 3 gezeigten Beispiel ist der Ölkanal 401 der oberen Seite auf eine derartige Weise gebildet, sich von der Ölpumpe zu der Aussparung 318a der oberen Seite über den oberen Kopf 11, den Flansch 301a des ersten Kerns 301 und die Innenseite der oberen Platte 318 zu erstrecken. Der Ölkanal 402 der unteren Seite ist auf eine derartige Weise gebildet, sich von der Ölpumpe zu der Aussparung 307a der unteren Seite über den oberen Kopf 11, den zweiten Kern 302 und die Innenseite der unteren Platte 307 zu erstrecken. Der Verbindungskanal 403 ist auf eine derartige Weise gebildet, sich von der Aussparung 318a der oberen Seite zu der Aussparung 307a der unteren Seite über die obere Platte 318, den Flansch 301a des ersten Kerns 301, den oberen Kopf 11, den Flansch 302a des zweiten Kerns 302 und die Innenseite der unteren Platte 307 zu erstrecken. Überdies ist der Rückgabekanal 404 auf eine derartige Weise gebildet, sich von dem Abschnitt 14b des großen Durchmessers zu der Ölwanne über die Innenseite des unteren Kopfs 10 zu erstrecken.
Natürlich sind die Aufbauten des Ölkanals 401 der oberen Seite, des Ölkanals 402 der unteren Seite, des Verbindungskanals 403 und des Rückgabekanals 404, wie sie oben beschrieben sind, nicht auf jene beschränkt, die in 3 gezeigt sind.
In der so aufgebauten Schmieranordnung wird Schmieröl, das von der Ölpumpe ausgegeben wird, der Aussparung 318a der oberen Seite über den Ölkanal 401 der oberen Seite zugeführt. Das Schmieröl, das der Aussparung 318a der oberen Seite zugeführt worden ist, tritt in einen Freiraum zwischen einer unteren Umfangsfläche der Ankerwelle 310 und einer inneren Umfangsfläche der oberen Buchse 319 aufgrund der Hin- und Herbewegungen der Ankerwelle 310 ein. Das Schmieröl verringert eine Reibung, die zwischen der äußeren Umfangsfläche der Ankerwelle 310 und der inneren Umfangsfläche der oberen Bürste 319 auftritt.
In der oben beschriebenen Schmieranordnung wird Schmieröl, das von der Ölpumpe ausgegeben wird, der Aussparung 307a der unteren Seite über den Ölkanal 402 zugeführt. Ein Überschuss von Schmieröl, das der Aussparung 318a der oberen Seite zugeführt worden ist, wird zu der Aussparung 307a der unteren Seite über den Verbindungskanal 403 von der Aussparung 318a der oberen Seite zugeführt.
Das Schmieröl, das der Aussparung 307a der unteren Seite zugeführt worden ist, tritt in einen Freiraum zwischen der äußeren Umfangsfläche der Ankerwelle 310 und der inneren Umfangsfläche der unteren Buchse 320 aufgrund der Hin- und Herbewegungen der Ankerwelle 310 ein. Das Schmieröl verringert eine Reibung, die zwischen der äußeren Umfangsfläche der Ankerwelle 310 und der inneren Umfangsfläche der unteren Buchse 320 auftritt.
Ein Überschuss an Schmieröl, das der Aussparung 307a der unteren Seite zugeführt worden ist, tritt in den Abschnitt 14b des großen Durchmessers über den Freiraum zwischen der Ankerwelle 310 und der unteren Platte 307 usw. ein, und fällt dann auf die obere Fläche des unteren Kopfs 10 ab. Das Schmieröl, das auf die obere Fläche des unteren Kopfs 10 abgefallen ist, fließt in den Rückgabekanal 404 und wird an die Ölwanne zurückgegeben.
Eine derartige Schmieranordnung verringert einen Gleitwiderstand der Ankerwelle 310. Deswegen kann sich die Ankerwelle 310 auf eine hin- und herbewegende Weise durch eine relativ kleine elektromagnetische Kraft bewegen. Folglich kann der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die erste elektromagnetische Spule 308 und an die zweite elektromagnetische Spule 309 anzulegen ist, verringert werden.
Überdies ist die oben beschriebene elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite mit einem Ventilhubsensor 317 ausgestattet, der einen Versatz des Einlassventils 28 erfasst. Der Ventilhubsensor 317 umfasst ein Ziel bzw. Target 317a in der Form einer kreisförmigen Platte und einen Spaltsensor 317b. Das Target 317a in der Form einer kreisförmigen Platte ist an einer oberen Fläche des oberen Rückhalteelements 312 angebracht. Der Spaltsensor 317b ist an dem Einstellbolzen 313 in einem Bereich angebracht, der dem oberen Rückhalteelement 312 gegenübersteht.
Das Target 317a wird zusammen mit dem Anker 311 der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite versetzt. Der Spaltsensor 317b gibt ein elektrisches Signal, das einem Abstand zwischen dem Spaltsensor 317b und dem Target 317a entspricht, zu einer später beschriebenen elektronischen Steuereinheit (ECU) 20 aus.
Hierbei speichert die ECU 20 im Voraus einen Ausgangssignalwert, der von dem Spaltsensor 317b erzeugt wird, wenn der Anker 311 in seinem neutralen Zustand ist.
Durch ein Berechnen eines Unterschieds zwischen dem Ausgangssignalwert und einem gegenwärtigen Ausgangssignalwert des Spaltsensors 317b können Versatzhübe des Ankers 311 und des Einlassventils 28 spezifisch bestimmt werden.
Bezugnehmend wiederum auf die 1 und 2 ist ein Einlassverteiler 33, der vier Zweigrohre umfasst, mit dem Zylinderkopf 1a der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Jedes der Zweigrohre des Einlassverteilers 33 ist in Verbindung mit dem Einlassanschluss 26 eines entsprechenden der Zylinder 21.
Der Zylinderkopf 1a ist mit Kraftstoffeinspritzventilen 32 an Positionen nahe bei den Bereichen zur Verbindung mit dem Einlassverteiler 33 ausgestattet, so dass ein Einspritzloch jedes der Kraftstoffeinspritzventile 32 zu der Innenseite des Einlassanschlusses 26 hin gerichtet ist.
Der Einlassverteiler 33 ist mit einem Druckausgleichsbehälter 34 zum Unterdrücken einer Pulsierung von Einlassluft verbunden. Der Druckausgleichsbehälter 34 ist mit einem Einlassrohr 35 verbunden. Das Einlassrohr 35 ist mit einem Luftreinigerkasten 36 zum Entfernen von Schmutz, Staub usw. aus der Einlassluft verbunden.
Ein Luftströmungsmesser 44, der ein elektrisches Signal ausgibt, das einer Luftmasse entspricht, die durch das Einlassrohr 35 strömt (Einlassluftmasse), ist an dem Einlassrohr 35 angebracht. Ein Drosselventil 39, das die Menge an Einlassluft, die durch die Einlassleitung 35 strömt, ist in dem Einlassrohr 35 in einem Bereich stromabwärts des Luftströmungsmessers 44 bereitgestellt.
Ein Drosselbetdätigungselement 40 und ein Drosselpositionssensor 41 sind an dem Drosselventil 39 angebracht.
Das Drosselbetätigungselement 40 ist aus einem Schrittmotor oder dergleichen aufgebaut und betätigt das Drosselventil 39 in seinen Öffnungs- und Schließrichtungen in Übereinstimmung mit einer Größe einer angelegten Spannung. Der Drosselpositionssensor 41 gibt ein elektrisches Signal aus, das einem Öffnungsbetrag des Drosselventils 39 entspricht.
Ein Beschleunigungshebel (nicht gezeigt) ist an dem Drosselventil 39 angebracht. Dieser Beschleunigungshebel ist unabhängig von dem Drosselventil 39 drehbar und dreht sich in Zusammenwirkung mit einem Gaspedal 40. Ein Beschleunigungspositionssensor 43, der ein elektrisches Signal ausgibt, das einem Betrag einer Drehung des Beschleunigungshebels entspricht, ist an dem Beschleunigungshebel angebracht.
Andererseits ist ein Auspuffverteiler 45, der derart gebildet ist, dass vier Zweigrohre in ein gemeinsames Rohr unmittelbar stromabwärts der Brennkraftmaschine 1 zusammenlaufen, mit dem Zylinderkopf 1a der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Jedes der Zweigrohre des Auspuffverteilers 45 ist in Verbindung mit dem Abgasanschluss 27 eines entsprechenden der Zylinder 21.
Der Auspuffverteiler 45 ist mit einem Auspuffrohr 47 über einen Abgas-Reinigungskatalysator 46 verbunden. Das Auspuffrohr 47 ist bei einer Position stromabwärts davon mit einem Schalldämpfer (nicht gezeigt) verbunden. Ein Luft-Kraftstoffverhältnissensor 48 ist an dem Auspuffverteiler 45 angebracht. Der Luft-Kraftstoffverhältnissensor 48 gibt ein elektrisches Signal aus, das einem Luft-Kraftstoffverhältnis von Abgas entspricht, das durch den Auspuffverteiler 45 strömt (d.h. einem Abgas, das in den Abgas-Reinigungskatalysator 46 strömt).
Beispielsweise ist der Abgas-Reinigungskatalysator 46 ein Drei-Wege-Katalysator, ein NO_x-Katalysator vom Absorptions-Reduktions-Typ, ein NO_x-Katalysator vom selektiven Reduktions-Typ oder ein Katalysator, der durch ein geeignetes Kombinieren der zuvor erwähnten verschiedenen Katalysatoren erhalten wird.
Der Drei-Wege-Katalysator reinigt Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NO_x), die in dem Abgas enthalten sind, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Abgas-reinigenden Katalysator 46 strömt, ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoffverhältnis nahe dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis ist. Der NO_x-Katalysator vom Absorptions-Reduktions-Typ absorbiert Stickoxide (NO_x), die in dem Abgas enthalten sind, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Abgas-reinigenden Katalysator 46 strömt, mager ist, und entlädt, reduziert und reinigt die absorbierten Stickoxide (NO_x), wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Abgas-reinigenden Katalysator 46 strömt, stöchiometrisch oder angereichert ist. Der NO_x-Katalysator vom selektiven Reduktionstyp reduziert und reinigt Stickoxyde (NO_x) in dem Abgas, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis des Abgases, das in den Abgas-reinigenden Katalysator 46 strömt, einen Zustand eines überschüssigen Sauerstoffs anzeigt, wobei ein vorbestimmtes Reduktionsmittel vorhanden ist.
Die so aufgebaute Brennkraftmaschine 1 wird mit der ECU 20 zum Steuern eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine 1 kombiniert.
Wie in 4 gezeigt, sind verschiedene Sensoren einschließlich des Drosselpositionssensors 41, des Beschleunigungspositionssensors 43, des Luftströmungsmessers 44, des Luft-Kraftstoffverhältnissensors 48, des Kurbelpositionssensor 41, des Kühlmitteltemperatursensors 52, des Ventilhubsensors 317 usw. mit der ECU 20 über elektrische Drähte verbunden. Ein Ausgangssignal der Sensoren wird in die ECU 20 eingegeben.
Die Zündeinrichtung 25a, die Treiberschaltung 30a der Einlassseite, die Treiberschaltung 31a der Auslassseite, das Kraftstoffeinspritzventil 33, das Drosselbetätigungselement 40 usw. sind mit der ECU 20 über elektrische Drähte verbunden. Unter Verwendung von Ausgangssignalwerten der Sensoren kann die ECU 20 die Zündeinrichtung 25a, die Treiberschaltung 30a der Einlassseite, die Treiberschaltung 31a der Auslassseite, das Kraftstoffeinspritzventil 32 und das Drosselbetätigungselement 40 steuern.
Die ECU 20 weist eine CPU 401, ein ROM 402, ein RAM 403, ein Sicherungs-RAM 404, einen Eingangsanschluss 405, einen Ausgangsanschluss 406 und einen A/D-Wandler (A/D) 407 auf. Die CPU 401, das ROM 402, das RAM 403, das Sicherungs-RAM 404, der Eingangsanschluss 405 und der Ausgangsanschluss 406 sind durch einen bidirektionalen Bus 400 verbunden. Der A/D-Wandler (A/D) 407 ist mit dem Eingangsanschluss 405 verbunden.
Der A/D 407 ist mit Sensoren (dem Drosselpositionssensor 41, dem Beschleunigungspositionssensor 43, dem Luftströmungsmesser 44, dem Luft-Kraftstoffverhältnissensor 48, dem Kühlmitteltemperatursensor 52, dem Ventilhubsensor 317 usw.), die analoge Signale über elektrische Drähte ausgeben, verbunden. Der A/D 407 führt eine Analog-zu-Digitalwandlung der Ausgangssignale von den oben erwähnten Sensoren durch und sendet sie dann zu dem Eingangsanschluss 405.
Der Eingangsanschluss 405 ist auch mit Sensoren verbunden, die digitale Signale ausgeben, wie etwa dem Kurbelpositionssensor 51.
Ausgangssignale von den Sensoren werden in den Eingangsanschluss 405 entweder direkt oder über den A/D 407 eingegeben. Der Eingangsanschluss 405 sendet die Ausgangssignale, die darin von den Sensoren eingegeben worden sind, zu der CPU 401 und dem RAM 403 über den bidirektionalen Bus 400.
Der Ausgangsanschluss 406 ist mit der Zündeinrichtung 25a, der Treiberschaltung 30a der Einlassseite, der Treiberschaltung 31a der Auslassseite, den Kraftstoffeinspritzventilen 32, dem Drosselbetätigungselement 40 usw. über elektrische Drähte verbunden. Ein Steuersignal, das aus der CPU 401 ausgegeben wird, wird in den Ausgangsanschluss 406 über den bidirektionalen Bus 400 eingegeben. Der Ausgangsanschluss 406 sendet das Steuersignal zu der Zündeinrichtung 25a, der Treiberschaltung 30a der Einlassseite, der Treiberschaltung 31a der Auslassseite, den Kraftstoffeinspritzventilen 32 oder dem Drosselbetätigungselement 40.
Das ROM 402 speichert eine Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerroutine zusätzlich zu Anwendungsprogrammen wie etwa einer Kraftstoffeinspritzbetrag-Steuerroutine, einer Kraftstoffeinspritz-Zeitgebungsroutine, einer Einlassventil-Öffnungs- und -Schließzeitgebungs-Steuerroutine, einer Auslassventil-Öffnungs- und -Schließzeitgebungs-Steuerroutine, einer Einlassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerroutine, einer Auslassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerroutine, einer Zündzeitgebungs-Steuerroutine, einer Drosselöffnungs-Steuerroutine usw.
Die Kraftstoffmengen-Steuerroutine bestimmt eine Kraftstoffeinspritzmenge. Die Kraftstoffeinspritz-Zeitgebungs-Steuerroutine bestimmt eine Kraftstoffeinspritzzeitgebung. Die Einlassventil-Öffnungs- und -Schließzeitgebungs-Steuerroutine bestimmt Zeitgebungen zum Öffnen und zum Schließen des Einlassventils 28. Die Auslassventil-Öffnungs- und -Schließzeitgebungs-Steuerroutine bestimmt Zeitgebungen zum Öffnen und zum Schließen des Auslassventils 29. Die Einlassseiten-Magnetisierungsstrom-Steuerroutine bestimmt einen Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite anzulegen ist. Die Auslassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerroutine bestimmt einen Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite anzulegen ist. Die Zündzeitgebungs-Steuerroutine bestimmt eine Zündzeitgebung der Zündkerze 25 jedes der Zylinder 21. Die Drosselöffnungs-Steuerroutine bestimmt eine Öffnung des Drosselventils 39. Eine Energieverbrauchsverringerungs-Steuerroutine verringert einen Energieverbrauch der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite zu einer vorbestimmten Zeitgebung. Die Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerroutine korrigiert Beträge eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite in Übereinstimmung mit einer Temperatur des Schmieröls anzulegen ist.
Das ROM 402 speichert verschiedene Steuerabbildungen zusätzlich zu den oben beschriebenen Anwendungsprogrammen. Beispielsweise schließen die oben beschriebenen Steuerabbildungen eine Kraftstoffeinspritzmengen-Steuerabbildung, eine Kraftstoffeinspritzzeitgebungs-Steuerabbildung, eine Einlassventil-Öffnungs- und -Schließzeitgebungs-Steuerabbildung, eine Auslassventil-Öffnungs- und -Schließzeitgebungs-Steuerabbildung, eine Einlassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung, eine Auslassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung, eine Zündzeitgebungs-Steuerabbildung, eine Drosselöffnungs-Steuerabbildung usw. ein.
Die Kraftstoffeinspritzmengen-Steuerabbildung zeigt eine Beziehung zwischen einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und einer Kraftstoffeinspritzmenge. Die Kraftstoffeinspritz-Zeitgebungssteuerabbildung zeigt eine Beziehung zwischen einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und einer Kraftstoffeinspritzzeitgebung. Die Einlassventil-Öffnungs- und -Schließzeitgebungs-Steuerabbildung zeigt eine Beziehung zwischen einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und Zeitgebungen zum Öffnen und Schließen der Einlassventile 28. Die Auslassventil-Öffnungs- und -Schließzeitgebungs-Steuerabbildung zeigt eine Beziehung zwischen einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und Zeitgebungen zum Öffnen und Schließen der Auslassventile 29. Die Einlassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung zeigt eine Beziehung zwischen einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und einem Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite anzulegen ist. Die Auslassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung zeigt eine Beziehung zwischen einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und einem Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite anzulegen ist. Die Zündzeitgebungs- Steuerabbildung zeigt eine Beziehung zwischen einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und einer Zündzeitgebung jeder Zündkerze 25. Die Drosselöffnungs-Steuerabbildung zeigt eine Beziehung zwischen einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und einem Öffnungsbetrag des Drosselventils 39.
Das RAM 403 speichert Ausgangssignale von den Sensoren, Berechnungsergebnisse der CPU 401 usw.. Beispielsweise umfassen die Berechnungsergebnisse eine Motorgeschwindigkeit, die auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Kurbelpositionssensor 51 berechnet wird, usw. Verschiedene Daten, die in dem RAM 403 gespeichert sind, werden in die jüngsten Daten jedes Mal wiedereingeschrieben, wenn der Kurbelpositionssensor 51 ein Signal ausgibt.
Das Sicherungs-RAM 404 ist ein nicht-flüchtiger Speicher, der Daten auch dann aufrechterhält, wenn die Brennkraftmaschine 1 abgeschaltet worden ist. Das Sicherungs-RAM 404 speichert Lernwerte, die verschiedene Arten einer Steuerung, eine Information zum Lokalisieren defekter Abschnitte usw. betreffen.
Die CPU 401 arbeitet in Übereinstimmung mit einem Anwendungsprogramm, das in dem ROM 402 gespeichert ist. Die CPU 401 führt eine Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerung zusätzlich zu bekannten Arten einer Steuerung, wie einer Kraftstoffeinspritzsteuerung, einer Zündungssteuerung, einer Einlassventil-Öffnungs- und -Schließsteuerung, einer Auslassventil-Öffnungs- und -Schließsteuerung, einer Drosselsteuerung usw, durch.
Nachstehend wird eine Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerung für die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite beschrieben.
Bei einem Bestimmen von Beträgen eines Magnetisierungsstroms in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite führt die CPU 401 die Einlassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerroutine und die Auslassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerroutine durch, die in dem ROM 402 im Voraus gespeichert werden.
Nachstehend wird ein Beispiel der Einlassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerroutine und der Auslassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerroutine beschrieben. Die CPU 401 liest Daten, die in dem RAM 403 gespeichert sind (z.B. Ausgangssignale von den Sensoren, eine Motorgeschwindigkeit, etc.) aus und bestimmt einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der Daten. Die CPU 401 greift dann auf die Einlassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung und auf die Auslassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung in dem ROM 402 zu und berechnet einen Betrag eines Magnetisierungsstroms, der dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 entspricht.
Die CPU 401 steuert die Treiberschaltung 30a der Einlassseite und die Treiberschaltung 31a der Auslassseite derart, dass der zuvor erwähnte Betrag eines Magnetisierungsstroms an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite angelegt wird, und führt dann eine Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung des Betrags des Magnetisierungsstroms auf der Grundlage eines Ausgangssignalwerts des Ventilhubsensors 317 aus.
Wie in der vorangehenden Beschreibung der 3 beschrieben, sind die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite mit Anordnungen zum Zuführen von Schmieröl in Bereiche, wie einen Bereich, wo die Ankerwelle 310 in Kontakt mit der oberen Buchse 319 ist, und einen Bereich, wo die Ankerwelle 310 in Kontakt mit der unteren Buchse 320 ist, versehen. Deswegen wird eine Erzeugung einer Reibung in den Gleitbereichen, wie oben beschrieben, unterdrückt. Folglich können die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite das Einlassventil 28 und das Auslassventil 29 in ihren Öffnungs- und Schließrichtungen mit einem relativ kleinen Betrag eines Magnetisierungsstroms betätigen.
Schmieröl weist eine Eigenschaft auf, bei der sich seine Viskosität in Übereinstimmung mit einer Temperatur davon ändert. Beispielsweise nimmt die Viskosität des Schmieröls zu, wenn die Temperatur davon abfällt, und die Viskosität des Schmieröls nimmt ab, wenn die Temperatur davon ansteigt.
Deswegen nimmt in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite ein Gleitwiderstand der Ankerwelle 310 zu, wenn das Schmieröl auf einer niedrigen Temperatur ist. Andererseits nimmt der Gleitwiderstand der Ankerwelle 310 ab, wenn das Schmieröl auf einer hohen Temperatur ist. Wenn der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite angelegt wird, ungeachtet einer Temperatur des Schmieröls konstant ist, nimmt die Betriebsgeschwindigkeit der Ankerwelle 310 proportional zu einem Abfall in der Temperatur der Schmieröls ab, und nimmt proportional zu einem Anstieg in der Temperatur des Schmieröls zu. Das heißt, wenn der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite angelegt ist, ungeachtet einer Temperatur des Schmieröls konstant ist, ändern sich Öffnungs- und Schließbetriebsgeschwindigkeiten des Einlassventils 28 und des Auslassventils 29 in Abhängigkeit von einer Temperatur des Schmieröls.
Deswegen legt in der Brennkraftmaschine, die die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist, die CPU 401 einen Magnetisierungsstrom an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite von der Treiberschaltung 30a der Einlassseite bzw. der Treiberschaltung 31a der Auslassseite an. Die CPU 401 führt dann eine Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerung durch, um so den Betrag eines Magnetisierungsstroms auf der Grundlage einer Temperatur des Schmieröls zu korrigieren.
Bei einem Durchführen einer Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerung führt die CPU 401 die Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerroutine wie in 5 gezeigt durch. Die Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerroutine ist im Voraus in dem ROM 402 der ECU 20 gespeichert. Die Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerroutine wird wiederholt von der CPU 401 in Intervallen einer vorbestimmten Periode (z.B. jedes Mal, wenn der Kurbelpositionssensor 51 ein Impulssignal ausgibt) ausgeführt.
In der Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerroutine liest die CPU 401 von dem RAM 403 zuerst in S501 einen Betrag eines Magnetisierungsstroms, der von der Magnetisierungsstrombetrag-Steuerroutine getrennt bestimmt ist, aus. Es sei hier darauf hingewiesen, dass der Betrag eines Magnetisierungsstroms auf der Grundlage der Einlassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung und der Auslassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung oder durch eine Regelung auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Ventilhubsensor 317 bestimmt wird.
Nachstehend werden der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der auf der Grundlage der Einlassseiten Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung und der Auslassseiten-Magnetisierungsstrombetrag-Steuerabbildung bestimmt worden ist, und der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der durch eine Regelung auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Ventilhubsensor 317 bestimmt worden ist, als Referenz-Magnetisierungsstrombeträge bezeichnet.
In S502 erfasst oder schätzt (d.h. bestimmt) die CPU 401 eine Temperatur des Schmieröls in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite.
Die folgenden Verfahren sind Beispiele von Verfahren zum Erfassen einer Temperatur des Schmieröls in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite. Ein Öltemperatursensor zum Erfassen einer Temperatur des Schmieröls, das durch den Ölkanal 401 der oberen Seite oder den Ölkanal 402 der unteren Seite von zumindest einer der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite strömt, kann an zumindest eine der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und der elektromagnetischen Betätigungsanordnung der Auslassseite angebracht werden. In dem Fall, wo das oben beschriebene Schmieröl auch als ein Schmieröl für die Brennkraftmaschine 1 verwendet wird, kann ein Ausgangssignal von einem Öltemperatursensor (nicht gezeigt), der an der Brennkraftmaschine 1 angebracht ist, benutzt werden.
Andererseits kann beispielsweise als ein Verfahren zum Abschätzen einer Temperatur des Schmieröls in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite ein Verfahren zum Abschätzen unter Verwendung einer Temperatur eines Kühlmittels der Brennkraftmaschine 1 (ein Ausgangssignalwert des Kühlmitteltemperatursensors 52) als ein Parameter verwendet werden.
In S503 berechnet die CPU 401 einen Korrekturbetrag für den Referenz-Magnetisierungsstromsbetrag unter Verwendung, als ein Parameter, der Temperatur des Schmieröls, die in S502 erfasst oder abgeschätzt worden ist. Die CPU 401 berechnet dann einen Korrekturbetrag für den Referenz-Magnetisierungsstrombetrag derart, dass der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite verwendet wird, proportional zu einem Abfall in einer Temperatur des Schmieröls zunimmt und proportional zu einem Anstieg in einer Temperatur des Schmieröls abfällt. Es ist möglich, vorausgehend eine Beziehung zwischen einer Temperatur des Schmieröls und einem Korrekturbetrag über Experimente zu erhalten, die Beziehung in der Form einer Abbildung auszudrücken und sie in dem ROM 402 zu speichern. Wenn Schmieröl auf einer Temperatur ist, die höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, kann der Betrag eines Magnetisierungsstroms kleiner als der Referenz-Magnetisierungsstrombetrag gemacht werden.
Außerdem kann, wenn ein Schmiermittel auf einer Temperatur ist, die niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, der Betrag eines Magnetisierungsstroms größer als der Referenz-Magnetisierungsstrombetrag gemacht werden. Die vorbestimmte Temperatur, um den Betrag eines Magnetisierungsstrom kleiner als den Referenz-Magnetisierungsstrombetrag zu machen, und die vorbestimmte Temperatur, um den Betrag eines Magnetisierungsstroms größer als den Referenz-Magnetisierungsstrombetrag zu machen, können einander gleich oder unterschiedlich von einander sein.
In S504 addiert die CPU 401 den Korrekturbetrag, der in S503 berechnet worden ist, zu dem Referenz-Magnetisierungsstrombetrag, der in S501 ausgelesen worden ist, und berechnet einen Betrag eines Magnetisierungsstroms, der tatsächlich an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite anzulegen ist.
In S505 steuert die CPU 401 die Treiberschaltung 30a der Einlassseite und die Treiberschaltung 31a der Auslassseite derart, dass der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der in S504 berechnet ist, an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite bzw. an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite angelegt wird.
In diesem Fall entspricht der Betrag eines angelegten Magnetisierungsstroms einer Temperatur des Schmieröls. Beispielsweise nimmt der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite angelegt wird, proportional zu einem Abfall in einer Temperatur des Schmieröls zu. Andererseits nimmt der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite angelegt wird, proportional zu einem Anstieg in einer Temperatur des Schmieröls ab.
Das heißt, gemäß der oben beschriebenen Magnetisierungsstrombetrag-Korrektursteuerung nimmt der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite angelegt wird, proportional zu einem Anstieg in einer Viskosität des Schmieröls zu. Andererseits nimmt der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite angelegt wird, proportional zu einem Abfall in einer Viskosität des Schmieröls ab.
Folglich werden in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite, wenn das Schmieröl eine hohe Viskosität aufweist, der Anker 311 und die Ankerwelle 310 durch eine relativ große elektromagnetische Kraft betätigt. Andererseits werden, wenn das Schmieröl eine niedrige Viskosität aufweist, der Anker 311 und die Ankerwelle 310 durch eine relativ kleine elektromagnetische Kraft betätigt.
Somit können gemäß der Brennkraftmaschine, die die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung der Erfindung aufweist, wenn das Schmieröl in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und in der elektromagnetischen Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite eine hohe Viskosität aufweist, der Anker 311 und die Ankerwelle 310 sanft gegen die Viskosität des Schmieröls versetzt werden. Wenn das Schmieröl eine niedrige Viskosität aufweist, steigen Versatzgeschwindigkeiten des Ankers 311 und der Ankerwelle 310 nicht übermäßig an. Deswegen können Änderungen in den Öffnungs- und -Schließbetriebsgeschwindigkeiten der Einlass- und Auslassventile 28, 29, die von einer Temperatur oder einer Viskosität des Schmieröls herrühren, verringert werden.
Diese Ausführungsform veranschaulichte ein Beispiel, in welchem nur der Betrag eines Magnetisierungsstroms der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30, der Einlassseite und die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite angelegt wird, entsprechend einer Temperatur des Schmieröls korrigiert wird. Jedoch kann der Betrag eines Magnetisierungsstroms und die Zeitgebung für eine Anlegung des Magnetisierungsstroms entsprechend einer Temperatur des Schmieröls korrigiert werden.
Beispielsweise wird, wie in 6 gezeigt (zweite Ausführungsform der Erfindung), wenn das Schmieröl auf einer niedrigen Temperatur ist, der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite anzulegen ist, erhöht, und die Zeitgebung für eine Anlegung eines Magnetisierungsstroms wird vorgerückt. Andererseits wird, wenn das Schmieröl auf einer hohen Temperatur ist, der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und an die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite anzulegen ist, verringert, und gleichzeitig kann die Zeitgebung für eine Anlegung eines Magnetisierungsstroms verzögert werden.
In der oben beschriebenen Brennkraftmaschine, die die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist, wird der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung angelegt wird, entsprechend einer Temperatur des Schmiermittels eingestellt. Deswegen kann der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung anzulegen ist, erhöht werden, wenn das Schmiermittel auf einer niedrigen Temperatur (mit einer hohen Viskosität) ist, wohingegen dann, wenn der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung anzulegen ist, verringert werden kann, wenn das Schmiermittel auf einer hohen Temperatur (mit einer niedrigen Viskosität) ist.
Folglich kann die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung die Einlass- und Auslassventile mit einer relativ großen magnetischen Kraft betätigen, wenn das Schmiermittel eine hohe Viskosität aufweist, und kann die Einlass- und Auslassventile mit einer relativ kleinen elektromagnetischen Kraft betätigen, wenn das Schmiermittel eine niedrige Viskosität aufweist.
Die elektromagnetische Betätigungsanordnung 30 der Einlassseite und die elektromagnetische Betätigungsanordnung 31 der Auslassseite der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung der Erfindung. Die ECU 20 der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht einer Steuereinrichtung und einer Strombetrag-Einstelleinrichtung der Erfindung.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung angelegt wird, entsprechend einer Temperatur des Schmiermittels (in der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Schmieröl ein Beispiel eines Schmiermittels) eingestellt. Jedoch kann der Betrag eines Magnetisierungsstroms, der an die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung angelegt wird, natürlich entsprechend einer Viskosität des Schmiermittels eingestellt werden.
Somit können gemäß der Brennkraftmaschine, die die elektromagnetische Ventilbetätigungsanordnung der Erfindung aufweist, die Einlass- und Auslassventile mit einer elektromagnetischen Kraft betätigt werden, die einer Viskosität des Schmiermittels entspricht, und Änderungen in Öffnungs- und Schließbetriebsgeschwindigkeiten der Einlass- und Auslassventile, die aus einer Temperatur oder Viskosität des Schmiermittels herrühren, können verringert werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform wird die Vorrichtung durch die Steuereinrichtung (z.B. die ECU 20) gesteuert, die als ein programmierter Mehrzweckcomputer implementiert ist. Es wird von Durchschnittsfachleuten erkannt werden, dass die Steuereinrichtung unter Verwendung einer einzigen integrierten Schaltung für einen speziellen Zweck (z.B. einer ASIC) implementiert werden kann, die einen Haupt- oder zentralen Prozessorabschnitt für eine Gesamt-Systemebenensteuerung und getrennte Abschnitte aufweist, die einem Durchführen verschiedener unterschiedlicher spezifischer Berechnungen, Funktionen und anderen Prozesse unter einer Steuerung des zentralen Prozessorabschnitts zugeordnet sind. Die Steuereinrichtung kann eine Mehrzahl von getrennt zugeordneten oder programmierbaren integrierten oder anderen elektronischen Schaltungen oder Einrichtungen (z.B. fest verdrahteten elektronischen oder logischen Schaltungen, wie Schaltungen mit diskreten Elementen, oder programmierbaren logischen Einrichtungen wie etwa PLDs, PLAs, PALs oder dergleichen) umfassen. Die Steuereinrichtung kann unter Verwendung eines geeignet programmierten Mehrzweckcomputers, z.B. eines Microprozessors, eines Microcontrollers oder einer anderen Prozessoreinrichtung (CPU oder MPU) entweder allein oder in Verbindung mit einer oder mehreren peripheren (z.B. integrierten Schaltungs-) Daten- und Signalverarbeitungseinrichtungen implementiert werden. Allgemein kann jedwede Einrichtung oder Anordnung von Einrichtungen, auf welchen ein endlicher Zustandsautomat, der zum Implementieren der hierin beschriebenen Prozeduren befähigt ist, als die Steuereinrichtung verwendet werden. Eine verteilte Verarbeitungsarchitektur kann für eine maximale Daten/Signal-Verarbeitungsfähigkeit und -Geschwindigkeit verwendet werden.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen oder Aufbauten beschränkt ist. Im Gegenteil ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdeckt. Zusätzlich sind, während die verschiedenen Elemente der bevorzugten Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die beispielhaft sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr Elemente, weniger Elemente oder nur ein einziges Element umfassen auch innerhalb des Bereichs der angehängten Ansprüche.

Claims

Brennkraftmaschine mit einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31), die zumindest ein Einlassventil (28) und/oder ein Auslassventil (29) der Brennkraftmaschine in Öffnungs- und Schließrichtungen durch eine elektromagnetische Kraft betätigt, die auf eine Anlegung eines Magnetisierungsstroms hin erzeugt wird, umfassend: eine Schmiermitteltemperatur-Bestimmungseinrichtung (52), die eine Temperatur eines Schmiermittels bestimmt, das zumindest einem Gleitabschnitt der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) und/oder einem Gleitabschnitt des Einlassventils (28), das von der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) betätigt wird, und/oder einem Gleitabschnitt des Auslassventils (29), das von der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) betätigt wird, zugeführt wird; und eine Strombetrag-Einstelleinrichtung zum Einstellen eines Betrags des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) in Übereinstimmung mit der bestimmten Temperatur des Schmiermittels, die von der Schmiermitteltemperatur-Bestimmungseinrichtung (52) bestimmt worden ist, zuzuführen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) einen Betrag des Magnetisierungsstroms proportional zu einer Abnahme in der bestimmten Temperatur des Schmiermittels erhöht und einen Betrag des Magnetisierungsstroms proportional zu einer Zunahme in der bestimmten Temperatur des Schmiermittels verringert.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) einen Betrag des Magnetisierungsstroms auf einen Betrag kleiner als ein Referenzmagnetisierungsstrom-Betrag verringert, wenn bestimmt wird, dass das Schmiermittel auf einer Temperatur höher als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) einen Betrag des Magnetisierungsstroms auf einen Betrag größer als ein Referenzmagnetisierungsstrom-Betrag erhöht, wenn bestimmt wird, dass das Schmiermittel auf einer Temperatur geringer als eine vorbestimmte Temperatur ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) proportional zu einer Abnahme in der bestimmten Temperatur des Schmiermittels einen Betrag des Magnetisierungsstroms erhöht und eine Zeitgebung zur Anlegung des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) zugeführt wird, vorrückt; und die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) proportional zu einer Zunahme in der bestimmten Temperatur des Schmiermittels einen Betrag des Magnetisierungsstroms verringert und eine Zeitgebung zur Anlegung des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) zugeführt wird, verzögert.
Brennkraftmaschine mit einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31), die zumindest ein Einlassventil (28) und/oder ein Auslassventil (29) der Brennkraftmaschine in Öffnungs- und Schließrichtungen durch eine elektromagnetische Kraft betätigt, die auf eine Anlegung eines Magnetisierungsstroms hin erzeugt wird, umfassend: eine Schmiermittelviskositäts-Bestimmungseinrichtung (52), die eine Viskosität des Schmiermittels bestimmt, das zumindest einem Gleitabschnitt der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) und/oder einem Gleitabschnitt des Einlassventils (28), das von der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) betätigt wird, und/oder einem Gleitabschnitt des Auslassventils (29), das von der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) betätigt wird, zugeführt wird; und eine Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) zum Einstellen eines Betrags des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) zuzuführen ist, in Übereinstimmung mit der bestimmten Viskosität des Schmiermittels, die von der Schmiermittelviskositäts-Bestimmungseinrichtung (52) bestimmt worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) einen Betrag des Magnetisierungsstroms proportional zu einer Zunahme in der bestimmten Viskosität des Schmiermittels erhöht und eine Betrag des Magnetisierungsstroms proportional zu einer Abnahme in der bestimmten Viskosität des Schmiermittels verringert.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) einen Betrag des Magnetisierungsstroms auf einen Betrag kleiner als ein Referenzmagnetisierungsstrom-Betrag verringert, wenn bestimmt wird, dass das Schmiermittel eine Viskosität geringer als eine vorbestimmte Viskosität aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) einen Betrag des Magnetisierungsstroms auf einen Betrag größer als ein Referenzmagnetisierungsstrom-Betrag erhöht, wenn bestimmt wird, dass das Schmiermittel eine Viskosität höher als eine vorbestimmten Viskosität aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) proportional zu einer Zunahme in der bestimmten Viskosität des Schmiermittels einen Betrag des Magnetisierungsstroms erhöht und eine Zeitgebung zur Anlegung des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) zugeführt wird, vorrückt; und die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) proportional zu einer Abnahme in der bestimmten Viskosität des Schmiermittels einen Betrag des Magnetisierungsstroms verringert und eine Zeitgebung zur Anlegung eines Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) zugeführt wird, verzögert.
Verfahren zum Steuern einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst: Erhalten eines Referenzbetrags des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) zuzuführen ist; Bestimmen einer Temperatur des Schmiermittels; Berechnen eines Korrekturbetrags für einen Betrag des Magnetisierungsstroms auf der Grundlage der bestimmten Temperatur des Schmiermittels, die bestimmt worden ist; und Zuführen eines Betrags eines Stroms, der durch ein Addieren des Korrekturbetrags zu dem Referenzmagnetisierungsstrom-Betrag erhalten wird, zu der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31).
Brennkraftmaschine mit einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31), die zumindest ein Einlassventil (28) und/oder ein Auslassventil (29) der Brennkraftmaschine in Öffnungs- und Schließrichtungen durch eine elektromagnetische Kraft betätigt, die auf eine Anlegung eines Magnetisierungsstroms hin erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine Gleitwiderstand-Abschätzungseinrichtung zum Abschätzen eines Gleitwiderstands in zumindest einem Gleitabschnitt der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) und/oder einem Gleitabschnitt des Einlassventils (28), das von der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) betätigt wird, und/oder einem Gleitabschnitt des Auslassventils (29), das von der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) betätigt wird; und eine Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) zum Einstellen eines Betrags des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) zugeführt wird, in Übereinstimmung mit dem abgeschätzten Gleitwiderstand.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombetrag-Einstelleinrichtung (20) einen Betrag des Magnetisierungsstroms, der der elektromagnetischen Ventilbetätigungsanordnung (30, 31) zugeführt wird, in Übereinstimmung mit dem abgeschätzten Gleitwiderstand während eines Betriebs der Brennkraftmaschine einstellt.