Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, die mit einem Steuerungsmechanismus zum Steuern der Zeitabstimmung zum Öffnen/Schließen des Einlass- und Auslassventils ausgestattet ist, sowie ein Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 9.

Es ist bekannt, dass bei Brennkraftmaschinen Einlassluft und Auslassluft in ihren jeweiligen Rohren in Verbindung mit den Öffnungs- und Schließbewegungen der Ventile und der Vorgänge der Kolben pulsieren. Eine derartige Einlassdruckpulsation und eine Auslassdruckpulsation tritt typischerweise aufgrund einer „Reflexion” von Druckänderungen auf, die bei den Einlassventilen und den Auslassventilen verursacht werden, und eine derartige Reflexion kann an einem Ausgleichsbehälter, einem katalytischen Wandler, usw., die an dem Einlass- und Auslassdurchgang vorgesehen sind, insbesondere an ihren Öffnungen oder Abschnitten auftreten, die eine vergrößerte Querschnittsfläche haben. Wenn der Zyklus einer derartigen Einlass- und Auslasspulsation der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung der Einlass- und Auslassventile synchronisiert wird, wird die Einströmung von Frischluft aus dem Einlassrohr in die Brennkammern beschleunigt, um den Einlassladewirkungsgrad zu verbessern, und der Wirkungsgrad des Ausstoßes von verbranntem Gas aus den Brennkammern in das Abgasrohr wird verbessert.

In Verbindung damit gibt es bekannte Technologien, bei denen eine Einlasspulsation und eine Einlassträgheitswirkung eingesetzt werden, um den Einlassladewirkungsgrad einzustellen, um die Verbrennungsmotorabgabe zu erhöhen. Eine bekannte Brennkraftmaschine, die eine derartige Technologie annimmt, hat einen Ventilcharakteristikwechselmechanismus zum Steuern des Nockenbetätigungswinkels durch Wechseln zwischen zwei Nocken, die an einer Einlassnockenwelle vorgesehen sind, einen Ventilphasenveränderungsmechanismus, der in der Lage ist, die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung der Einlassventile auf eine verzögerte Seite und eine voreilende Seite durch Steuern der Drehphase der Einlassnockenwelle zu ändern, und einen Einlassrohrlängenänderungsmechanismus zum Ändern der Eigenfrequenz von Druckwellen der Einlasspulsation und um dadurch die Synchronisationscharakteristik durch Ändern der Länge des Einlassrohrs einzustellen. Bei dieser Brennkraftmaschine können die Einlasspulsation und die Einlassträgheitswirkung entsprechend der Verbrennungsmotordrehzahl durch stufenweises Ändern des Betätigungswinkels der Einlassnocken und Ändern der Phase der Einlassnocken (zu der verzögerten oder der voreilenden Seite) sowie durch stufenweises Ändern der Zeitdauer der Einlasspulsation erzielt werden. Somit ist die Brennkraftmaschine vorteilhaft beim Erhöhen der Abgabe. Hinsichtlich der Patentliteratur, die die vorstehend genannte Brennkraftmaschinentechnologie beschreibt, wird die folgende Patentliteratur 1 genannt.

• Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-328971

Mit Bezug auf die Auslassseite ist eine Technologie bekannt, bei der der Abgasdruck erfasst wird und die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung der Ventile entsprechend eingerichtet wird, um den Spülwirkungsgrad zu verbessern, der von der Auslasspulsation abhängt, und um daher den Einlassladewirkungsgrad zu verbessern. Als eine Patentliteratur, die eine derartige Brennkraftmaschinentechnologie beschreibt, wird die folgende Patentliteratur 2 genannt.

• Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-22499

Jedoch liegt ein Problem mit den vorstehend beschriebenen Brennkraftmaschinen darin, dass es schwierig ist, ständig eine optimale Ventilzeitabstimmung zu realisieren. Das heißt, dass auch dann, wenn die Nockenphase auf der Grundlage von experimentellen Werten oder Auslegungswerten eingerichtet wird, um eine optimale Ventilzeitabstimmung in einem bestimmten Betriebsbereich zu erzielen, die Zeitabstimmung tatsächlich nicht ständig optimal sein kann, da die Art oder die Charakteristik der vorstehend angegebenen Einlasspulsation sich aufgrund von Alterungsveränderungen oder individuellen Unterschieden des Verbrennungsmotors und dergleichen ändert. Wenn des weiteren Nocken eingesetzt wird, um die Ventile zu öffnen und zu schließen, besteht eine Korrelation zwischen der Öffnungszeitabstimmung und der Schließzeitabstimmung der Ventile, so dass die Bereiche, in denen die Einlasspulsation ausreichend während verschiedener Zustände des Verbrennungsmotorbetriebs eingesetzt werden, begrenzt sind. Das heißt, dass es viele Bereiche gibt, in denen die dynamische Wirkung des Einlasses aufgrund eines unzureichenden Ansprechverhaltens von Veränderungen der Einlasspulsation in Abhängigkeit von dem Zustand des Betriebs nicht vollständig eingesetzt werden kann.

Gemäß dem Stand der Technik nach DE 40 05 672 C2 wird eine Brennkraftmaschine mit Steuerungsmechanismen für Ventile beschrieben. Dabei wird eine Betätigungszeitabstimmung von zumindest dem Einlassventil oder dem Auslassventil verändert. Bei dieser Vorrichtung wird die Betriebsbedingung der Ventiltriebeinrichtung für jeden Zylinder dadurch erfasst, dass der Verbrennungszustand, wie der Zylinderdruck, die Zündkerzensitztemperatur usw. für jeden Zylinder überwacht wird.

Nach dem Stand der Technik gemäß DE 199 08 454 A1 wird eine Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung vorgeschlagen, wobei die Motorleistung durch geeignetes Setzen des Zündzeitpunkts verbessert wird. Die Brennkraftmaschine weist eine Ventilmechanismsus-Steuervorrichtung auf, die Öffnungs- und Schließzeitpunkte eines Ventilmechanismus ändert. Damit kann der Kompressionsdruck entsprechend einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine gesteuert werden, so dass der Selbstzündzeitpunkt entsprechend dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine gesteuert werden kann.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die vorstehend genannten Probleme zu lösen, das heißt, optimale Ventilöffnungs-/Schließzeitabstimmungen durch Einsetzen der Einlass- und Auslassdruckpulsationen in verschiedenen Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine automatisch auszuwählen, um die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors zu verbessern.

Die Aufgabe wird mit einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bzw. einem Verfahren nach Anspruch 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den anhängigen Ansprüchen definiert.

Um die vorstehend genannte Aufgabe zumindest teilweise zu lösen, nimmt eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung die folgende Konstruktion an. Eine Brennkraftmaschine hat nämlich einen Zylinder; einen Kolben; ein Einlassventil; ein Auslassventil; einen variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismus, der ermöglicht, dass eine Betätigungszeitabstimmung von zumindest entweder dem Einlassventil oder dem Auslassventil geändert wird; einen Druckdetektor, der einen Einlassdruck und einen Auslassdruck innerhalb der Brennkraftmaschine erfasst, von denen jeder in Zusammenhang mit den Bewegungen des Kolbens, des Einlassventils und des Auslassventils pulsiert; und eine Steuerungseinrichtung, die die Betätigungszeitabstimmung auf der Grundlage einer Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck einrichtet, die durch den Druckdetektor erfasst werden.

Ebenso bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern einer Verbrennung einer Brennkraftmaschine mit einem Zylinder, einem Kolben, einem Einlassventil, einem Auslassventil und einem variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismus, der in der Lage ist, eine Zeitabstimmung einer Betätigung von zumindest entweder dem Einlassventil oder dem Auslassventil zu ändern. Das Verfahren umfasst Folgendes: Erfassen eines Einlassdrucks und eines Auslassdrucks innerhalb der Brennkraftmaschine, die in Verbindung mit den Bewegungen des Kolbens, des Einlassventils und des Auslassventils pulsieren; und Einrichten der Betätigungszeitabstimmung von jedem Ventil auf der Grundlage einer Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck.

Gemäß der Brennkraftmaschine des ersten Gesichtspunkts der Erfindung und dem Verfahren zum Steuern dieses Verbrennungsmotors werden trotz der Änderungen in verschiedenen Zuständen des Betriebs der Brennkraftmaschine, beispielsweise Änderungen der Verbrennungsmotordrehzahl, usw., sowohl der Pulsationseinlassdruck als auch der Pulsationsauslassdruck in dem vorliegenden Zustand erfasst. Auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck wird die Ventilöffnungs-/-schließzeitabstimmung eingerichtet. Die variable Ventilzeitabstimmungseinrichtung verursacht, dass sich die Ventile unter Verwendung der eingerichteten Öffnungs-/Schließzeitabstimmung öffnen und schließen. Obwohl nämlich die Zeitdauer und die Amplitude der Abgasdruckpulsation und der Einlassdruckpulsation sich in Abhängigkeit der Zustände des Betriebs ändern, kann die gewünschte Ventilzeitabstimmung in dem vorliegenden Zustand bestimmt werden und kann daher die Ventilöffnungs-/-schließzeitabstimmung beliebig eingerichtet werden. Daher kann die Ventilzeitabstimmung unter Verwendung der Einlassdruckpulsation und der Auslassdruckpulsation gemäß dem Bedarf eingerichtet werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verbrennungsmotor ist es vorzuziehen, dass die Einrichtung der Betätigungszeitabstimmung derart ist, dass eine Zeitabstimmung zum Beendigen einer Öffnungs- oder Schließbewegung des Ventils auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck bestimmt wird, die durch den Druckdetektor erfasst werden, und dass eine Zeitabstimmung zum Beginnen einer derartigen Bewegung des Ventils eingerichtet wird, so dass die Bewegung des Ventils bei der bestimmten Zeitabstimmung beendet wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es vorzuziehen, dass die Einrichtung der Betätigungszeitabstimmung derart ist, dass eine Zeitabstimmung zum Beendigen einer Öffnungs- oder Schließbewegung des Ventils auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck bestimmt wird und eine Zeitabstimmung zum Starten einer derartigen Bewegung des Ventils eingerichtet ist, um die Bewegung des Ventils bei der vorbestimmten Zeitabstimmung zu beenden.

Mit dem Verbrennungsmotor oder dem Verfahren, die derart abgewandelt sind, werden die Zeitabstimmungen, bei denen die Ventile beginnen, sich zu öffnen, und die Zeitabstimmungen, bei denen die Ventile vollständig geschlossen sind, auf der Grundlage eines Ergebnisses einer Erfassung des Einlassdrucks und des Auslassdrucks berechnet. Auf der Grundlage der berechneten Zeitabstimmungen werden die Zeitabstimmungen des Starts der Ventilvorgänge so eingerichtet, dass die Ventilvorgänge beendet sein werden. Daher wird es möglich, die Ventilzeitabstimmungsfaktoren in der Übergangszeit und die Ansprechverzögerung der Ventile einzurichten.

Die Steuerungseinrichtung kann eine Einrichtung zum Einrichten der Öffnungszeitabstimmung des Auslassventils sein, so dass eine Unterdruckwelle, die einen minimalen Druckanteil des Auslassdrucks bildet, der in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine pulsiert, eine Umgebung eines Auslassventils bei einer Zeitabstimmung eines oberen Auslasstotpunkts des Kolbens erreicht. Durch Vorstellen oder Verzögern der Öffnungszeitabstimmung des Auslassventils wird die Phase der Auslassdruckpulsation eingestellt. Aufgrund dieser Einstellung erreicht die Unterdruckwelle, die einen minimalen Druckanteil des pulsierenden Auslassdrucks bildet, die Umgebung des Auslassventils mit einer Zeitabstimmung des oberen Totpunkts des Auslasstakts des Kolbens (während der Überschneidungszeitdauer, während der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil offen sind). Daher wird verbranntes Gas aufgrund des Unterdrucks herausgezogen, so dass der Spülwirkungsgrad sich verbessert und sich der Einlassladewirkungsgrad verbessert.

Des weiteren kann die Steuerungseinrichtung eine Einrichtung zum Einrichten der Schließzeitabstimmung des Einlassventils auf der Grundlage einer Zeitabstimmung sein, bei der eine Überdruckwelle, die einen maximalen Druckanteil des Einlassdrucks bildet, der in einem Zylinder der Brennkraftmaschine pulsiert, eine Umgebung des Einlassventils des Zylinders erreicht. Das Einlassventil wird geschlossen, nachdem die Überdruckwelle, die einen maximalen Druckanteil des pulsierenden Einlassdrucks bildet, die Umgebung des Einlassventils erreicht hat. Daher wird ein Phänomen verhindert, bei dem ein in die Kammer geladenes Luft-Kraftstoff-Gemisch zurück zu der Einlassseite strömt.

Die Brennkraftmaschine der Erfindung kann des weiteren ein variables Einlass-/Auslasssystem aufweisen, das zumindest entweder eine wirksame Rohrlänge oder einen Rohrinnendurchmesser von jedem von dem Einlassrohr und dem Auslassrohr ändert. Bei einer solchen Brennkraftmaschine kann die Amplitude und die Zeitdauer der Einlassdruckpulsation und der Auslassdruckpulsation durch Ändern der Rohrlängen und der Rohrinnendurchmesser der Einlass- und Auslassrohre über das variable Einlass-/Auslasssystem geändert werden. Als Folge wird in einem bestimmten Bereich die dynamische Wirkung der Pulsation eingesetzt, um den Einlassladewirkungsgrad zu verbessern. Auch wenn die Amplitude und die Zeitdauer der Druckpulsation durch das variable Einlass-/Auslasssystem geändert werden, werden die Ventilzeitabstimmungen auf der Grundlage der Drücke eingerichtet, die in dem vorliegenden Zustand erfasst werden. Daher können geeignete Ventilzeitabstimmungen über einen breiten Bereich anstelle von nur einem begrenzten Bereich eingerichtet werden, so dass die Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine verbessert werden kann.

Des weiteren kann die Steuerungseinrichtung ermitteln, ob das variable Einlass-/Auslasssystem eine Abnormalität aufweist, auf der Grundlage von zumindest entweder einem Druck in dem Einlassrohr und einem Druck in dem Auslassrohr, der die wirksame Rohrlänge und den Rohrinnendurchmesser von jedem Rohr wiedergibt. Auch wenn eine Änderung der wirksamen Rohrlänge oder des Rohrinnendurchmessers nicht durch das variable Einlass-/Auslasssystem aufgrund eines Fehlers oder einer Fehlfunktion erzielt werden kann, werden die Ventilzeitabstimmungen gemäß den Drücken eingerichtet, die in der gegenwärtigen Situation erfasst werden. Des weiteren kann durch Vergleichen der Ventilzeitabstimmung entsprechend der Situation, bei der eine Ventilzeitabstimmung im Voraus gelernt oder erfasst ist, der Ort eines Fehlers oder einer Fehlfunktion bei dem variablen Einlass-/Auslasssystem bestimmt werden. Daher kann die Lage der Abnormalität bei dem Einlasssystem und bei dem Auslasssystem identifiziert werden, was dadurch zu einer Fehlerdiagnose beiträgt.

Des weiteren kann bei der Brennkraftmaschine die Druckerfassungseinrichtung Sensoren aufweisen, die an einem Einlassrohr und an einem Auslassrohr von jedem von einer Vielzahl von Zylindern der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Jeder Zylinder kann mit einem Drucksensor versehen sein und die Ventilzeitabstimmung, die für jeden Zylinder geeignet ist, kann auf der Grundlage des pulsierenden Einlassdrucks und des pulsierenden Auslassdrucks eingerichtet werden, die durch den Drucksensor jedes Zylinders erfasst werden. Daher ist es möglich, die Ventilzeitabstimmungen entsprechend kleiner Unterschiede der Einlass-/Auslassdruckschwankungen zwischen den Zylindern einzurichten.

Des weiteren kann die Ventilzeitabstimmungsänderungseinrichtung einen elektromagnetischen Ventilbetätigungsmechanismus aufweisen, der eine elektromagnetische Kraft verwendet, um ein Ventil zu öffnen und zu schließen. Der elektromagnetische Ventilbetätigungsmechanismus kann, der die elektromagnetische Kraft einsetzt, steuert die Öffnungs- und Schließbewegung der Ventile durch Einstellen des magnetisierenden Stroms, der durch die Spulen zugeführt wird. Daher können die Ventilzeitabstimmungen unabhängig von der Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eingerichtet werden. Die Ventilzeitabstimmungen können ebenso durch die Verwendung eines mechanischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus eingerichtet werden.

Die vorstehend genannten und/oder weitergehende Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erkennbarer, indem ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente darzustellen.

1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Konstruktion eines Systems darstellt, bei dem eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

2 ist eine schematische Längsschnittansicht eines Zylinders.

3 ist eine schematische Schnittansicht eines Einlassventilelektromagnetbetätigungsmechanismus.

4A und 4B zeigen Beziehungen eines Kurbelwinkels zu dem Einlassdruck und dem Auslassdruck.

5 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Auslassventilöffnungszeitabstimmung.

6 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Einlassventilöffnungszeitabstimmung.

7 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Auslassventilschließzeitabstimmung.

8 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Einlassventilschließzeitabstimmung.

9 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ventilstartzeitabstimmungssteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.

10A bis 10C sind Diagramme, die Beziehungen zwischen dem Kurbelwinkel und den Ventilöffnungs-/-schließansprechverzögerungen zeigen.

11 ist eine schematische Längsschnittansicht eines Zylinders eines Systems, das mit einer Brennkraftmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist.

12 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ventilzeitabstimmungssteuerung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.

13 ist ein Diagramm, das Beziehungen des Kurbelwinkels zu dem Einlassdruck und dem Auslassdruck bei der Ventilzeitabstimmungssteuerung des dritten Ausführungsbeispiels anzeigt.

14 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Abnormalitätsbestimmungsprozess für ein variables Einlasssystem darstellt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Konstruktion einer Brennkraftmaschine 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. 2 zeigt schematisch einen Längsschnitt von jedem Zylinder 20 dieses Verbrennungsmotors 10. Der Verbrennungsmotor 10 ist ein Vierzylinderverbrennungsmotor mit vier Zylindern 20. Der Verbrennungsmotor 10 hat einen Zylinderblock 30, Kolben 40, die innerhalb des Zylinderblocks 30 hin- und hergehen, einen Zylinderkopf 50, Einlassventile 60 und Auslassventile 70, die an dem Zylinderkopf 50 angeordnet sind, usw. Der Verbrennungsmotor 10 verwendet ein Vierventilsystem, bei dem jeder Zylinder 20 mit zwei Einlassventilen 60 und zwei Auslassventilen 70 versehen ist. Jeder Zylinder 20 hat eine Brennkammer 20, die umgeben ist und somit durch den Zylinderblock 30, den Zylinderkopf 50 und einen entsprechenden der Kolben 40 definiert ist. Der Zylinderkopf 50 ist mit Zündkerzen 85 zum Zünden eines verdichteten Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Brennkammern 20 versehen.

Der Zylinderkopf 50 hat Einlassanschlüsse 65, die mit einem Einlasskrümmer 90 verbunden sind. Der Einlasskrümmer 90 hat in sich Einlassduchgänge 95, die mit Kraftstoffeinspritzventilen 100 versehen sind. Die Kraftstoffeinspritzventile 100 spritzen eine Menge &tgr; von Kraftstoff entsprechend dem Zustand des Verbrennungsmotorbetriebs in die jeweiligen Zylinder 20 ein. Der Einlasskrümmer 90, der mit den Zylindern 20 verbunden ist, ist mit einer Einlassleitung 120 über einen Ausgleichstank 110 verbunden. Die Einlassleitung 120 ist mit einem Luftdurchflussmessgerät 115 zum Erfassen der Menge Q der Einlassluft versehen. Die Einlassleitung 120 ist mit einem Luftreiniger 130 verbunden. Somit wird über den Luftreiniger 130 gefilterte Luft aufgenommen. Das Luftdurchflussmessgerät 115 erfasst die Menge Q der Einlassluft für eine Luft-Kraftstoff-Verhältnissteuerung zum Erzielen eines geeigneten Luft-Kraftstoff-Gemisches. Die Einlassleitung 120 ist mit einem Drosselventil 140 versehen, das die Menge von Luft einstellt, die dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt wird.

Der Zylinderkopf 50 hat Auslassanschlüsse 75, die mit einem Auslasskrümmer 160 verbunden sind. Der Auslasskrümmer 160 ist durch zwei Auslassabzweigungsrohre 160a und 160b gebildet, die ein sogenanntes Dual-Auslasssystem ausbilden, bei dem zwei Zylinder, die sich nicht bei dem Verbrennungsablauf gegenseitig stören, mit einem einzelnen Abgasdurchgang verbunden sind. Jedes der Auslassabzweigungsrohre 160a, 160b hat zwei Auslassdurchgänge 105 und das Ende von jeweils zwei Auslassdurchgängen 105, wo sie miteinander verbunden sind, ist mit einem Sammelrohr 180a oder 180 über einen katalytischen Wandler 150a oder 150b verbunden. Die Sammelrohre 180a, 180b sind beide mit einem Auslassrohr 190 über einen weiteren katalytischen Wandler 175 verbunden.

Die Abgase von dem ersten Zylinder und von dem vierten Zylinder strömen durch das Auslassabzweigungsrohr 160a und vereinigen sich dann, um durch das Sammelrohr 180a zu strömen. Die Abgase von dem dritten Zylinder und von dem zweiten Zylinder strömen durch das Auslassabzweigungsrohr 160b und vereinigen sich dann, um durch das Sammelrohr 180b zu strömen. Die Abgase von allen Zylindern 20 vereinigen sich schließlich in dem Auslassrohr 190. Das Abgas wird im Wesentlichen durch die katalytischen Wandler 150a, 150b, 175 gereinigt, bevor es abgelassen wird. Jedes der Auslassabzweigungsrohre 160a, 160b von dem Auslasskrümmer 160 hat einen Sauerstoffkonzentrationssensor 170 zum Erfassen der Konzentration von Sauerstoff in dem Abgas. Der Einlassanschluss 65 und der Auslassanschluss 75 von jedem Zylinder 20 ist mit Drucksensoren 230, 231 zum Erfassen des pulsierenden Drucks in den Einlassanschlüssen 65 und des pulsierenden Drucks in den Auslassanschlüssen 75 versehen. Die Drucksensoren 230, 231 sind mit einer ECU 250 verbunden, die nachstehend beschrieben wird.

Der Zylinderkopf 50 ist mit Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 versehen, die das Einlassventil 60 und das Auslassventil 70 unter Verwendung einer elektromagnetischen Kraft öffnen und schließen. Eine schematische Schnittansicht des Elektromagnetventilbetätigungsmechanismus 200 ist in 3 gezeigt. Es ist anzumerken, dass der Auslassventil-seitige Aufbau im Wesentlichen der gleiche wie der in 3 gezeigte ist. Unter Bezugnahme auf die Figur hat der Elektromagnetventilbetätigungsmechanismus 200 einen Flansch 340, Federn 320, 330, eine obere Elektromagnetspule 300, eine untere Elektromagnetspule 310, einen Anker 350 und einen Schaft 360. Der Schaft 360 ist in Kontakt mit einem Ende eines Einlassventils 60 angeordnet, so dass es sich gemeinsam mit dem Einlassventil 60 zurück und nach vorn entlang seiner Axialrichtung bewegen kann. Oberhalb und unterhalb des Schafts 360 in seine axiale Richtung sind Federn 320, 330 angeordnet, die jeweils den Schaft 360 stützen. Über den Schaft 360 halten die Federn 320, 330 das Einlassventil 60 an einer neutralen Position zwischen einer offenen Ventilposition und einer geschlossenen Ventilposition. Der Anker 350, der aus einem weichen magnetischen Werkstoff besteht, ist in der Nähe der Mitte des Schafts 360 vorgesehen. Der Flansch 340 ist mit der oberen Elektromagnetspule 300 und der unteren Elektromagnetspule 310 versehen, die oberhalb und unterhalb des Ankers 350 angeordnet sind.

Wenn der oberen Elektromagnetspule 300 ein Magnetisierungsstrom zugeführt wird, wird eine elektromagnetische Kraft so erzeugt, dass der Anker 350 in Richtung auf die obere Elektromagnetspule 300 angezogen wird. Wenn der Anker 350 so bewegt wird (insbesondere wenn der Schaft 360 bewegt wird), schließt sich das Einlassventil 60. Wenn der unteren Elektromagnetspule 310 ein Magnetisierungsstrom zugeführt wird, wird eine elektromagnetische Kraft so erzeugt, dass der Anker 350 in Richtung auf die untere Elektromagnetspule 310 angezogen wird. Wenn der Anker 350 so bewegt wird, öffnet sich das Einlassventil 60. Durch Einstellen der Zeitabstimmung der Zufuhr des Stroms zu der oberen Elektromagnetspule 300 und der unteren Elektromagnetspule 310 wird die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von jedem Ventil gesteuert. Die ECU 250 berechnet Zeitabstimmungen zum Öffnen und Schließen der Ventile, wie nachstehend beschrieben ist, unter Verwendung von Signalen von den Drucksensoren 230, 231, die an den Einlass- und Auslassanschlüssen 65, 75 vorgesehen sind, und bestimmt die Zeitabstimmungen zum Zuführen des Stroms der Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201.

Ebenso wie bei der vorstehend genannten Steuerung für die Ventilöffnungs-/-schließzeitabstimmungen führt die ECU 250 verschiedenartige andere Steuerungen hinsichtlich der Menge der Kraftstoffeinspritzung &tgr;, der Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung usw. durch, um einen optimalen Verbrennungszustand in vielzähligen Betriebszuständen zu erzielen. Zum Ermöglichen derartiger Steuerungen ist die ECU 250 mit den folgenden Sensoren zum Erfassen von Zuständen des Fahrzeugs verbunden.

Das Beschleunigerpedal des Fahrzeugs ist mit einem Beschleunigerpositionssensor 172 versehen, der eine Spannung proportional zu dem Betrag einer Niederdrückung &agr; auf das Beschleunigerpedal abgibt. Ein Kurbelwinkelsensor 174 erfasst den Drehwinkel CA einer Kurbelwinkel und gibt ein Impulssignal bei jedem vorbestimmten Drehwinkel der Kurbelwelle ab. Der Zylinderblock 30 des Verbrennungsmotors 10 ist mit einem Wassertemperatursensor 182 versehen, der die Temperatur T von Kühlwasser des Verbrennungsmotors 10 erfasst.

Die ECU 250 gibt den Betrag der Niederdrückung &agr; des Beschleunigerpedals, den Grad der Öffnung &thgr; des Drosselventils 140, die Verbrennungsmotordrehzahl auf der Grundlage des Kurbelwinkels CA, die Wassertemperatur T, die Menge der Einlassluft Q, die Signale von Sauerstoffkonzentrationssensoren 170 ein und gibt ebenso Signale zum Ermitteln des Betriebszustands des Fahrzeugs ein, beispielsweise ein Signal von einem (nicht gezeigten) Fahrzeuggeschwindigkeitssensor V oder ähnlichem und bestimmt dann die Menge der Kraftstoffeinspritzung &tgr; zu den Kraftstoffeinspritzventilen 100. Die Menge der Kraftstoffeinspritzung &tgr; wird durch Einrichten einer Einspritzdauer auf der Grundlage der Einlassluftmenge Q von dem Luftdurchflussmessgerät 150 und dem Signal CA von dem Kurbelwinkelsensor 174 bestimmt und durch Korrigieren der eingerichteten Einspritzdauer auf der Grundlage von beispielsweise der Information, die durch den Wassertemperatursensor 182 erhalten wird, hinsichtlich dessen, ob sich der Verbrennungsmotor 10 in einem kalten Zustand befindet, der Information, die durch die Sauerstoffkonzentrationssensoren 170 erhalten wird, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis geeignet ist, usw. Dieses Ausführungsbeispiel nimmt ein unabhängiges Einspritzverfahren an, das gestattet, dass die Mengen der Kraftstoffeinspritzung &tgr; des Zylinders 20 unabhängig voneinander gesteuert werden.

Vor der Beschreibung eines Ventilzeitabstimmungssteuerungsprozesses, der bei der Erfindung ausgeführt wird, wird die Pulsation des Einlassdrucks und des Auslassdrucks beschrieben. 4A gibt Beziehungen des Kurbelwinkels zu dem Einlassdruck und dem Auslassdruck an. 4B gibt eine Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Betrag des Ventilhubs an. In 4A gibt eine durchgezogene Linie JD den Druck in dem Einlassanschluss 75 an und gibt eine gestrichelte Linie BC den Druck in dem Einlassanschluss 65 an. Wie in 4A angedeutet ist, erhöht sich der Druck, der durch die durchgezogene Linie JD angedeutet ist, scharf, unmittelbar nachdem das Auslassventil 70 geöffnet wurde. Eine Überdruckwelle, die auftritt, wenn das Ventil geöffnet wird, wandelt sich in eine Unterdruckwelle aufgrund einer Reflexion von einem Öffnungsabschnitt um und die Unterdruckwelle läuft in Richtung auf das Auslassventil 70, so dass der Druck an dem Auslassanschluss 75 pulsiert. Dann erreicht der Auslassdruck ein Minimum (Punkt D in 4A) und steigt aufgrund der Ausbreitung der Druckwellen an, die in anderen Zylindern 20 erzeugt werden, und fällt dann erneut ab. Während eines Zyklus, während dem alle Zylinder 20 einer Verbrennung ausgesetzt werden, tritt eine Auslasspulsation mit mehreren positiven Spitzen und negativen Spitzen auf, wie in 4A angedeutet ist.

Der durch die gestrichelte Linie BC angedeutete Druck pulsiert ebenso, wenn Druckwellen, die durch die Öffnungs-/Schließvorgänge der Einlassventile 60 und der Vorgänge des Kolbens 40 usw. erzeugt werden, an dem Öffnungsabschnitt reflektiert werden. Wie bei der Auslasspulsation tritt eine Einlasspulsation auf, die einen positiven Maximalspitzenwert um einen Kurbelwinkel von 45° während eines Zyklus, wie in 4A gezeigt ist. Hinsichtlich der Einlasspulsation und der Auslasspulsation verbessert die geeignete Einrichtung der Auslassventilöffnungszeitabstimmung T, der Einlassventilöffnungszeitabstimmung A, der Auslassventilschließzeitabstimmung B und der Einlassventilschließzeitabstimmung E den Wirkungsgrad der Einlassluftladung in die Zylinder 50, und verbessert daher die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors 10. Die Steuerung zum Bestimmen der Zeitabstimmung von jedem Ventil zum Verbessern der Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors 10 wird im Folgenden nachstehend beschrieben.

Zunächst wird ein Prozess zum Bestimmen der Zeitabstimmung C beschrieben. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen der Zeitabstimmung C. Im Allgemeinen wird zum wirksamen Einsetzen der Trägheit des Einlasses und des Auslasses die Einlass- und Auslassventilzeitabstimmung so eingerichtet, dass jedes Einlassventil 60 sich vor dem oberen Totpunkt des Kolbens 40 öffnet und sich nach dem unteren Totpunkt von diesem schließt, und so dass jedes Auslassventil 70 sich vor dem unteren Totpunkt des Kolbens 40 öffnet und sich nach dem oberen Totpunkt schließt. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Ventilzeitabstimmung während eines frühen Betriebszeitraums des Fahrzeugs eingerichtet, wie vorstehend beschrieben ist.

Nachdem der Verbrennungsmotor 10 mit der vorstehend genannten Ventilzeitabstimmung gestartet ist, erfassen die Drucksensoren 231 die Auslassdrücke entsprechend den Kurbelwinkeln CA über einen Zyklus, während dem alle Zylinder 20 einer Verbrennung ausgesetzt werden. Die ECU 250 erfasst den Kurbelwinkel CA zu dem Zeitpunkt, wenn der Auslassdruck den minimalen Druck D während des Zyklus erreicht, und nimmt die Öffnungszeitabstimmung C1 des Auslassventils 70 in dem gleichen Zyklus ebenso auf.

Zu dem Zeitpunkt des Eintritts in den nächsten Zyklus wird ein in 5 dargestellter Prozess ausgeführt. Wie in 5dargestellt ist, wird bestimmt, ob die Zeitabstimmung D1, die den Kurbelwinkel CA von dem Minimalwert D während des vorhergehenden Zyklus andeutet, innerhalb des Bereichs von 360° ± 10° liegt. Insbesondere wird zunächst bestimmt, ob die Zeitabstimmung D1 größer als 370° ist (Schritt S500). Wenn die Zeitabstimmung D1 größer als 370° ist, wird die Zeitabstimmung C um 5° in die Vorstellseite von der Zeitabstimmung C1 des vorhergehenden Zyklus korrigiert (Schritt S510). Darauf endet der Prozess. Wenn in Schritt S500 bestimmt wird, dass die Zeitabstimmung D1 geringer als oder gleich 370° ist, wird nachfolgend bestimmt, ob die Zeitabstimmung D1 geringer als 350° ist (Schritt S520). Wenn in Schritt S520 bestimmt wird, dass die Zeitabstimmung D1 geringer als 350° ist, wird die Zeitabstimmung C um 5° zu einer Verzögerungsseite von der Zeitabstimmung C1 korrigiert (Schritt S530). Darauf endet der Prozess. Wenn in Schritt S520 bestimmt wird, dass die Zeitabstimmung D1 größer als oder gleich 350° ist (wenn insbesondere die Zeitabstimmung D1 innerhalb des Bereichs von 360° ± 10° liegt), wird die Zeitabstimmung C1 während des vorhergehenden Zyklus als die Zeitabstimmung C eingerichtet (Schritt S540), worauf der Prozess endet. Der vorstehend genannte Bereich (insbesondere eine Totzone in der Steuerung) und die Einheit der Korrektur (insbesondere die Auflösungseinheit in der Steuerung) sind nicht auf die vorstehend genannten Werte, das heißt ±10° beziehungsweise ±5° beschränkt, sondern sie können auf andere spezifische Werte eingerichtet werden.

5 stellt eine Prozedur dar, die die ECU 250 ausführt, wenn sie die Öffnungszeitabstimmung C der Auslassventile 70 verzögert oder vorstellt, und wobei dadurch die Phase der Auslasspulsation so eingestellt wird, dass die Zeitabstimmung D, die dem maximalen Auslassdruck entspricht, innerhalb der Umgebung des oberen Totpunkts in dem Einlasstakt liegt (insbesondere in der Nähe von 360° Kurbelwinkel). Im Allgemeinen entspricht die Zeitabstimmung, bei der der Kolben 40 sich in der Nähe des oberen Einlasstotpunkts befindet, einem Überlagerungszeitraum, während dem die Einlassventile 60 und die Auslassventile 70 beide offen sind. Wenn der pulsierende Druck in den Auslassanschlüssen 75 den minimalen Wert B während dieses Zeitraums erreicht, treibt das verbrannte Gas, das in dem Zylinder 20 verbleibt, dazu, herausgezogen zu werden, so dass der Spülwirkungsgrad sich verbessert und sich der Einlassladewirkungsgrad entsprechend verbessert.

Als Nächstes werden Vorgänge, die die ECU 250 ausführt, wenn die Zeitabstimmung A und die Zeitabstimmung B bestimmt wird, beschrieben. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang zum Bestimmen der Zeitabstimmung A zeigt. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang zum Bestimmen der Zeitabstimmung B zeigt. Da diese Vorgänge im Wesentlichen die gleichen sind, wird der Vorgang zum Bestimmen der Zeitabstimmung A hauptsächlich nachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.

Die Drucksensoren 230, 231 erfassen den Einlassdruck und den Auslassdruck entsprechend spezifischer Werte des Kurbelwinkels CA. Die ECU 250 führt die Prozesse aus, die in 6 dargestellt sind, unter Verwendung von Signalen, die die Einlass- und Auslassdrücke entsprechend dem vorliegenden Kurbelwinkel CA anzeigen. Wie in 6 gezeigt ist, wird bestimmt, ob der gegenwärtige Kurbelwinkel CA sich in einem Bereich von 300° < CA < 360° befindet (Schritt S600). Wenn sich der vorliegende Kurbelwinkel CA innerhalb dieses Bereichs befindet, werden der Auslassdruck und der Einlassdruck bei dem vorliegenden Kurbelwinkel CA dann verglichen (Schritt S610). Wenn der Einlassdruck größer als der Auslassdruck ist, wird der gegenwärtige Kurbelwinkel CA dann als die Zeitabstimmung A eingerichtet (Schritt S620), worauf dieser Vorgang endet.

Wenn in Schritt S610 bestimmt wird, dass der Einlassdruck kleiner als der Auslassdruck ist, wird die Größenbeziehung zwischen den zwei Drücken erneut überprüft (Schritt S630).

Wenn beispielsweise die Drehzahl des Verbrennungsmotors 10 hoch ist und der Gegendruck in dem Abgasauslasssystem hoch ist, wird der Auslassdruck hoch. Dagegen wird der Einlassdruck nicht so hoch, da der Einlassdruck im Wesentlichen nicht durch den Gegendruck in dem Auslasssystem beeinflusst wird. Daher wird in manchen Fällen der Einlassdruck nicht höher als der Auslassdruck. Wenn in Schritt S630 bestimmt wird, dass es keinen Punkt gibt, an dem der Einlassdruck höher als der Auslassdruck wird, wird die Zeitabstimmung A von einer Abbildung, die im vorab in der ECU 250 gespeichert ist, bestimmt (Schritt S640). Darauf endet dieser Vorgang.

Wenn in Schritt S600 bestimmt wird, dass der gegenwärtige Kurbelwinkel CA nicht innerhalb des Bereichs liegt, oder wenn in Schritt S630 bestimmt wird, dass es einen Punkt gibt, an dem der Einlassdruck höher als der Auslassdruck wird (insbesondere wenn die Verbrennungsmotordrehzahl niedrig ist), endet der Vorgang. Darauf wird dieser Vorgang mit dem nächsten Kurbelwinkel CA wiederholt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das für die Bestimmung in Schritt S630 verwendete Kriterium, ob die Verbrennungsmotordrehzahl oberhalb oder unterhalb von 4000 Upm liegt. Jedoch kann es stattdessen sein, ob eine Differenz zwischen dem Hauptwert der Auslasspulsation während eines Zyklus und dem Hauptwert der Einlasspulsation während eines Zyklus geringer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.

Der Vorgang zum Bestimmen der Zeitabstimmung B, der in 7 dargestellt ist, unterscheidet sich lediglich von derjenigen zum Bestimmen der Zeitabstimmung A hinsichtlich des Bereichs (360° < CA < 400°), der bei der Bestimmung hinsichtlich des gegenwärtigen Kurbelwinkels CA verwendet wird (Schritt S700), und hinsichtlich der Abbildung, die zum Bestimmen der Zeitabstimmung B verwendet wird (Schritt S740). Daher wird die Zeitabstimmung B im Wesentlichen auf die gleiche Art wie die Zeitabstimmung A bestimmt.

Über die Ausführung der in den 6 und 7 dargestellten Vorgänge werden die Öffnungszeitabstimmung A der Einlassventile 60 und die Schließzeitabstimmung B der Auslassventile 70 Zeitabstimmungen, bei denen der Einlassdruck den Auslassdruck übersteigt. Da die Einlass- und Auslassventile während eines Zustands offen sind, bei dem der Einlassanschlussdruck hoch ist und der Auslassanschlussdruck niedrig ist, wird sowohl der Ausstoß von verbranntem Gas aus den Zylindern zu den Auslassanschlüssen 75 als auch die Einströmung von Frischluft aus den Einlassanschlüssen 65 in die Zylinder 20 beschleunigt. Daher kann der Einlassladewirkungsgrad verbessert werden.

Ein Vorgang zum Bestimmen der Zeitabstimmung B wird nachstehend beschrieben. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den gleichen Vorgang zeigt. Die ECU 250 führt den Vorgang unter Verwendung von Sensorsignalen durch, die den Einlassdruck entsprechend dem Kurbelwinkel CA angeben. Unter Bezugnahme auf 8 wird bestimmt, ob der gegenwärtige Kurbelwinkel CA innerhalb eines Bereichs von 500° < CA < 600° liegt (Schritt S800). Wenn der gegenwärtige Kurbelwinkel CA innerhalb dieses Bereichs liegt, wird nachfolgend bestimmt, ob der Einlassdruck entsprechend dem vorliegenden Kurbelwinkel CA auf seinem maximalen Niveau ist (Schritt S810). Diese Bestimmung wird durch Vergleichen des gegenwärtigen Einlassdrucks (des Einlassdrucks entsprechend dem gegenwärtigen Kurbelwinkel CA) mit dem vorhergehenden Probenwert durchgeführt, der nämlich der Einlassdruck entsprechend einem vorhergehenden Kurbelwinkel CAO ist. Insbesondere wird bestimmt, dass der Kurbelwinkel CA, zu dem Zeitpunkt erfasst wird, wenn der Einlassdruck, der sich monoton vergrößert, beginnt sich zu verringern, dem maximalen Einlassdruck entspricht. Wenn der Einlassdruck der maximale Einlassdruck ist, wird der gegenwärtige Kurbelwinkel CA als eine Zeitabstimmung F eingerichtet (Schritt S820). Nachfolgend wird ein vorbestimmter Betrag zu der Zeitabstimmung F hinzugefügt, um die Zeitabstimmung E zu bestimmen (Schritt S830). Darauf endet der Vorgang. Dieser vorbestimmte Betrag ist äquivalent zu einem Kurbelwinkel CA von 10° in die Verzögerungsrichtung (E = Zeitabstimmung F + 10°). Dieser vorbestimmte Betrag ist nicht auf 10° beschränkt, sondern er kann ebenso auf einen gewünschten Einrichtungswert eingerichtet werden.

Wenn in Schritt S800 bestimmt wird, dass der vorliegende Kurbelwinkel CA nicht innerhalb des Bereichs liegt, oder wenn in Schritt S810 bestimmt wird, dass der gegenwärtige Einlassdruck größer als der vorhergehende Probenwert ist, und daher kein Maximalniveau ist, endet der Vorgang. Darauf wird der Vorgang mit dem nächsten Kurbelwinkel CA wiederholt.

Durch die Ausführung des in 8 dargestellten Vorgangs wird die Schließzeitabstimmung E der Einlassventile 60 auf eine Zeitabstimmung eingerichtet, die ein vorbestimmter Kurbelwinkel CA in die Verzögerungsrichtung von dem Winkel entsprechend dem maximalen Einlassdruck in der Einlasspulsation ist. Bei der Zeitabstimmung F, bei der der Einlassdruck auf dem Maximalniveau während der Einlasspulsation ist, wird Frischluft einfach in die Zylinder 20 geladen, da der Einlassanschlussdruck maximal ist. Aufgrund der dynamischen Wirkung der Einlasspulsation hat die Frischluft eine Trägheit. Daher erzielt das Schließen der Einlassventile 60 bei der Zeitabstimmung E, die ein Winkel ist, der von dem maximalen Einlassdruckwinkel um einen vorbestimmten Betrag verzögert ist, eine maximale Verbesserung des Einlassladewirkungsgrades. Da des weiteren der Einlassanschlussdruck relativ hoch ist, wird das in die Zylinder 20 geladene Gemisch nicht zurück zu den Einlassanschlüssen 65 strömen.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Anweisungen, die zu den Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 abgegeben werden, auf der Grundlage der Öffnungs-/Schließzeitabstimmungen der Einlass- und Auslassventile korrigiert, die durch die Vorgänge bestimmt werden, die in dem vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind, so dass die Ventilöffnungsbewegung gemäß der bestimmten Zeitabstimmung startet und die Ventilschließbewegung zu der vorbestimmten Zeitabstimmung beendet ist. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Prozess zeigt, der des weiteren einen Prozess zum Durchführen einer derartigen Korrektur aufweist. Das zweite Ausführungsbeispiel nimmt das gleiche System, nimmt die gleiche Systemkonstruktion an, die auf die Brennkraftmaschine angewendet wird, wie das erste Ausführungsbeispiel. Daher werden Bauteile und dergleichen des zweiten Ausführungsbeispiels, die denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels äquivalent sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und werden Ansichten, die solche Komponenten oder ihre Konfiguration zeigen, nicht vorgesehen.

Während des anfänglichen Betriebszustands des Fahrzeugs wird der Verbrennungsmotor 10 unter Verwendung von Ventilzeitabstimmungen betrieben, die voreingestellte Auslegungswerte sind. Die ECU 250 führt den durch das Ablaufdiagramm von 9 dargestellten Vorgang unter Verwendung des Einlassdrucks und des Auslassdrucks durch, die durch die Drucksensoren 230, 231 erfasst werden, während des vorstehend genannten anfänglichen Betriebszustands des Fahrzeugs durch. Hier ist anzumerken, dass dieser Vorgang nicht nur für einen spezifischen der Zylinder 20 durchgeführt wird sondern für alle von diesen. Unter Bezugnahme auf 9 werden die Ventilzeitabstimmungen C, A, B, E unter Verwendung des Einlassdrucks und des Auslassdrucks auf die gleiche Weise bestimmt wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist (Schritt S910). Nachfolgend werden zum Sicherstellen, dass die Ventile bei den bestimmten Zeitabstimmungen geöffnet oder geschlossen werden, die Zeitabstimmungen korrigiert, um der Ansprechverzögerung oder einer Übergangszeit der Einlassventile 60 und der Auslassventile 70 Rechnung zu tragen (Schritt S920), und werden Anweisungen entsprechend der Zeitabstimmungen, die korrigiert sind, abschließend an die Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 abgegeben, worauf dieser Vorgang endet.

Die 10A und 10C stellen derartige Ansprechverzögerungen und eine Übergangszeit einer Ventilbetätigung unter Bezug auf den Kurbelwinkel CA dar, die beobachtet werden, während sich jedes Ventil öffnet und schließt. Wenn unter Bezugnahme auf die 10A bis 10C der Magnetisierungsstrom zu der oberen Elektromagnetspule 300 unterbrochen wird und nach einer vorbestimmten Zeit der Magnetisierungsstrom der unteren Elektromagnetspule 310 zugeführt wird, beginnt das Ventil, sich mit einer Zeitabstimmung T2 zu öffnen, wie in den 10A bis 10C gezeigt ist. Somit geht der Beginn der Bewegung des Ventils um eine Ansprechverzögerung von &agr; = T2 – T1 voraus. Wenn der Magnetisierungsstrom zu der unteren Elektromagnetspule 310 unterbrochen wird und nach einer vorbestimmten Zeit der Magnetisierungsstrom zu der oberen Elektromagnetspule 300 zugeführt wird, beendet das Ventil das Schließen einer Zeitabstimmung T4. Somit geht die Beendigung der Schließbewegung des Ventils um eine Übergangszeit von &bgr; = T4 – T3 voraus. Daher werden die Ventilöffnungszeitabstimmungen C, A durch Subtrahieren eines Kurbelwinkel-&agr;-Äquivalentbetrags korrigiert und werden die Ventilschließzeitabstimmungen B, E durch Subtrahieren eines Kurbelwinkel-&bgr;-Äquivalentbetrags korrigiert. Unter Berücksichtigung der Differenz zwischen dem Einlass-seitigen Elektromagnetventilbetätigungsmechanismus 200 und dem Auslassseitigen Elektromagnetventilbetätigungsmechanismus 201 werden die Kurbelwinkel &agr;, &bgr; als Beträge zur Korrektur an der Einlassseite eingerichtet und werden die Kurbelwinkel &agr;', &bgr;' als Beträge zur Korrektur an der Auslassseite eingerichtet.

Wie vorstehend beschrieben ist, wird den Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 ein Strom bei den Zeitabstimmungen zugeführt, die bestimmt werden, um Ansprechverzögerungen und die Übergangszeit der Ventilbetätigung abzugleichen, wobei somit eine verbesserte Genauigkeit hinsichtlich der Einrichtung der Ventilzeitabstimmungen sichergestellt wird. Hinsichtlich der Ventilschließzeitabstimmungen B, E wird insbesondere eine Steuerung durchgeführt, so dass die Ventilschließbewegung bei den Ventilschließzeitabstimmungen endet. Daher ist es möglich, die Ventilzeitabstimmungen mit einer erhöhten Genauigkeit einzurichten. Ebenso werden die Kurbelwinkel &agr;, &agr;', &bgr;, &bgr;' auf spezifische Werte eingerichtet, die durch Experimente gemäß verschiedener Drehzahlen und Lasten bestimmt wurden.

11 ist eine Ansicht, die einen Vertikalschnitt eines Zylinders einer Brennkraftmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. In dem dritten Ausführungsbeispiel sind das Einlasssystem und das Auslasssystem, die vorstehend bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind, zu variablen Einlass- und Auslasssystemen abgewandelt. Andere Bauteile und Abschnitte des dritten Ausführungsbeispiels sind im Wesentlichen die gleichen wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels und werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben. Das Einlasssystem und das Auslasssystem des dritten Ausführungsbeispiels ist mit Ventilen 420, 421 zum Ändern der Rohrlänge eines Einlassdurchgangs 95 und eines Auslassdurchgangs 105 ausgestattet. Der Einlassdurchgang 95 hat eine lange Abzweigung 95a mit einer längeren Leitung und eine kurze Abzweigung 95b mit einer kürzeren Leitung. Das Ventil 420 ist in dem Durchgang der kurzen Abzweigung 95b vorgesehen und öffnet und schließt den Durchgang. Der Auslassdurchgang 105 hat eine lange Abzweigung 105a mit einer längeren Leitung und eine kurze Abzweigung 105b mit einer kürzeren Leitung. Wie bei dem Einlassdurchgang ist das Ventil 421 in dem Durchgang der kurzen Abzweigung 105b vorgesehen. Die Ventile 420, 421 sind jeweils mit Betätigungsgliedern 400, 401 verbunden.

Jedes der Betätigungsglieder 400, 401 hat einen (nicht gezeigten) Stab und ist elektrisch mit der ECU 250 verbunden. Jedes Betätigungsglied 400, 401 fährt den Stab gemäß einer Anweisung einer Anweisung von der ECU 250 aus und ein. Ein Ende jedes Betätigungsglieds ist mit einem entsprechenden von den Ventilen 420, 421 über einen (nicht gezeigten) Hebel verbunden. Das heißt, dass jedes Betätigungsglied 400, 401 den Stab gemäß einer Anweisung von der ECU 250 so ausfährt oder einfährt, dass das entsprechende Ventil 420, 421 den Durchgang der kurzen Abzweigung öffnet oder absperrt. Wenn der Durchgang der kurzen Abzweigung der Einlass- oder Auslassseite offen ist, ist die Rohrlänge der Einlass- oder Auslassseite kurz. Wenn der Durchgang der kurzen Abzweigung geschlossen ist, ist die Rohrlänge relativ lang. Die ECU 250 bestimmt die Einlassrohrlänge und die Auslassrohrlänge aus der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Last KL, die aus der Einlassluftmenge Q bestimmt wird, und gibt entsprechende Anweisungen zu den Betätigungsgliedern 400, 401 ab. In dem variablen Einlass-/Auslasssystem wird die Zeitdauer und die Amplitude der Einlass- und Auslasspulsation durch Variieren der Rohrlänge geändert, um den Einlassladewirkungsgrad zu verbessern.

12 zeigt ein Ablaufdiagramm, das einen Vorgang zeigt, den die ECU 250 ausführt, um die Ventilzeitabstimmungen in dem dritten Ausführungsbeispiel zu bestimmen. Zunächst gibt die ECU 250 die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Last KL ein (Schritt S200). Genauer gesagt berechnet die ECU 250 die Verbrennungsmotordrehzahl NE aus dem Kurbelwinkel CA und berechnet die Last KL aus der Einlassluftmenge Q. Nachfolgend entnimmt die ECU 250 von einem Speicherbereich (nicht gezeigt) eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl NE, der Last KL und der Einlass- und Auslassrohrlänge L angibt, und bestimmt die Einlassrohrlänge LI2 und die Auslassrohrlänge LE2 und gibt geeignete Anweisungen zu den Betätigungsgliedern 400, 401 ab (Schritte S210, S220). Die Betätigungsglieder 400, 401 ändern die Einlassrohrlänge von LI1 zu LI2 und die Abgasrohrlänge von LE1 auf LE2 durch beispielsweise Schließen der Ventile 420, 421. Gemäß den Änderungen der Rohrlänge ändern sich die Zeitdauer und die Amplitude der Einlasspulsation und der Auslasspulsation. Der variierte Pulsationsdruck wird durch die Drucksensoren 230, 231 erfasst. Auf der Grundlage des Drucks wird die Ventilzeitabstimmung bestimmt (Schritt S230). Die Einrichtung der Ventilzeitabstimmung wird durch Ausführen des in 9 gezeigten Vorgangs erzielt. Dann werden Anweisungen ausgestellt, so dass den Elektromagnetventilbetätigungsmechanismen 200, 201 ein Magnetisierungsstrom bei den Zeitabstimmungen zugeführt wird, die auf die vorstehend genannte Weise bestimmt sind, um die Ansprechverzögerungen und die Übergangszeit der Ventilbetätigung auszugleichen (Schritt S240).

Mit einem variablen Einlass- und Auslasssystem, wie es vorstehend beschrieben ist, ist es möglich, Ventilzeitabstimmungen über eine relativ breiten Bereich so zu bestimmen, dass die Änderungen der Zeitdauer und der Amplitude der Auslasspulsation und der Einlasspulsation entsprechen. Des weiteren gibt es keinen Bedarf, Ventilzeitabstimmungen entsprechend derartigen Änderungen der Einlass- und Auslassrohrlängen voreinzurichten, da die Zeitabstimmungen auf der Grundlage der Drücke eingerichtet sind, die jedes Mal erfasst werden, so dass der in Anspruch genommene Bereich des Speichers der ECU 250 verringert werden kann.

13 stellt einen Fall dar, bei dem die Ventilzeitabstimmungssteuerung mit dem variierten Abgassystem ausgeführt wird. In 13 stellt eine durchgezogene Linie JL eine Auslasspulsation dar, die mit der langen Auslassrohrlänge auftritt, und stellt eine gestrichelte Linie JS eine Auslasspulsation dar, die mit der kurzen Auslassrohrlänge auftritt, und stellt eine strich-punktierte Linie eine Einlasspulsation dar. Unter Bezugnahme auf 13 kann der Zeitraum, während dem der Einlassdruck größer als der Auslassdruck ist, als ein Überschneidungszeitraum ungeachtet der Variationen der Auslasspulsation in Abhängigkeit von verschiedenen Rohrlängen angenommen werden. Bei der Auslasspulsation JL wird insbesondere eine lange Überschneidungszeitdauer vorgesehen, so dass sich der Ladewirkungsgrad verbessert.

Des weiteren kann bei dem dritten Ausführungsbeispiel eine Abnormalität in den Betätigungsgliedern 400, 401, wie zum Beispiel ein Fehler, eine Fehlfunktion usw., bestimmt werden. 14 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Abnormalitätsbestimmungsvorgangs für ein variables Einlasssystem. Ein Abnormalitätsbestimmungsprozess für ein variables Auslasssystem ist im Wesentlichen das gleiche wie der Vorgang, der in 14 dargestellt ist, und wird nicht beschrieben. Der in 14 dargestellte Vorgang wird durch die ECU 250 bei einer vorbestimmten Zeitabstimmung ausgeführt. Die ECU 250 lernt im voraus die Schließzeitabstimmungen der Einlassventile 60 entsprechend verschiedenartiger Verbrennungsmotordrehzahlen NE, verschiedenartiger Lasten KL und verschiedenartiger Einlassrohrlängen L und speichert die gelernten Zeitabstimmungen in einem (nicht gezeigten) Speicherbereich. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Schließzeitabstimmung der Einlassventile 60 entsprechend der Verbrennungsmotordrehzahlen NE, der Lasten KL und der Einlassrohrlängen L in den vergangenen Betrieben des Fahrzeugs gelernt. Die Ventilzeitabstimmungen, die in Experimenten oder ähnlichem entsprechend variierter Verbrennungsmotordrehzahlen NE, variierter Lasten KL und variierter Einlassrohrlängen L erhalten werden, können gespeichert werden.

Die ECU 250 gibt die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Last KL ein (Schritt S400) und erkennt die gegenwärtige bestimmte Einlassrohrlänge (beispielsweise LI2) aus der Verbrennungsmotordrehzahl NE und der Last KL. Nachfolgend entnimmt die ECU 250 eine Zeitabstimmung, die die vorstehend genannten Bedingungen erfüllt, aus dem Speicherbereich und gibt dadurch eine gelernte Zeitabstimmung G ein (Schritt S410). Darauf wird eine Differenz &Dgr;VT zwischen der gelernten Zeitabstimmung G und der vorliegenden Schließzeitabstimmung E der Einlassventile 60 mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen (Schritt S420). Wenn der Absolutwert der Differenz &Dgr;VT kleiner als oder gleich 10° ist, wird bestimmt, dass das variable Einlasssystem noch mal arbeitet (Schritt S430). Darauf endet der Prozess.

Wenn die Differenz &Dgr;VT zwischen der gelernten Zeitabstimmung G und der gegenwärtigen Schließzeitabstimmung E größer als 10° ist, wird bestimmt, dass das variable Einlasssystem einem Fehler oder einer Fehlfunktion unterliegt, und wird eine Warnlampe eingeschaltet (Schritt S440). Darauf endet der Prozess. Gemäß der Ventilzeitabstimmungssteuerung der Erfindung wird auch dann, wenn eine Fehlfunktion oder dergleichen die Variation der Einlassrohrlänge behindert, eine geeignete Ventilzeitabstimmung in einem solchen Zustand realisiert. Durch den Vergleich dieser Ventilzeitabstimmung mit einer vorher erlernten Ventilzeitabstimmung kann eine Abnormalität, wie zum Beispiel eine Fehlfunktion oder ähnliches, bestimmt werden, so dass ein Prozess zum Einschalten der Warnlampe oder ähnlichem durchgeführt werden kann. Es ist anzumerken, dass für den Vergleich in Schritt S420 die Öffnungszeitabstimmung der Einlassventile 60 verwendet werden kann. Für die Bestimmung hinsichtlich einer Abnormalität des variablen Auslasssystems ist es geeignet, den Vergleich der Schließzeitabstimmungen oder der Öffnungszeitabstimmungen der Auslassventile 70 durchzuführen.

Obwohl in den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen die Drucksensoren 230, 231 getrennt für individuelle Zylinder 20 vorgesehen sind, ist diese Anordnung nicht beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, Drucksensoren 230, 231 nur für einen vorbestimmten Zylinder 20 vorzusehen. Beispielsweise für den Fall eines Vierzylinderverbrennungsmotors wird der erste Zylinder mit Drucksensoren 230, 231 versehen. Aus dem pulsierenden Einlass- und Auslassdrücken, die durch die Drucksensoren erfasst werden, werden Ventilzeitabstimmungen des ersten Zylinders bestimmt. Die Ventilzeitabstimmungen werden für die nachfolgenden Zylinder (der dritte Zylinder, der vierte Zylinder und der zweite Zylinder) in der Folge der Verbrennung wiedergegeben.

Obwohl in dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel das variable Einlass-/Auslasssystem eine Wechselbauart ist, bei der die Rohrlänge über ein Ventil geändert wird, ist es ebenso möglich, verschiedenartige andere Bauarten von variablen Einlass-/Auslasssystemen zu verwenden, wie zum Beispiel eine Gleitbauart, bei der die Rohrlänge in die Richtung einer gerade Linie variiert wird, eine Balgbauart, bei der balgförmige Abschnitte in den Einlass- und Auslassrohren vorgesehen sind, und wobei die Rohrlänge variiert wird, usw., während im Wesentlichen die gleichen Vorteile erzielt werden.

Somit weist die Brennkraftmaschine Folgendes auf: die variable Ventilzeitabstimmungseinrichtung 200, 201 zum Ändern der Ventilzeitabstimmung von zumindest entweder dem Einlassventil 60 oder dem Auslassventil 70; die Druckerfassungseinrichtung 230, 231 zum Erfassen des Einlassdrucks und des Auslassdrucks der Brennkraftmaschine, die in Verknüpfung mit den Bewegungen des Kolbens, des Einlassventils und des Auslassventils pulsieren; und die Steuerungseinrichtung 250 zum Einrichten der Ventilzeitabstimmung auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Einlassdruck und dem Auslassdruck, die durch die Druckerfassungseinrichtung erfasst werden.