(57)【要約】本発明は、フル可変の弁制御装置を備えたそれぞれ少なくとも１つの吸気弁と排気弁とを有する複数のシリンダを備えた内燃機関を運転するための方法および装置に関する。本発明によれば、複数のシリンダの第１の少なくとも１つのシリンダへの燃料供給を非活動化し、第１の少なくとも１つのシリンダのピストンの第１の下降運動時に第１の少なくとも１つのシリンダの少なくとも１つの吸気弁の開放によって第１の新空気量を吸入し、第１の少なくとも１つのシリンダのピストンの第１の上昇運動時に少なくとも１つの排気弁の開放によって第２の新空気量を排気することが提案される。
2004516405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フル可変の弁制御装置を備えたそれぞれ少なくとも１つの吸気弁（７）と少なくとも１つの排気弁（８）とを有する複数のシリンダを備えた内燃機関を運転するための方法において、当該方法が、以下のステップ：
−複数のシリンダの第１の少なくとも１つのシリンダ（１）への燃料供給を非活動化し、この場合、第１の少なくとも１つのシリンダ（１）が、第１の少なくとも１つのシリンダ（１）内で移動可能なピストン（２）を有しており；
−燃料供給が非活動化されている第１の少なくとも１つのシリンダ（１）のピストン（２）の第１の下降運動時に第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の少なくとも１つの吸気弁（７）の開放によって第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の燃焼室内に第１の新空気量を吸入し；
−第１の少なくとも１つのシリンダ（１）のピストン（２）の第１の上昇運動時に第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の少なくとも１つの排気弁（８）の開放によって第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の燃焼室から第２の新空気量を排気し；
−複数のシリンダの吸気弁（７）と排気弁（８）とを制御し、これによって、内燃機関を、４つのサイクルよりも多くのサイクルを備えたマルチサイクル運転で運転する；
を有していることを特徴とする、内燃機関を運転するための方法。
【請求項２】
第１の下降運動と第１の上昇運動とを複数のシリンダの第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の排気サイクル（サイクル４）にじかに続ける、請求項１記載の方法。
【請求項３】
複数のシリンダの第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の排気サイクル（サイクル４）の直後の少なくとも第２の下降運動時にかつ第２の上昇運動時に第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の少なくとも１つの吸気弁（７）と少なくとも１つの排気弁（８）とを閉鎖する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の少なくとも１つの吸気弁（７）の複数の弁開放パラメータの少なくとも１つをピストンの第１の下降運動時に制御することによって第１の新空気量を制御し、第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の少なくとも１つの排気弁（８）の複数の弁開放パラメータの少なくとも１つをピストンの第１の下降運動時に制御することによって、吸入された第１の新空気量の一部を制御し、該一部を第２の新空気量として排気する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の少なくとも１つの吸気弁（７）と排気弁（８）との複数の弁開放パラメータが、弁開放時点、弁閉鎖時点、弁リフト量、弁開放速度および弁閉鎖速度を有している、請求項４記載の方法。
【請求項６】
第１の少なくとも１つのシリンダ（１）の少なくとも１つの吸気弁（７）と少なくとも１つの排気弁（８）との複数の弁開放パラメータの少なくとも１つを酸素センサ（１８，３２）の出力信号に基づき制御することによって第２の新空気量を調整する、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法を実施するための制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、フル可変の弁制御装置を備えたそれぞれ少なくとも１つの吸気弁と少なくとも１つの排気弁とを有する複数のシリンダを備えた内燃機関を運転するための方法に関する。
【０００２】
フル可変の弁駆動装置を備えた現代の内燃機関は一般的に電磁式の弁制御装置（ＥＭＶＳ）、電気油圧（エレクトロハイドロリック）式の弁制御装置（ＥＨＶＳ）または機械的な解決手段、たとえばリフト制御のための可変の弁駆動装置（ＶＶＴ）に相俟って位相制御するための可変カムシャフト制御装置（ＶＡＮＯＳ）によって作業する。電磁式のかつ電気油圧式の弁制御装置では内燃機関がカムシャフトを有していないのに対して、機械的な解決手段では一般的にまだカムシャフトが設けられている。
【０００３】
カムシャフトが設けられていないことに基づき、電磁式のかつ電気油圧式の弁制御装置は、内燃機関、たとえばオット機関またはディーゼル機関の吸気弁と排気弁との開放、閉鎖およびリフト量を制御するために、より大きな自由度を提供している。電磁式の弁制御装置によって、弁の開閉角を制御することが可能となり、電気油圧式の弁制御装置によって、開閉角、開閉速度だけでなく、相応の弁のリフト量も制御することが可能となる。
【０００４】
内燃機関の各シリンダの吸気弁と排気弁とを個々に制御するための可能性によって、内燃機関の、改善された運転が可能となる。
【０００５】
アメリカ合衆国特許第５３７７６３１号明細書には、従来慣用の４サイクル運転の代わりに、６サイクル運転、８サイクル運転または１２サイクルで運転される内燃機関が開示されている。この場合、内燃機関の負荷に間接的に比例して１つまたはそれ以上のシリンダが内燃機関の運転の間に非活動化（抑制）される。シリンダが非活動化されている場合には燃料噴射が抑制されており、吸気弁と排気弁とはシリンダ内でのピストンの下降運動時にかつ上昇運動時に閉鎖されている。これによって、ピストンの下降運動は、シリンダが非活動化されている場合に真空のみを形成し、ピストンの上昇運動はシリンダ内圧をほぼ大気圧に戻す。これによって、内燃機関のノンスロットリング運転が、非活動化されているシリンダ内の僅かな摩擦を伴って可能となるので、より少ない燃料消費率を備えた内燃機関が提供される。
【０００６】
オット機関において機関の始動直後の炭化水素エミッション（ＨＣエミッション）を低減するためには、今日、機関の排気弁のすぐ後方に電動式のポンプによって新空気を吹き込むことが慣用である。このポンプは二次空気ポンプと呼ばれ、通常、二次空気弁と、二次空気配管と、電気的な制御装置とを有している。新空気は、まだ熱い排ガス内の炭化水素を酸化することができる。これは、後酸化と呼ばれる。
【０００７】
前述した後酸化時には、オット機関をλ＜１でも運転することができる。燃料・空気混合物（混合気）のこの後酸化が発熱を生ぜしめ、これによって、さらに、オット機関の排気システムに配置された触媒の迅速な昇温を可能にする。
【０００８】
アメリカ合衆国特許第４０７５８３７号明細書に開示された内燃機関には、排気弁の後方に二次空気を供給するために、主吸気通路から分離された第２の吸気通路が設けられている。この第２の吸気通路はただ１つのシリンダに接続されている。このただ１つのシリンダの排気通路は残りのシリンダの主排気通路との接続部を有している。この接続部は残りのシリンダの排気弁のすぐ後方で各排気通路に開口している。これにより、排ガスを二次空気の供給によって一層浄化するために必要となる運転状態で、別個の吸気通路を有する１つのシリンダにおける燃料供給および点火動作の抑制によって二次空気が供給される。これによって、ピストンは、燃料供給と点火とが抑制されたシリンダで、ピストンの下降運動時に空気を吸気弁を通して吸入しかつ吸気弁が閉鎖されている場合にピストンの上昇運動時にシリンダ内の新空気を二次空気としてシリンダの排気通路を通して残りのシリンダに圧送するポンプのように作用する。
【０００９】
しかし、アメリカ合衆国特許第４０７５８３７号明細書によれば、主吸気通路から分離された別の吸気通路だけでなく、エアポンプとして使用される、シリンダのための別の排気通路を設けることも必要となる。このことは、費用および内燃機関の保守頻度を増加させる。
【００１０】
本発明の課題は、内燃機関における排ガスエミッション低減ための簡単な方法および単純な装置を提供することである。
【００１１】
この課題は、本発明によれば、請求項１もしくは請求項７に記載した手段によって解決される。
【００１２】
本発明の有利な実施例は従属請求項から得られる。
【００１３】
本発明は、フル可変の弁制御装置を備えたそれぞれ少なくとも１つの吸気弁と少なくとも１つの排気弁とを有する複数のシリンダを備えた内燃機関を運転するための方法である。この内燃機関では、第１の少なくとも１つのシリンダで燃料供給が非活動化される、すなわち、抑制される。燃料供給が非活動化されている第１の少なくとも１つのシリンダのピストンの下降運動時に少なくとも１つの吸気弁の開放によって、第１の新空気量が第１の少なくとも１つのシリンダ内に吸入される。ピストンの後続の上昇運動時に第１の少なくとも１つのシリンダの少なくとも１つの排気弁の開放によって、シリンダ内に位置する新空気が内燃機関の排気通路内に排気される。
【００１４】
有利には、本発明によって、電動式の二次空気ポンプ、二次空気弁ならびに所属の配管および電気的な制御装置の節約が可能となる。さらに、本発明によって、別の吸気通路または排気通路を設ける必要なしに、二次空気供給による簡単な排ガスエミッション低減が可能となる。
【００１５】
本発明は、有利には、複数のシリンダの吸気弁と排気弁とを制御し、これによって、内燃機関を、６サイクル法またはマルチサイクル法で運転するように実施されてよい。
【００１６】
有利には、本発明のこの実施態様によって、内燃機関の、消費率に対して最適な運転が可能となる。
【００１７】
本発明は、さらに有利には、複数のシリンダの第１の少なくとも１つのシリンダの排気サイクルの直後の少なくとも第２の下降運動時にかつ第２の上昇運動時に第１の少なくとも１つのシリンダの少なくとも１つの吸気弁と少なくとも１つの排気弁とを閉鎖するように実施されてよい。
【００１８】
有利には、本発明のこの別の実施態様は、シリンダ内でのピストンの下降運動時に形成された真空がこのシリンダの絞られない運転を、減少させられた摩擦を伴って可能にすることによって、さらなる燃料消費率低減を可能にしている。これによって、内燃機関が給気交換と、たとえばコールドスタート状況とにフレキシブルに適合することができ、この場合、ＨＣエミッションだけでなく燃料消費率も改善することができる。
【００１９】
本発明は、さらに有利には、複数のシリンダの第１の少なくとも１つのシリンダの少なくとも１つの吸気弁の複数の弁開放パラメータの少なくとも１つをピストンの第１の下降運動時に制御することによって第１の新空気量を制御し、第１の少なくとも１つのシリンダの少なくとも１つの排気弁の複数の弁開放パラメータの少なくとも１つをピストンの第１の下降運動時に制御することによって、吸入された第１の新空気量の多くを第２の新空気量として排気するように制御するように実施されてよい。
【００２０】
この実施態様によって、有利には、二次空気量、すなわち、少なくとも１つの排気弁から排出される第２の新空気量の極めて迅速な適合が可能となる。さらに、この有利な実施態様によって、少ない新空気量の吸入が可能となり、これによって、摩擦を減少させるためにシリンダ内に少ない真空が形成され、この新空気が少なくとも１つの排気弁によって排気される。これによって、真空の形成と二次空気供給とを組み合わせて、燃料を節約したＨＣエミッション低減された運転を可能にすることができる。
【００２１】
本発明は、さらに有利には、第１の少なくとも１つのシリンダの少なくとも１つの吸気弁と少なくとも１つの排気弁との複数の弁開放パラメータの少なくとも１つを酸素センサの出力信号に基づき制御することによって第２の新空気量を調整するように実施されてよい。
【００２２】
この有利な実施態様によって、有利な形式で二次空気の閉ループ制御が可能となる。
【００２３】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２４】
以下に、図１〜図５を参照して本発明の実施例を、フル可変の弁駆動装置を備えた４気筒オット機関の例につき説明する。しかし、本発明はこの例に限定されるものではなく、使用される燃料とは無関係に、フル可変の弁駆動装置を備えた複数のシリンダを有するあらゆる内燃機関に同じ形式で使用可能である。
【００２５】
図１には、フル可変の弁制御装置を備えたオット機関のシリンダの原理構造が示してある。
【００２６】
符号１はシリンダを示している。このシリンダ１内ではピストン２が上昇運動によって上方に移動可能であり、下降運動によって下方に移動可能である。ピストン２はコネクティングロッド３を介してクランクシャフト４に結合されている。このクランクシャフト４はピストン２の昇降運動を回転運動に変換する。
【００２７】
図１における符号５は吸気通路を示している。この吸気通路５内にはスロットルバルブ６が配置されている。吸気弁７と排気弁８とを適切に制御することによって、スロットルバルブ６なしのオット機関を実現することもできる。
【００２８】
さらに、吸気通路５内には、この吸気通路５を通流する空気質量（エアマス）を測定するためのホットフィルム式エアマスセンサ９と、ターボチャージャ１０とが配置されている。しかし、このターボチャージャ１０は選択的に設けられている。
【００２９】
吸気弁７は吸気弁アクチュエータ１１によって操作される。この場合、吸気弁７は、開放された位置でシリンダ１の燃焼室１２を吸気通路５に接続していて、閉鎖された位置で吸気通路５を燃焼室１２から分離している。吸気弁７の弁リフト量は吸気弁アクチュエータ１１によって変えることができる。
【００３０】
排気弁８は排気弁アクチュエータ１３によって操作される。この場合、排気弁８は、開放された位置でシリンダ１の燃焼室１２を排気通路１４に接続していて、閉鎖された位置で燃焼室１２と排気通路１４とを互いに分離している。排気弁８の弁リフト量は排気弁アクチュエータ１３によって変えることができる。
【００３１】
吸気弁アクチュエータ１１と排気弁アクチュエータ１３とは圧力供給装置１５、たとえばコモンレールに接続されている。
【００３２】
さらに、シリンダ１の燃焼室１２には、燃焼させたい燃料を燃焼室１２内に噴射するための噴射弁１６が設けられている。この噴射弁１６のほかに、燃料・空気混合物（混合気）に点火するための点火プラグ１７が配置されている。
【００３３】
排気通路１４には酸素センサ１８が設けられている。さらに、排気通路１４内には触媒１９が配置されている。この触媒１９は排ガスの流れ方向で見て酸素センサ１８の後方に配置されている。
【００３４】
以下に、図２を参照して吸気弁アクチュエータ１１と排気弁アクチュエータ１３との機能形式を説明する。
【００３５】
図２における符号２０は弁アクチュエータを示している。この弁アクチュエータ２０は、図１に示した吸気弁アクチュエータ１１または図１に示した排気弁アクチュエータ１３と同じ構造を有している。
【００３６】
符号２１は第１の電磁弁を示している。この第１の電磁弁２１は圧力供給装置１５に接続されている。この圧力供給装置１５は、圧力下にあるハイドロリック液を供給する。第１の電磁弁２１は圧力供給装置１５と弁アクチュエータ２０の第１の室２２との間の接続を切り換える。電磁弁２１が、閉鎖された位置にある場合には、圧力供給装置１５と第１の室２２との間のハイドロリック液接続が遮断されている。電磁弁２１が、開放された位置にある場合には、圧力下にあるハイドロリック液が圧力供給装置１５から電磁弁２１を通って弁アクチュエータ２０の第１の室２２内に流入する。第１の室２２内に流入したハイドロリック液は第１の室２２を充填し、弁２４の弁基体２３を弁アクチュエータ２０内で移動させる。圧力供給装置１５のハイドロリック圧の変化によって、弁２４の開放速度と弁２４の閉鎖速度とが変えられる。
【００３７】
これによって、弁２４が開放される。所望の弁リフト量が達成されると、第１の電磁弁２１が閉鎖される。その後、弁基体２３ひいては弁基体２３に固く結合された弁２４が、達成された弁リフト量を伴って、達成された位置にとどまる。
【００３８】
弁２４を閉鎖するためには、第２の電磁弁２５が開放される。この第２の電磁弁２５は、開放された位置で第１の室２２を圧力供給装置１５の低圧側に接続していて、閉鎖された位置でこの接続を遮断している。これによって、第１の室２２内に位置するハイドロリック液を圧力供給装置１５に戻すことができる。
【００３９】
符号２６は弁アクチュエータ２０の第２の室を示している。この第２の室２６は圧力供給装置１５に接続されている。
【００４０】
これによって、弁アクチュエータ２０の第２の室２６に、圧力供給装置１５によって提供された圧力が加えられる。第２の電磁弁２５が開放されると、圧力下で圧力供給装置１５から第２の室２６内に流入したハイドロリック液が弁基体２３を弁２６と共に移動させる。なぜならば、第１の弁室２２内に位置するハイドロリック液が第２の電磁弁２５を介して流出し得るからである。これによって、弁２４が閉鎖される。
【００４１】
図３には、本発明による方法の実施例を実施するための本発明による制御装置の実施例が示してある。
【００４２】
図３における符号２７は本発明による制御装置の実施例を示している。この制御装置２７は複数の点火プラグ２８、本例では、４つのシリンダの４つの点火プラグ２８に接続されている。制御装置２７は、点火プラグ２８を適切に制御することによって、選択されたシリンダでの点火を抑制することができるのに対して、残りのシリンダでの点火は行われる。これは、制御装置２７が、たとえばオット機関の第１のシリンダでの点火を抑制することができるのに対して、オット機関の残りの３つのシリンダでの点火は行われることを意味している。
【００４３】
さらに、制御装置２７は、各シリンダに対するそれぞれ１つの吸気弁のために、複数の吸気弁アクチュエータ２９、本例では、４つの吸気弁アクチュエータ２９に接続されている。本事例では、１つの吸気弁アクチュエータ２９を備えたただ１つの吸気弁しか各シリンダに対して設けられていないにもかかわらず、複数の吸気弁をオット機関の各シリンダに対して設けることも可能である。
【００４４】
さらに、制御装置２７は複数の排気弁アクチュエータ３０、本事例では、４つの排気弁アクチュエータ３０に接続されている。本事例では、１つの排気弁アクチュエータ３０を備えたただ１つの排気弁しか各シリンダに対して設けられていないにもかかわらず、シリンダ１つあたり、複数の排気弁アクチュエータ３０を備えた複数の排気弁を設けることも可能である。吸気弁アクチュエータ２９と排気弁アクチュエータ３０とは、それぞれ図２に示した弁アクチュエータに相当している。
【００４５】
複数の吸気弁アクチュエータ２９および排気弁アクチュエータ３０への制御装置２７の出力信号は、各吸気弁アクチュエータ２９と排気弁アクチュエータ３０とに設けられた電磁弁２１，２５の切換動作に該当する信号である。これによって、制御装置２７を用いて、複数の吸気弁アクチュエータ２９と複数の排気弁アクチュエータ３０とに設けられた第１の電磁弁２１と第２の電磁弁２５とを適切に制御することによって、吸気弁および／または排気弁の開放時点、吸気弁および／または排気弁の閉鎖時点、吸気弁および／または排気弁の開放リフトおよび吸気弁および／または排気弁の開放速度および／または閉鎖速度を変えることが可能となる。
【００４６】
さらに、制御装置２７は複数の燃料噴射装置３１、本事例では、４つの燃料噴射ノズルに接続されている。燃料噴射装置３１を制御することによって、制御装置２７は、選択されたシリンダでの燃料噴射を活動化（実施）することができるかまたは非活動化（抑制）することができる。これは、制御装置２７が、燃料噴射装置３１を適切に制御することによって、たとえば第１のシリンダでの燃料噴射を非活動化することができるのに対して、オット機関の残りの３つのシリンダでの燃料噴射は活動化されている、すなわち、ここでは、それぞれ１回の燃料噴射が行われることを意味している。
【００４７】
さらに、制御装置２７は酸素センサ３２に接続されている。この酸素センサ３２はオット機関の排気通路１４に配置されていて、オット機関の排ガスの組成またはオット機関の個々のシリンダの排ガスの組成を示す出力信号を制御装置２７に送出する。
【００４８】
制御装置２７は、有利には、マイクロプロセッサ装置として形成されている。しかし、制御装置２７を状態機械またはＥＰＬＤ（ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）によって形成することも可能である。
【００４９】
いま、以下に、図３に示した制御装置の機能形式の実施例を図４および図５を参照して説明する。
【００５０】
本例の４気筒オット機関の点火順序は１−３−Ｓ−２−４−Ｓである。「Ｓ」は、このシリンダで燃焼が行われず、燃料噴射および有利には点火も非活動化されていることを意味している。
【００５１】
図４には、１つのシリンダのサイクルの経過を示した表が示してある。図４におけるサイクル１はシリンダの吸入サイクルを示している。この吸入サイクルの間、燃焼室が増加するようにピストンがシリンダ内で移動させられる。このことは、以下、ピストンの下降運動と呼ぶことにする。この場合、制御装置２７が吸気弁の吸気弁アクチュエータ２９を制御し、これによって、吸気弁がピストンの下降運動の間に開放されている。ピストンの下降運動によって、新空気がシリンダの吸気通路からシリンダの燃焼室内に吸入される。吸入サイクルの間、制御装置２７がこのシリンダの燃料噴射装置３１を制御し、これによって、ピストンの下降運動の間に燃料がシリンダの燃焼室内に噴射される。これによって、シリンダの燃焼室内に燃料・新空気混合物が形成される。吸入サイクルの間、制御装置２７が排気弁の排気弁アクチュエータ３０を制御し、これによって、排気弁が閉鎖されている。
【００５２】
シリンダのサイクル２はシリンダの圧縮サイクルである。シリンダの圧縮サイクルの間、燃焼室容積が減少するようにピストンがシリンダ内で移動させられる。このことは、以下、ピストンの上昇運動と呼ぶことにする。制御装置２７が吸気弁の吸気弁アクチュエータ２９と排気弁の排気弁アクチュエータ３０とを制御し、これによって、両弁が閉鎖されている。これによって、ピストンの上昇運動時に、シリンダの燃焼室内に位置する燃料・新空気混合物が圧縮される。
【００５３】
シリンダのサイクル３では、シリンダの燃焼室容積が増加するようにピストンがシリンダ内で移動させられる。このことは、以下、ピストンの下降運動と呼ぶことにする。サイクル３、つまり、シリンダの燃焼サイクルでは、制御装置２７がシリンダの点火プラグ２８を制御し、これによって、点火プラグ２８が、シリンダの上死点前のまたは上死点後の予め規定されたクランク角量で点火火花を放出しかつ燃焼室内に位置する燃料・新空気混合物に点火する。燃焼サイクルの間、制御装置２７が吸気弁アクチュエータ２９と排気弁アクチュエータ３０とを制御し、これによって、吸気弁だけでなく排気弁も閉鎖されている。
【００５４】
シリンダのサイクル４では、燃焼室容積が減少するようにピストンがシリンダ内で移動させられる。このことは、以下、ピストンの上昇運動と呼ぶことにする。シリンダのサイクル４は排気サイクルまたは排出サイクルと呼ばれる。この場合、制御装置２７が吸気弁の吸気弁アクチュエータ２９を制御し、これによって、吸気弁が全排気サイクルの間に閉鎖されているのに対して、制御装置２７が排気弁アクチュエータ３０を制御し、これによって、排気弁は開放されているので、ピストンの上昇運動時には燃焼の残ガスがシリンダの排気通路内に排気される。
【００５５】
本発明によれば、さらなる２つのサイクル、つまり、サイクル５およびサイクル６が続いている。サイクル５の間、ピストンがシリンダ内で下方に移動させられる。すなわち、シリンダの燃焼室容積が、シリンダの上死点における第４サイクルの終了から、シリンダの下死点におけるサイクル５の終了に至るまで増加する。シリンダの下死点からシリンダの上死点に至るまでのサイクル６の間、シリンダの燃焼室容積がピストンの上昇運動によって再び減少する。
【００５６】
第４サイクル後、サイクル１、すなわち、吸入サイクルで再び燃料噴射が継続されるようになっている４サイクルオット機関の通常の運転とは異なり、本発明によれば、サイクル４に続くサイクル５で燃料噴射は行われない。この場合、制御装置２７がシリンダの燃料噴射装置３１を制御し、これによって、燃料噴射がサイクル５の間に非活動化されている。
【００５７】
制御装置２７が吸気弁の吸気弁アクチュエータ２９を制御し、これによって、吸気弁がサイクル５の間に少なくとも一時的に開放されている。さらに、制御装置２７が排気弁の排気弁アクチュエータ３０を制御し、これによって、排気弁がサイクル５では閉鎖されている。
【００５８】
後続のサイクル６では、制御装置２７が吸気弁の吸気弁アクチュエータ２９を制御し、これによって、吸気弁が閉鎖されているおり、また、制御装置２７が排気弁の排気弁アクチュエータ３０を制御し、これによって、排気弁がピストンの上昇運動の間に開放されている。
【００５９】
したがって、オット機関のサイクル５では、シリンダの燃焼室内に新空気が吸入され、その後、この新空気が後続のサイクル６の間に排気通路内に排気される。この場合、二次空気が排気通路内の排ガスの酸化を促進している。
【００６０】
吸気弁アクチュエータ２９の制御を変えることによって、制御装置２７は、サイクル５でシリンダの燃焼室内に吸入される新空気量を制御することができる。図２に示した第１の電磁弁２１と第２の電磁弁２５とを適切に制御することによって、制御装置２７は、吸気弁の弁開放時点、吸気弁の弁閉鎖時点および吸気弁の弁リフト量を変えることができる。
【００６１】
さらに、制御装置２７は、排気弁アクチュエータ３０の第１の電磁弁２１と第２の電磁弁２５とを適切に制御することによって、排気弁の弁開放時点、排気弁の弁閉鎖時点および排気弁の弁リフト量を制御する。
【００６２】
シリンダの新空気充填は、主として、制御量である吸気弁閉鎖角度（ＥＳ）と、吸気弁のリフト量とによって制御される。さほどの差圧が存在しない、すなわち、シリンダ燃焼室とシリンダの吸気通路との間に圧力差が存在しないほど吸気弁のリフト量が十分に大きい場合には、吸気弁閉鎖角度が、新空気充填制御を実現する制御量を成している。この場合、たとえば早めの吸気弁閉鎖角度、すなわち、ピストンの下死点前の吸気弁の閉鎖によって、シリンダの新空気充填を制限することができる。さらに、吸気弁の遅めの閉鎖、すなわち、遅めの吸気弁閉鎖角度によって、シリンダの燃焼室内への新空気充填を制限することが可能となる。なぜならば、すでに燃焼室内に流入させられた新空気充填量が部分的に再び吸気通路内に押し戻されるからである。
【００６３】
シリンダの新空気充填に対する第２の主制御量はリフトの制御量、すなわち、吸気弁のリフト量である。
【００６４】
リフト量は、弁の吸気横断面もしくは排気横断面ひいては弁における差圧を規定している。吸気管および弁もしくは弁座の構造に左右される、回転数に関連した特定の弁リフト量の上方では、十分な圧力補償が得られる。これは、圧力差が弁の開放後に極めて迅速にほぼ０となることを意味している。
【００６５】
これに相応して、リフト量が大きい場合には、各弁の開閉動作が切り離されている。これは、排気弁の早めの開放もしくは遅めの開放、すなわち、早めの排気弁開放角度または遅めの排気弁開放角度が残りの残ガス量にほんの僅かだけ影響を与えることを意味している。これとは異なり、リフト量が小さい場合には、開閉動作が強く結びつけられている。これは、単位クランク角における開放時間×開放リフト量として規定された開放時間面積が給気交換ひいては新空気充填に対して重要であることを意味している。
【００６６】
吸気弁もしくは排気弁の所要のリフト量はオット機関の回転数に関連している。高い回転数は、圧力補償を可能にするために、大きなリフト量を要求する。回転数が低い場合には、より少ないリフト量で十分である。しかし、過度に小さなリフト量は、弁座と弁との間のギャップにおける流れ損失を招く。
【００６７】
サイクル５でシリンダの燃焼室内に位置する燃焼の残ガス量は吸気弁開放角度、すなわち、吸気弁の開放時点によって排気弁閉鎖角度、すなわち、排気弁の閉鎖時点と一緒に規定される。制御量、つまり、吸気弁開放角度と排気弁閉鎖角度とは、シリンダの燃焼室の新空気充填に影響を与え、これによって、先行させられた燃焼の残ガスをサイクル５での後続の吸入サイクル時に制御する。後続の吸入サイクル時に多量の残ガスがシリンダの燃焼室内に位置している場合には、新ガスはほんの僅かしか供給され得ない。後続の吸入サイクル時に少量の残ガスがシリンダの燃焼室内に位置している場合には、より大量の新ガスが供給され得る。
【００６８】
吸気弁の吸気リフト量が減少させられるかまたは吸気弁リフト量が大きい場合に制御量、つまり、吸気弁閉鎖角度が早めの方向にずらされるかまたは遅めの方向にずらされることによって、同じ新空気充填量を得ることができる。
【００６９】
制御装置２７は二次空気量を規定している。この二次空気量は、酸素センサ３２の出力信号に基づき排気通路内に排気することができる。有利には、制御装置２７は、酸素センサ３２への接続がフィードバックを成しており、これによって、吸気弁アクチュエータ２９と排気弁アクチュエータ３０とを適切に制御することにより制御された、排気通路内に排気される第２の新空気量が酸素センサ３２によって検出されるように形成されている。この酸素センサ３２は再びフィードバック信号を制御装置２７に送出し、これによって、閉ループ制御回路が形成される。
【００７０】
さらに、制御装置２７は、ＨＣ濃度がフィードバック信号として使用されるように形成することができる。
【００７１】
その後、サイクル６で排気された第２の空気は二次空気である。この二次空気は排ガスの酸化に寄与している。上述したように、サイクル５で吸入される第１の新空気量だけでなく、サイクル６で排気される第２の新空気量も弁開放パラメータの変更によって制御することができるので、二次空気を精密に開ループ制御するかもしくは閉ループ制御することさえ可能となる。これによって、後酸化を正確に制御することができ、これによって、オット機関のＨＣエミッションを正確に制御することができる。
【００７２】
さらに、排気弁をサイクル６でより早めに閉鎖し、したがって、シリンダ内に位置する第１の新空気充填量を全て第２の新空気充填量として排気通路内に排気しないことが可能である。これによって、二次空気の制御を極めて迅速に実施することができる。なぜならば、サイクル６における排気サイクルの終了に至るまでに、より早めの時点での排気弁の閉鎖によって、排気される新空気量を制限することができるからである。
【００７３】
オット機関が点火順序１−３−Ｓ−２−４−Ｓで運転される場合には、オット機関の各シリンダが、燃焼された排ガスの排気と、排気通路内への二次空気の排気とを交互にずらしている。これによって、二次空気を排気弁の近くに直接もたらすことが可能となり、これによって、予め排気された排ガスを酸化することができ、引き続き排気される排ガスも酸化することができる。
【００７４】
制御装置２７が機関運転量（たとえば機関温度、排ガス温度モデルまたは触媒温度モデルまたは酸素センサ３２の出力信号）によって、二次空気が不要であることを検出すると、制御装置２７がシリンダの吸気弁の吸気弁アクチュエータ２９と排気弁の排気弁アクチュエータ３０とを制御し、これによって、両弁がサイクル５およびサイクル６の間に閉鎖されている。この運転は図５に示してある。サイクル１〜サイクル４は、図４を参照して説明したサイクル１〜サイクル４に相当している。
【００７５】
この運転によって、オット機関の、燃料を節約した運転が可能となる。なぜならば、両弁の閉鎖時のサイクル５におけるシリンダ内でのピストンの下降運動の間に真空が形成されるからである。この真空はシリンダ内でピストンの摩擦を減少させる。この減少させられた摩擦によって、オット機関の燃料消費率が低減される。
【００７６】
たとえば酸素センサ３２の出力信号に関連して、図４に示したオット機関の運転または図５に示したオット機関の運転を選択することによって、制御装置２７がオット機関の運転を有利な形式で制御し、これによって、オット機関のＨＣエミッションだけでなくオット機関の燃料消費率も最小限に抑えられる。
【００７７】
また、制御装置２７は、吸気弁アクチュエータ２９と排気弁アクチュエータ３０とを適切に制御することによって、図４の運転と図５の運転との混合運転を得ることもできる。この場合、制御装置２７が、サイクル５で吸入される第１の新空気量を、この第１の新空気量が、目下の吸気管圧でシリンダの最大の燃焼室容積に適合する空気量よりも少なくなるように制御する。すなわち、制御装置２７が吸気弁アクチュエータ２９を制御し、これによって、ピストンが下死点に位置する前に吸気弁が閉鎖される。これによって、給気交換損失が低減される。その後、後続のサイクル６で第１の新空気量または第１の新空気量の一部が排気通路内に排気される。
【００７８】
さらに、制御装置２７は、吸気弁アクチュエータ２９と排気弁アクチュエータ３０とを適切に制御することによってオット機関を制動することができる。この場合、サイクル５での吸気弁と排気弁との閉鎖によって、まずシリンダ内でのピストンの下降運動が制動され、その後、サイクル６で吸気弁および／または排気弁が開放されることによって、サイクル６でのシリンダ内の真空または負圧の戻し作用が除去される。
【００７９】
オット機関の燃料噴射装置の形式に応じて、制御装置２７は後続の作業サイクル、すなわち、サイクル６後のサイクル１に対する噴射を制御する。
【００８０】
吸気管噴射を伴うオット機関に対しては噴射期間が制限されている。なぜならば、噴射がサイクル６で初めて行われ得るからである。なぜならば、さもないと、未燃焼の燃料が排気通路内に到達し得るからである。
【００８１】
８気筒内燃機関では、全て８１゜ＫＷでのみ点火されることによって、時間的に等間隔の点火時点を達成することができる。この場合、各シリンダでは、二次空気供給のために４つのサイクルが提供される。この４つのサイクルの間、燃料供給は非活動化されている。これによって、必要となる二次空気に応じて、１つまたは２つのシリンダを充填する新空気を排気通路内に排気することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
フル可変の弁制御装置を備えた内燃機関のシリンダの原理構造を示す図である。
【図２】
図１に示した内燃機関のフル可変の弁制御装置の弁アクチュエータを示す図である。
【図３】
本発明の方法の実施例を実施するための本発明による装置の実施例を示す図である。
【図４】
図１に示した内燃機関の本発明による運転の第１実施例を示す図である。
【図５】
図１に示した内燃機関の本発明による運転の第２実施例を示す図である。
【符号の説明】
１  シリンダ、  ２  ピストン、  ３  コネクティングロッド、  ４  クランクシャフト、  ５  吸気通路、  ６  スロットルバルブ、  ７  吸気弁、  ８  排気弁、  ９  ホットフィルム式エアマスセンサ、  １０  ターボチャージャ、  １１  吸気弁アクチュエータ、  １２  燃焼室、  １３  排気弁アクチュエータ、  １４  排気通路、  １５  圧力供給装置、  １６  噴射弁、  １７  点火プラグ、  １８  酸素センサ、  １９  触媒、  ２０  弁アクチュエータ、  ２１  第１の電磁弁、  ２２  第１の室、  ２３  弁基体、  ２４  弁、  ２５  第２の電磁弁、  ２６  第２の室、  ２７  制御装置、  ２８  点火プラグ、  ２９  吸気弁アクチュエータ、  ３０  排気弁アクチュエータ、  ３１  燃料噴射装置、  ３２  酸素センサ
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年1月13日(2003.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
請求項１記載の方法を実施する制御装置。
【国際調査報告】
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