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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine,
die mit einer variablen Ventilzeitsteuerungs-Einrichtung (VVT) zum
variablen Steuern einer Öffnungs-/Schließungs-Steuerzeit
(Ventilsteuerzeit) eines Einlassventils und eines Auslassventils
der Brennkraftmaschine im Ansprechen auf eine Betriebsbedingung
der Maschine versehen ist, und insbesondere auf eine Steuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge oder
einer Zündsteuerzeit
im Ansprechen auf eine Änderung
in der Ventilsteuerzeit.
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2. Beschreibung des verwandten
Sachstandes
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Herkömmlicherweise
ist in einer D-Jetronic Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine eine Kraftstoffeinspritzmenge
oder eine Zündsteuerzeit durch
Verwendung eines volumetrischen Wirkungsgrads (Zündzeitpunkt) oder einer Zündsteuerzeit ausgeführt worden,
die aus der Anzahl von Umdrehungen pro Minute (UpM) der Maschine
oder einem Ansaugdruck erhalten worden ist. Somit wird in dem D-Jetronic der
volumetrische Wirkungsgrad oder die Zündsteuerzeit durch Verwendung
der Drehzahl der Maschine und des Ansaugdrucks als Parameter erhalten.
Der volumetrische Wirkungsgrad und die Zündsteuerzeit werden an einer
Vielzahl von Punkten von einer Vielzahl von Drehzahlen der Maschine
und Ansaugdrucken erhalten, um dadurch ein Kennfeld zu erstellen,
und andere Werte als die Werte, die vorher bezüglich des volumetrischen Wirkungsgrads und
der Zündsteuerzeit
erhalten werden, werden aus dem Kennfeld mit Hilfe einer Interpolation
erhalten.
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Ein
derartiges Verfahren zum Ermitteln des volumetrischen Wirkungsgrads
ist für
den Fall effektiv, dass die Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
des Auslass-/Einlass-Ventils konstant gehalten wird. In der Brennkraftmaschine,
die mit der VVT zum variablen und kontinuierlichen Steuern der Ventilsteuerzeit versehen
ist, verursacht eine Änderung
in der Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
der Auslass-/Einlass-Ventile
jedoch eine Änderung
in dem volumetrischen Wirkungsgrad oder der optimalen Zündsteuerzeit,
selbst wenn die Drehzahl der Maschine oder der Ansaugdruck konstant
gehalten wird. Dann ist die Änderung
in dem volumetrischen Wirkungsgrad (der volumetrischen Effizienz)
und/oder der Zündsteuerzeit
relativ zu der Änderung
einer derartigen Ventilsteuerzeit in Abhängigkeit von der Drehzahl der
Maschine oder dem Ansaugdruck nicht konstant.
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In
der Brennkraftmaschine, die mit der VVT versehen ist, ergibt sich
demzufolge für
den Fall, dass die Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
des Auslass-/Einlass-Ventils geändert
wird, ein Problem dahingehend, dass der Kraftstoffeinspritzbetrag
oder die Zielzünd-Steuerzeit
von dem optimalen Wert verschoben sein kann.
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In
DE 195 01 386 A1 ist
ein Verfahren zum Steuern einer fremdgezündeten, mit einer Kraftstoffeinspritzanlage
ausgerüsteten
Kolbenbrennstoffmaschine beschrieben, deren je Ansaughub angesaugte
Ladungsmenge dadurch gesteuert wird, dass die Öffnungsfunktion eines Einlassventils
mittels einer Stelleinrichtung eingestellt wird.
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Das
Einlassventil wird insbesondere dadurch eingestellt, dass es von
zwei mit gleicher Drehzahl umlaufenden Nocken betätigt wird,
deren relative Phasenlage die Öffnungsfunktion
bestimmt und die Stellung des Stellgliedes die Phasenlage bestimmt.
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Die
Stelleinrichtung wird in Abhängigkeit
von der Stellung des Gaspedals und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine,
wie z.B. Drehzahl und/oder Temperatur gesteuert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demzufolge
ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, das voranstehend
angegebene Problem, welches im Stand der Technik eigentümlich ist, zu
beseitigen. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, eine Steuervorrichtung
für eine
D-Jetronic Brennkraftmaschine mit einer VVT-Einrichtung bereitzustellen,
die eine Vielzahl von Kennfeldern von Steuergrößen, wie einem volumetrischen
Wirkungsgrad, einer Zündsteuerzeit
und dergleichen, gemäß einem Verschiebebetrag
der Öffnungs-/Schließungs-Steuerzeit
des Einlassventils und/oder eines Auslassventils erstellen, die
Werte zwischen den Kennfeldern auf Grundlage eines tatsächlichen
Verschiebebetrags der tatsächlichen
Ventilsteuerzeit interpolieren und exakt den volumetrischen Wirkungsgrad
oder die Zündsteuerzeit
entsprechend zu dem Verschiebebetrag erhalten kann, selbst wenn
die Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
des Einlassventils und/oder des Auslassventils verändert wird,
wodurch die Kraftstoffeinspritzmenge und die Zündsteuerzeit optimal besteuert
werden können.
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Desweiteren
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei der die Menge von Daten,
die in einem Speicher gespeichert werden sollen, so weit wie möglich verringert
werden können, wenn
der volumetrische Wirkungsgrad oder die Zündsteuerzeit im Ansprechen
auf den Verschiebebetrag der Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
des Einlassventils und/oder des Auslassventils erhalten werden soll.
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Die
obige Aufgabe wird gemäss
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine
Steuervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine zum variablen Steuern einer Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
eines Einlassventils und eines Auslassventils der Brennkraftmaschine
im Ansprechen auf eine Maschinenbetriebsbedingung vorgesehen. Die
Vorrichtung umfasst: einen Speicher zum Speichern eines Kraftstoffsteuerparameters
als eine Vielzahl von Daten, die auf Grundlage eines Ansaugdrucks
und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine voreingestellt sind; ein
Ventilöffnungs-/Schließungselement,
das auf einer Nockenwelle vorgesehen ist, die betriebsmäßig mit
einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, um in einer
antreibenden Weise das Einlassventil und das Auslassventil synchron
zu einer Drehung der Kurbelwelle zu öffnen/schließen; eine
Drehphasensteuereinrichtung zum Verschieben einer Drehphase der
Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle; einen Verschiebebetrag-Detektor
zum Erfassen eines Verschiebebetrags der Drehphase der Nockenwelle
relativ zu der Kurbelwelle, verursacht durch die Drehschiebe-Steuereinrichtung;
einen Kompensator zum Berechnen von Steuerdaten auf Grundlage des
Ansaugdrucks und der Drehzahl der Maschine und der Vielzahl von
Daten des Kraftstoffsteuerparameters, die in dem Speicher gespeichert
sind und zum Kompensieren der berechneten Daten auf Grundlage des
Erfassungswerts des Verschiebebetragdetektors; und eine Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung
zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge an jedem Zylinder der Brennkraftmaschine
der Daten, in denen der Kraftstoffsteuerparameter kompensiert bzw.
ausgeglichen worden ist. Der Kraftstoffsteuerparameter weist einen Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt
auf, an dem eine Änderung
in einer Änderungsrate
des Kraftstoffsteuerparameters relativ zu dem Verschiebebetrag der
Nockenwelle maximal ist und die Daten des Kraftstoffsteuerparameters
werden vorher für
jeden Verschiebebetrag im wesentlichen entsprechend des Änderungsraten-Änderungsmaximum-Punkts
bestimmt.
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In
einer bevorzugten Ausführung
des ersten Aspekts der Erfindung werden andere Werte des Kraftstoffsteuerparameters
als die gespeicherten Daten über
eine Interpolationsberechnung im Ansprechen auf einen Erfassungswert
des Verschiebebetragdetektors aus dem gespeicherten Kraftstoffsteuerparameter
entsprechend zu dem Verschiebebetrag nahe zu dem Erfassungswert
erhalten.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführung des
ersten Aspekts der Erfindung umfasst die Steuervorrichtung ferner
einen Überlappungsbetrag-Rechner
zum Berechnen eines Überlappungsbetrags
des Einlassventils und des Auslassventils auf Grundlage des Erfassungswerts
des Verschiebebetrag-Detektors.
Der Kraftstoffsteuerparameter ist ein Wert, der wenigstens in einem
Bereich, in dem der Überlappungsbetrag
größer als
ein vorgegebener Wert ist, kleiner als in dem anderen Bereichen
davon ist.
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Gemäss einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung
für eine Brennkraftmaschine
zum variablen Steuern einer Öffnungs-/Schließungs-Steuerzeit
eines Einlassventils und eines Auslassventils der Brennkraftmaschine
im Ansprechen auf eine Maschinenbetriebsbedingung vorgesehen. Die
Vorrichtung umfasst: einen Speicher zum Speichern eines Zündsteuerzeit-Steuerparameters
als eine Vielzahl von Daten, die auf Grundlage eines Ansaugdrucks
und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine voreingestellt sind; ein
Ventilöffnungs-Schließungselement,
das auf einer Nockenwelle vorgesehen ist, die betriebsmäßig mit
einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, um das Einlassventil
und das Auslassventil synchron zu einer Drehung der Kurbelwelle
in einer antreibenden Weise zu öffnen/schließen; eine
Drehphasen-Steuereinrichtung zum Verschieben einer Drehphase der
Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle; einen Verschiebebetrag-Detektor
zum Erfassen eines Verschiebebetrags der Drehphase der Nockenwelle relativ
zu der Kurbelwelle, verursacht durch die Drehungsverschiebe-Steuereinrichtung;
einen Kompensator (Ausgleicher) zum Berechnen von Steuerdaten auf
Grundlage des Ansaugdrucks, der Drehzahl der Maschine und der Vielzahl
von Daten des Zündsteuerzeit-Steuerparameters,
wie in dem Speicher gespeichert sind, und zum Kompensieren der berechneten
Daten auf Grundlage des Erfassungswerts des Verschiebebetrag-Detektors; und eine
Zündsteuerzeit-Steuereinrichtung
zum Steuern einer Zündsteuerzeit
für jeden
Zylinder der Brennkraftmaschine gemäß der Daten, in denen der Zündsteuerzeit-Steuerparameter
kompensiert (ausgeglichen) worden ist. Der Zündzeitpunkt-Steuerparameter
weist einen Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt
auf, an dem eine Änderung
in einer Änderungsrate
des Zündsteuerparameters
relativ zu dem Verschiebebetrag der Nockenwelle maximal ist, und
die Daten des Zündsteuerzeit-Steuerparameters
werden vorher für
jeden Verschiebebetrag im wesentlichen entsprechend zu dem Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt
bestimmt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des zweiten Aspekts der Erfindung werden andere Werte des Zündsteuerzeit-Steuerparameters
als die gespeicherten Daten durch eine Interpolationsberechnung
im Ansprechen auf einen Erfassungswert des Verschiebebetrag-Detektors
aus dem gespeicherten Zündsteuerzeit-Steuerparameter
gemäss
dem Verschiebebetrag nahe zu dem Erfassungswert erhalten.
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In
einer anderen bevorzugten Ausbildung des zweiten Aspekts der Erfindung
umfasst die Steuervorrichtung ferner einen Überlappungsbetrag-Rechner zum
Berechnen eines Überlappungsbetrags
des Einlassventils und des Auslassventils auf Grundlage des Erfassungswerts
des Verschiebebetrag-Detektors.
Der Zündsteuerzeit-Steuerparameter
ist ein Wert, der die Zündsteuerzeit
wenigstens in einem Bereich vorrückt,
wo der Überlappungsbetrag
größer als
ein vorgegebener Wert ist, als derjenige in den anderen Bereichen
davon.
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Die
Erfindung wird mit der folgenden Beschreibung und den beiliegenden
Zeichnungen näher
erläutert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht, die einen schematischen Aufbau einer Brennkraftmaschine zeigt,
auf die eine Steuervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine gemäss
der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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2 ein
Funktionsblockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit (ECU)
gemäss
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Kennfeld, das einen Zusammenhang zwischen einer Maschinendrehzahl
(UpM), einem Ansaugdruck und einem volumetrischen Wirkungsgrad gemäss der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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4 Kennfelder
für den
volumetrischen Wirkungsgrad, die für drei Ventilöffnungs-/Schliessungs-Steuerzeiten
VT1, VT2 und VT3 erstellt sind;
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5 eine
Graphik, die einen Zusammenhang zwischen dem volumetrischen Wirkungsgrad und
der Einlassventil-Öffnungs-/Schließungs-Steuerzeit
für den
Fall zeigt, dass die Drehzahl Ne der Maschine und der Ansaugdruck
Pb konstant gehalten werden;
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6 ein
Funktionsblockschaltbild, das eine ECU gemäss einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ein
Kennfeld, das einen Zusammenhang zwischen einer Maschinendrehzahl
(UpM), einem Ansaugdruck und einer Zündsteuerzeit gemäss der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 Zündsteuerzeit-
Kennfelder, die für drei
Ventil-Öffnungs/Schliessungs-Steuerzeiten
VT1, VT2 bzw. VT3 erstellt sind; und
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9 eine
Graphik, die einen Zusammenhang zwischen der Zündsteuerzeit und der Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
für den
Fall zeigt, dass die Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugdruck Pb
konstant gehalten werden.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
werden bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 zeigt
schematisch im Querschnitt den Aufbau einer Brennkraftmaschine mit
einer allgemeinen variablen Ventilzeitsteuerungs-Einrichtung, auf die
die vorliegenden Erfindung angewendet ist.
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In 1 umfasst
eine Brennkraftmaschine 1 eine Vielzahl (zum Beispiel 4)
von Zylindern, die einen Maschinenaufbau bilden. Hier ist nur einer
der Zylinder der Maschine 1 gezeigt.
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Ein
Zylinderblock 2 definiert darin die Zylinder der Maschine 1.
Ein Zylinderkopf 3 ist mit dem oberen Teil des Zylinderblocks 2 verbunden.
Ein Kolben 4 ist in jedem Zylinder des Zylinderblocks 2 aufgenommen,
um so für
eine Hin-/Her-Bewegung bewegt zu werden. Eine Kurbelwelle 5 ist
mit einem Endabschnitt des Kolbens 4 verbunden und wird
gemäß der hin-
und herlaufenden Bewegung des Kolbens 4 gedreht.
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Ein
Kurbelwinkelsensor 6 in der Form eines elektromagnetischen
Aufnehmers ist in der Nähe zum
Beispiel der Kurbelwelle 5 angeordnet und ergibt ein Kurbelwinkelsignal
SGT synchron zu der Drehung der Maschine 1 aus. Das Kurbelwinkelsignal SGT
wird verwendet, um die Drehzahl Ne der Maschine 1 sowie
eine vorgegebene Position der Kurbelwelle 5, d.h. einen
vorgegebenen Referenzkurbelwinkel (°CA) davon, zu erfassen.
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Ein
Signalrotor 7 ist integral mit der Kurbelwelle 5 verbunden
und weist zwei Zähne 7a und
einen magnetischen Material auf, die an jedem Drehwinkel von 180° gebildet
sind. Der Kurbelwinkelsensor 6 erzeugt ein impulsförmiges Kurbelwinkelsignal SGT
jedes Mal dann, wenn ein Zahn 7a an einem vorderen Abschnitt
des Kurbelwinkelsensors 6 vorbeigeht.
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Durch
eine innere Wand jedes Zylinders, dem Zylinderkopf 3 und
einem oberen Abschnitt jedes Kolbens 4 ist eine Verbrennungskammer 8 definiert,
in der ein Luft-Kraftstoffgemisch,
welches in die Maschine 1 angesaugt wird, verbrannt wird.
Eine Zündkerze 9 ist
an dem oberen Teil des Zylinderkopfs 3 angeordnet, um so
in die Verbrennungskammer 8 zum Zünden des Gemischs durch eine
elektrische Entladung vorzustehen.
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Ein
Verteiler 10 ist angeordnet, um mit einer auslassseitigen
Nockenwelle 20 (für
die nachstehend beschrieben wird) des Zylinderkopfs 3 verbunden
zu sein, und legt sequentiell eine Hochspannung zur Zündung an
die Zündkerze 9 jedes
Zylinders an. Ein Zünder 11 erzeugt
die Hochspannung für
die Zündung.
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Jede
Zündkerze 9 ist
mit dem Verteiler 10 über
ein Hochspannungskabel (nicht gezeigt) verbunden und die von dem
Zünder 11 ausgegebene Hochspannung
wird über
dem Verteiler 10 an jede Zündkerze 9 synchron
zu der Drehung der Kurbelwelle 5 verteilt.
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Ein
Wassertemperatursensor 12 ist auf dem Zylinderblock 2 zum
Erfassen einer Temperatur (Kühlwassertemperatur)
W des Kühlwassers,
das entlang eines Kühlwasserbads
fließt,
angeordnet. Eine Einlassöffnung 13 ist
auf der Einlassseite des Zylinderkopfs 3 vorgesehen, wohingegen
eine Auslassöffnung 14 auf
der Auslassseite des Zylinderkopfs 3 vorgesehen ist.
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Ein
Ansaugkanal 15 steht in Verbindung mit der Einlassöffnung 13,
wohingegen ein Auslasskanal 16 in Verbindung mit der Auslassöffnung 14 steht.
Ein Einlassventil 17 ist in der Einlassöffnung 13 des Zylinderkopfs 3 angeordnet,
wohingegen ein Auslassventil 18 in die Auslassöffnung 14 des
Zylinderkopfs 3 angeordnet ist.
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Eine
einlassseitige Nockenwelle 19 ist über dem Einlassventil 17 angeordnet,
um das Einlassventil 17 in einer antreibenden Weise zu öffnen/schließen. Die
auslassseitige Nockenwelle 20 ist über dem Auslassventil 18 angeordnet,
um das Auslassventil 18 in einer antreibenden Weise zu öffnen/schließen.
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Eine
einlassseitige Zeitsteuerscheibe 21 ist an einem Ende der
einlassseitigen Nockenwelle 19 angebracht, wohingegen eine
auslassseitige Zeitsteuerscheibe 22 an einem Ende der auslassseitigen Nockenwelle 20 angebracht
ist. Die Zeitsteuerscheiben 21, 22 sind betriebsmäßig mit
der Kurbelwelle 5 über
einem Zeitsteuerriemen 23 verbunden. Jede Nockenwelle 19, 20 dreht
sich bei einer Geschwindigkeit, die die Hälfte der Geschwindigkeit der
Kurbelwelle 5 ist.
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Beim
Betrieb der Maschine 1 wird ein Drehmoment der Kurbelwelle 5 an
die jeweiligen Nockenwellen 19, 20 über die
jeweiligen Zeitsteuerscheiben 21, 22 und den Zeitsteuerriemen 23 zum
Drehen der jeweiligen Nockenwellen 19, 20 übertragen.
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Somit
werden das Einlassventil 17 und das Auslassventil 18 synchron
zu der Drehung der Kurbelwelle 5 und den Hin- und Herbewegungen
des Kolbens 4 in einer angetriebenen Weise geöffnet/geschlossen.
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Insbesondere
wird jedes Ventil 17, 18 zu einer vorgegebenen Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
synchron zu einer Reihe von vier Hüben einschließlich eines
Ansaughubs, eines Kompressionshubs, eines Explosions(Ausdehnungs)-Hubs
und eines Auslasshubs der Maschine 1 angetrieben.
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Ein
Nockenwinkelsensor 24 ist in der Nähe der einlassseitigen Nockenwelle 19 zum
Ausgeben eines Nockenwinkelsignals SGC angeordnet, das zum Erfassen
der Betriebssteuerzeit (Ventilsteuerzeit) des Einlasswinkels 17 verwendet
wird.
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Ein
Signalrotor 25 ist integral mit der einlassseitigen Nockenwelle 19 gebildet
und weist vier Zähne 25a aus
einem magnetischen Material auf, die bei jedem Drehwinkel von 90° auf dem äußeren Umfang davon
gebildet sind. Der Nockenwinkelsensor 24 erzeugt ein impulsartiges
Nockenwinkelsignal SGC jedes Mal dann wenn jeder Zahn 25a an
einem vorderen Abschnitt des Nockenwinkelsensors 24 vorbeigeht.
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Ein
Drosselventil 26 ist in dem Einlasskanal 15 (Ansaugkanal)
angeordnet und wird mit Hilfe der Bewegung eines Gaspedals (nicht
gezeigt) in einer angetriebenen Weise geöffnet (geschlossen), wodurch
eine Luftflussrate, d.h. eine an die Maschine 1 gelieferte
Luftansaugmenge Q eingestellt wird. Ein Drosselsensor 27 ist
mit dem Drosselventil 26 zum Erfassen des Öffnungsgrads
des Drosselventils 26 verbunden.
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Ein
Ansaugdrucksensor 28 ist stromabwärts von dem Drosselventil 26 zum
Erfassen eines Ansaugdrucks Pb in diesem Abschnitt des Ansaugkanals 25,
der sich stromabwärts
von dem Drosselventil 26 befindet, angeordnet. Ein Stoßtank (Ausgleichsbehälter) 29 ist
an einer Stelle stromabwärts
von dem Drosselventil 26 zum Steuern der Pulsierung der
Ansaugluft vorgesehen.
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Ein
Einspritzer 30 befindet sich in der Nähe der Einlassöffnung 13 jedes
Zylinders zum Einspritzen von Kraftstoff dorthin, um so ein Luft-/Kraftstoff-Gemisch
in die Verbrennungskammer 8 zu initiieren. Jeder Einspritzer 30 umfasst
ein elektromagnetisches Ventil, welches durch einen daran gefülhrten Strom
betrieben wird. Der Kraftstoff wird unter Druck von einer Kraftstoffpumpe
(nicht gezeigt) an jeden Einspritzer 30 geliefert.
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Beim
Betrieb der Maschine wird Luft in den Einlasskanal 15 angesaugt
und gleichzeitig wird jeder Einspritzer 30 betrieben, um
Kraftstoff in Richtung auf eine zugehörige Einlassöffnung 13 hin
zu injizieren. Infolgedessen wird ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in
der Einlassöffnung 13 gebildet
und an die Verbrennungskammer 8 auf eine Öffnung des
Einlassventils 17 bei dem Einlasshub hin geführt.
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Eine
variable Ventilzeitsteuerungseinrichtung (nachstehend als VVT bezeichnet) 40 ist
mit der einlassseitigen Nockenwelle 19 verbunden und wird mit
Hydrauliköl
(Schmiermittel für
die Maschine 1) zum Ändern
der Ventilöffnungs-
und/oder Schliessungs-Steuerzeit des Einlassventils 17 angetrieben. Obwohl
nicht dargestellt, kann ein ähnlicher
Ventil-Zeitsteuerungsmechanismus auch mit der auslassseitigen Nockenwelle
zum Ändern
der Ventilsteuerzeit des Auslassventils 18 verbunden sein.
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Die
VVT 40 ändert
kontinuierlich die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 17 durch Ändern eines Verschiebewinkels
der einlassseitigen Nockenwelle 19 relativ zu der einlassseitigen
Zeitsteuerungsscheibe 21. Ein Ölsteuerventil (nachstehend
als OCV bezeichnet) 80 führt an die VVT 40 das
Hydrauliköl
und stellt die Menge des Hydrauliköles ein.
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Eine
elektronische Steuereinheit (nachstehend als ECU bezeichnet) 100 in
der Form eines Mikrocomputers arbeitet zum Ansteuern von verschiedenen
Stellgliedern, wie dem Einspritzer 30, dem Zünder 11,
dem OCV 80 und der gleichen, auf Grundlage der Signale
der verschiedenen Sensoren, die die Betriebsbedingung der Maschine 1 darstellen (d.h.
Ansaugdruck Pb, Drosselöffnungsgrad,
Kühlwassertemperatur
W, Kurbelwinkelsignal SGT, Nockenwinkelsignal SGC oder dgl.) und
steuert die Kraftstoffeinspritzmenge, die Zündsteuerzeit, die Ventilsteuerzeit
und dgl. relativ zu der Maschine 1.
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Die
ECU berechnet hauptsächlich
die Drehzahl Ne der Maschine auf Grundlage des Kurbelwinkelsignals,
ermittelt einen volumetrischen Wirkungsgrad EV der in jeden Zylinder
angesaugten Ansaugluft als einen Kraftstoffsteuerparameter auf Grundlage
der Maschinendrehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pb, der von dem Ansaugdrucksensor 28 erfasst
wird, und berechnet die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden
Einspritzer 30 auf Grundlage des volumetrischen Wirkungsgrads
EV.
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Überdies
sind die einlassseitige Nockenwelle 19, die auslassseitige
Nockenwelle 20, die einlassseitige Zeitsteuerscheibe 21,
die auslassseitige Zeitsteuerscheibe 22 und der Zeitsteuerriemen 23 auf den
Nockenwellen 19 und 20 vorgesehen, die synchron
zu der Kurbelwelle 5 der Brennkraftmaschine angetrieben
gedreht werden und zusammen ein Ventilöffnungs-/Schließungselement
zum angetriebenen Öffnen/Schließen des
Einlassventils 17 und des Auslassventils 18 synchron
zu der Drehung der Kurbelwelle 5 bilden. Ferner bilden
die VVT 40 und das OCV 80 zusammen eine Drehphasen-Steuereinrichtung
zum Verschieben von jeweiligen Drehphasen der Nockenwellen 19 und 20 relativ
zu der Kurbelwelle 5.
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2 ist
ein Blockschaltbild, das die funktionelle Konstruktion der ECU 100 in
der Steuervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 2 gezeigt,
ist die ECU 100 mit einem Verschiebebetragdetektor 100 zum
Erfassen des Verschiebebetrags der Drehphase relativ zu der Kurbelwelle 5 durch
die Drehphasen-Steuereinrichtung aus dem Ausgangssignal SGT des
Kurbelwinkelsensors 6 und dem Ausgangssignal SGC des Nockenwinkelsensors 24,
einem Speicher 100B zum Speichern des volumetrischen Wirkungsgrads
EV als den Kraftstoffsteuerparameter bei jedem Verschiebebetrag von
der Vielzahl von Verschiebebeträgen
(z.B. Einlassventilsteuerzeit VT0 bis VT4) als eine Vielzahl von
Daten, die vorher auf Grundlage der Drehzahl Ne der Maschine und
dem Ansaugdruck Pb bestimmt wurden, einem Kompensator 100C zum
Berechnen der Steuerdaten auf Grundlage der Vielzahl von Daten des
volumetrischen Wirkungsgrads EV, die in dem Speicher 100B gespeichert
sind, der Maschinendrehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pb und zum Kompensieren
der berechneten Daten auf Grundlage der Erfassungswerte des Verschiebebetragdetektors 100A und
einer Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 100D zum
Steuern der Kraftstoffeinspritzmenge an jedem Zylinder der Brennkraftmaschine gemäß der Daten,
in denen der volumetrische Wirkungsgrad EV kompensiert worden ist,
versehen.
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Wie
nachstehend noch beschrieben wird, weist der volumetrische Wirkungsgrad
EV, der als der Kraftstoffsteuerparameter verwendet wird, einen
maximalen Punkt auf, an dem eine Änderung in der Änderungsrate
des volumetrischen Wirkungsgrads relativ zu einem Änderungsbetrag
der Einlassventil-Öffnungssteuerzeit
ein maximaler Wert wird. Die Daten des volumetrischen Wirkungsgrads
EV werden vorher an einer Vielzahl von diskreten Änderungsbeträgen der
Ventilsteuerzeit (z.B. der Ansaugventil-Öffnungssteuerzeit) in der Nähe des maximalen
Punkts bei der Änderung
der Änderungsrate
bestimmt.
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Ferner
ist die ECU 100 mit einem Überlappungsbetragrechner 100E zum
Berechnen eines Überlappungsbetrags
des Auslassventils auf Grundlage des Erfassungswerts des Verschiebebetragdetektors 100A versehen,
und der Kraftstoffsteuerparameter wird auf einen Wert eingestellt,
der wenigstens in einem Bereich, wo der Überlappungsbetrag groß ist, kleiner
als in den anderen Bereichen eingestellt.
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3 zeigt
Kennfelder, die einen Zusammenhang zwischen dem volumetrischen Wirkungsgrad,
dem Ansaugdruck und der Drehzahl der Maschine gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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In 3 bezeichnen
N1 bis Nm m jeweilige Maschinendrehzahlen Ne der Maschine, P1 bis
Pn bezeichnen n Ansaugdrucke Pb (mmHg) und EV11 bis Evmn bezeichnen
m n volumetrische Wirkungsgrade EV. Der Wert Evij bezeichnet einen
Ziel-(Optimum)-Volumetrikwirkungsgrad EV, wenn die Drehzahl Ne der
Maschine Ni und der Ansaugdruck Pb Pj ist. Dies wird durch Experimente
ermittelt.
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4 zeigt
Kennfelder des volumetrischen Wirkungsgrads, die jeweils an drei
Ventilöffnungs-/Schliessungs-Steuerseiten
VT1, VT2 und VT3 gebildet werden und diese Kennfelder werden in dem
Speicher 100B gespeichert.
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5 zeigt
einen Zusammenhang zwischen dem volumetrischen Wirkungsgrad EV und
der Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit für den Fall,
dass die Drehzahl Ne der Maschine und der Ansaugdruck Pb konstant
gemacht sind. In dieser Figur bezeichnet die Kurve (1)
den volumetrischen Wirkungsgrad gegenüber der Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
bei einer niedrigen Drehzahl der Maschine und einen niedrigen Ansaugdruck,
die Kurve (2) bezeichnet den volumetrischen Wirkungsgrad über der
Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit bei einer
mittleren Drehzahl der Maschine und einem mittleren Ansaugdruck,
und die Kurve (3) bezeichnet den volumetrischen Wirkungsgrad über der
Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
bei einer hohen Drehzahl der Maschine und einem hohen Ansaugdruck.
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Für den Fall,
dass die Drehzahl Ne der Maschine und der Ansaugdruck Pb konstant
gehalten werden, steigt der volumetrische Wirkungsgrad EV im wesentlichen
linear an, bis er den maximalen Punkt erreicht und nimmt im wesentlichen
linear von dieser Position ab, wenn die Einlassventil-Öffnung-/Schliessungs-Steuerzeit
VT von der Position VT0 entsprechend der am weitesten zurück verlegten
Winkelposition in dem variablen Bereich, in dem die Ventilüberlappungsperiode,
wo die Einlass- und Auslassventile beide geschlossen sind, minimal
ist, auf die Position VT4 entsprechend zu der am weitesten vorgerückten Winkelposition,
bei der die Ventilüberlappungsperiode
maximal ist, verändert
wird. In jeder der Kurven (1) bis (3) für den volumetrischen Wirkungsgrad/Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
sind die Punkte, an denen die Änderung
in der Änderungsrate
des volumetrischen Wirkungsgrads EV maximal ist, die Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkte
VT1 bis VT3. Im dargestellten Beispiel wird der volumetrische Wirkungsgrad
EV aus dem im wesentlichen linearen Inkrement auf das im wesentlichen
lineare Dekrement um jeden der Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkte VT1 bis
VT3 geändert.
Derartige Charakteristiken des volumetrischen Wirkungsgrads EV werden
aus der Tatsache abgeleitet, dass eine sogenannte EGR-Menge der
Luft (d.h. die Luftmenge in dem Auslasskanal, die während der
Ventilüberlappungsperiode
an die Maschine zurückgeführt wird),
während
der Ventilüberlappungsperiode
erhöht
wird, so dass die Luftmenge, die von dem Einlasskanal in die Maschine
angesaugt werden soll, verringert wird, oder aus der Tatsache, dass
die Pulsierung der Ansaugluft gemäss des Öffnungs-/Schliessungs-Betriebs
der Einlass-Auslass-Ventile so auftritt, dass die in die Maschine
angesaugte Luftmenge erhöht
wird, für
den Fall, dass die Pulsierung zu der Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
des Einlassventils oder dgl. synchronisiert ist. In dem in 5 gezeigten
Beispiel, mit der hohen Drehzahl der Maschine und dem hohen Ansaugdruck,
erscheint die Spitze (der maximale Wert) des volumetrischen Wirkungsgrads
EV, wenn die Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit bei
VT1 auf der relativ zurückverlegten
Winkelseite ist; mit der mittleren Drehzahl und dem mittleren Ansaugdruck
erscheint die Spitze des volumetrischen Wirkungsgrads EV bei VT2,
wenn die Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
auf der am weitesten vorgerückten
Winkelseite als VT1 ist; und mit der niedrigen Drehzahl und dem
niedrigen Ansaugdruck erscheint die Spitze des volumetrischen Wirkungsgrads
EV bei VT3, wenn die Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
auf der am weitesten vorgerückten
Winkelseite als VT2 ist. Zum Beispiel besteht eine Tendenz dahingehend,
dass die Spitze des volumetrischen Wirkungsgrads EV, d.h. der Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt auf der
zurückverlegten
Winkelseite erscheint, wenn die Maschinendrehzahl und der Ansaugdruck
höher werden,
und dass er auf der vorgerückten
Winkelseite auftritt, wenn die Maschinendrehzahl und der Ansaugdruck
niedriger werden. In 5 sind die Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkte VT1 bis
VT3 der Kurven (1) bis (3), die mit den durchgezogenen Linien
angedeutet sind, Wendepunkte, wo die Änderungsrate des volumetrischen
Wirkungsgrads EV von positiv nach negativ geändert wird. In Abhängigkeit von
der Maschinendrehzahl oder dem Ansaugdruck, wie mit einer gestrichelten
Linie mit einem Punkt in 5 gezeigt ist, gibt es einen
Fall, bei dem die Kurve des volumetrischen Wirkungsgrads EV monoton abnimmt,
wenn sich die Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
in Richtung auf die vorgegebene linke Seite hin bewegt und es gibt
keinen Wendepunkt, wo die Änderungsrate
von positiv nach negativ geändert
wird. In einem derartigen Fall ist der Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt VT6
ein Punkt, an dem die Änderung
in der Änderungsrate
ein Maximum wird.
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Überdies,
obwohl in 4 gezeigt, gibt es Kennfelder
für die
Position VT0, wo die Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit VT der am meisten
zurückverlegten
Winkelposition in dem variablen Bereich entspricht, und für die Position
VT4, die der am weitesten vorgerückten
Winkelposition in dem variablen Bereich entspricht, und diese Kennfelder
werden in dem Speicher 100B in der gleichen Weise wie VT1
bis VT3 gespeichert.
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Ein
Verfahren zum Kompensieren des volumetrischen Wirkungsgrads EV und
der Verwendung einer Vielzahl von volumetrischen Wirkungsgrad- Kennfelder
gemäß dem Kompensator 100C wird nachstehend
unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
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Zunächst wird
der Fall beschrieben, bei dem die Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit VT5
bestimmt werden soll. Der Kompensator 100C bestimmt zunächst, wo
VT5 in welchem der vier Bereiche VT0 bis VT1, VT1 bis VT2, VT2 bis
VT3 und VT3 bis VT4 existiert. Dann wird die Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
auf der zurückverlegten
Winkelseite und der vorgerückten
Winkelseite in der Nähe
zu VT5 gewählt.
In diesem Fall, wie mit den gepunkteten Linien in 5 angedeutet,
sei zum Zweck der Erläuterung
angenommen, dass VT5 in einem Bereich zwischen VT2 und VT3 ist,
und dass die Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeiten in
der Nähe
von VT5 auf der zurückverlegten
Winkelseite und der vorgerückten
Winkelseite VT2 bzw. VT3 sind. Dann wird der volumetrische Wirkungsgrad
EV für
VT5 durch Verwenden (Lesen) der volumetrischen Wirkungsgrad-Kennfelder
der Ventilöffnungs-/Schliessungs-Steuerzeiten VT2
und VT3 der 4, wie in dem Speicher 100B gespeichert
sind, ermittelt. Insbesondere wird die Maschinendrehzahl Ne und
der Ansaugdruck Pj für
die Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
VT5 wie folgt erhalten.
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Zunächst wird
der volumetrische Wirkungsgrad Evij (VT2), der Ni und Pj entspricht,
aus dem volumetrischen Wirkungsgrad-Kennfeld der Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
VT2 ermittelt, und gleichzeitig wird der volumetrische Wirkungsgrad EVij
(VT3), der Ni und Pj entspricht, aus dem volumetrischen Wirkungsgrad-Kennfeld
der Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
VT3 ermittelt. Danach wird EVij(VT5) aus EVij(VT2) und EVij(VT3)
gemäß der Interpolationsberechnung
durch Verwendung der folgenden Gleichung ermittelt: EVij(VT5)
= EVij(VT2) + (EVij(VT3) – EVij(VT2))·(VT5 – VT2)/(VT3 – VT2)
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Die
Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung 100D ermittelt
eine Ziel-(Optimum)-Kraftstoffeinspritzmenge Qinj und eine Zieleinspritzer-Ansteuerzeit
Tinj, wie nachstehend angegeben, durch Verwenden des so ermittelten
volumetrischen Wirkungsgrads EV. Bei der Maschinendrehzahl Ne und
dem Ansaugdruck Pj wird nämlich
die Ziel-(Optimum)-Kraftstoffeinspritzmenge
Qinj aus der folgenden Gleichung aus dem volumetrischen Wirkungsgrad
EVij (VT5) und dem Ansaugdruck Pj ermittelt. Qinj
= Kq·(Pj·EVij(VT5))wobei
Kq der Kraftstoffzuführungsmengen-Umwandlungskoeffizient
[mcc/mmHg] ist und Pj·EVij(VT5)
der Ansaugluftmenge entspricht.
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Da
zusätzlich
tatsächlich
ein Rückkopplungskompensationskoeffizient
Kfb und ein Kompensationskoeffizient Ketc zum Kompensieren der Luftdichte
oder dgl. vorhanden ist, ist die Ziel-(Optimum)-Kraftstoffeinspritzmenge Qinj: Qinj = Kq·(Pj·EVij(VT5))·Kfb·Ketcwobei
der Rückkopplungskompensationskoeffizient Kfb
durch einen Sauerstoffsensor (nicht gezeigt) erfasst wird, in dem
die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas ermittelt wird, um eine
Rückkopplungssteuerung
der übermäßigen und
fehlenden Kraftstoffmenge, die von dem Einspritzer 30 zugeführt oder
eingespritzt wird, als Folge der Erfassung über eine Rückkopplung zu steuern. Gemäß einer
derartigen Rückkopplungssteuerung
ist es möglich,
den Versatz aufgrund der Interpolationsberechnung des voranstehend
erwähnten
volumetrischen Wirkungsgrads durch den Rückkopplungskompensationskoeffizienten
Kfb zu einem gewissen Grad zu kompensieren. Wenn jedoch der Versatz
(Offset) zu groß wird,
ist es unmöglich,
den Versatz durch den Rückkopplungskompensationskoeffizienten
Kfb zu kompensieren. Da der Rückkopplungskompensationskoeffizient
Kfb nicht nur zum Kompensieren des Versatzes aufgrund der Interpolationsberechnung
verwendet wird, wird bevorzugt, den Versatz aufgrund der Interpolationsberechnung
innerhalb ungefähr
eines Viertels des Kompensationsbereichs durch den Rückkopplungskompensationskoeffizienten
Kfb zu halten. Da der Kompensationsbereich des Rückkopplungskompensationskoeffizienten
Kfb gewöhnlicherweise
ungefähr
20 bis 30% ist, wird bevorzugt, den Offset (Versatz) der Kompensationsberechnung
innerhalb von ± 5
bis ± 7%
zuzulassen.
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Die Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkte
VT1 bis VT3 in den Kurven (1) bis (3) des volumetrischen
Wirkungsgrads EV der 5, die voranstehend beschrieben
wurden, sind die Maximumpunkte, an denen der Versatz (die Abweichung)
5% bis 7% für
den Fall übersteigen,
dass die Kurven (1) bis (3) des volumetrischen
Wirkungsgrads EV durch die Linien approximiert werden, die beide
Enden VT0 und VT4 miteinander verbinden. Durch erneutes Approximieren
der Werte um die Maximumpunkte des Versatzes herum ist es möglich, den
neuen Versatz auf weniger als oder gleich zu dem Bereich von 5 bis 7%
zu unterdrücken.
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Da
auch die Kraftstoffzuführung
durch die Ein-/Aus-Steuerung des Einspritzers 30 ausgeführt wird,
wird der Ausgangswert der ECU für
eine Einspritzersteuerung eine Einspritzeransteuerzeit Tinj, die
wie folgt ausgedrückt
wird: Tinj = Kinj·Qinjwobei Kinj ein Umwandlungskoeffizient
[ms/mcc] zum Umwandeln einer Ausgangsmenge Qinj des Einspritzers 30 in
die entsprechende Ansteuerzeit Tinj ist.
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Die
Kraftstoffeinspritzmenge-Steuereinrichtung 100D steuert
den Einspritzer 30 nur für eine Periode der Einspritzeransteuerzeit
Tinj an, so dass der Einspritzer 30 die berechnete Kraftstoffmenge
Qinj in den Ansaugkanal 15 jedes Zylinders zu einer Steuerzeit
einspritzt, die von einem Ausgangssignal SGT des Kurbelwinkelsensors 6 erhalten
wird.
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Überdies
ist in der vorangehenden Erläuterung
der Kraftstoffsteuerparameter der volumetrische Wirkungsgrad, aber
anstelle des volumetrischen Wirkungsgrads ist es möglich, den
Kraftstoffsteuerparameter, die Kraftstoffeinspritzmenge oder die
Einspritzeransteuerzeit oder dgl., die so erhalten werden, zu verwenden.
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Ausführungsform 2
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In
der Ausführungsform
1 wird die vorliegende Erfindung auf den Fall angewendet, bei dem
die Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dem volumetrischen Wirkungsgrad
berechnet wird. Jedoch wird in der Ausführungsform 2 die vorliegende
Erfindung auf den Fall angewendet, wo die Zündsteuerzeit der Brennkraftmaschine
berechnet wird. In diesem Fall ermittelt die ECU200 einen Zielzündperiode
T für jeden
Zylinder als den Zündsteuerzeit-Steuerparameter
auf Grundlage der Maschinendrehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pb zum
optimalen Steuern der Zündsteuerzeit
der Zündkerze 9,
die für
jeden Zylinder vorgesehen ist, während
die Maschinenbetriebsbedingung berücksichtigt wird.
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6 ist
ein Blockschaltbild, das eine Funktion der ECU 200 der
Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung gemäss der zweiten Ausführungsform zeigt.
Wie in 6 gezeigt, umfasst die ECU 200 einen
Verschiebebetragdetektor 200A zum Erfassen eines Verschiebebetrags
des Drehwinkels oder der Phase der Nockenwelle 19 relativ
zu der Kurbelwelle 5 durch eine Drehphasen-Steuereinrichtung
von dem Ausgangssignal SGT des Kurbelwinkelsensors 6 und dem
Ausgangssignal SGC des Nockensensors 24, einen Speicher 200B zum
Speichern einer Zündperiode
T, die als ein Zündsteuerzeit-Steuerparameter für jede einer
Vielzahl von Verschiebebeträgen
(eine Vielzahl von Einlassventil-Steuerzeiten VT0 bis VT4) verwendet
werden, als eine Vielzahl von Daten, die vorher auf Grundlage des
Ansaugdrucks Pb und der Maschinendrehzahl Ne erhalten werden, einen
Kompensator 200C zum Berechnen der Steuerdaten auf Grundlage
der Vielzahl von Daten der Zündsteuerzeit T,
die in dem Speicher 200B gespeichert sind, der Maschinendrehzahl
Ne und dem Ansaugdruck Pb und zum Kompensieren der berechneten Daten
auf Grundlage des Erfassungswerts des Verschiebebetragdetektors 200A und
einer Zündzeitsteuerungseinrichtung 200C zum
Steuern der Zündperiode
jedes Zylinders der Brennkraftmaschine auf Grundlage der kompensierten
Daten der Zündsteuerzeit
T.
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Die
Zündsteuerzeit
T als der Zündzeitsteuerungsparameter
weist einen Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt
auf, an dem die Änderung
in der Änderungsrate
des Zündwinkels
oder der Steuerzeit relativ zu dem Änderungsbetrag der Einlassventil-Öffnungssteuerzeit maximal wird.
Die Daten der Zündsteuerzeit
T werden vorher für
eine Vielzahl von diskreten Verschiebebeträgen der Ventilsteuerzeit (d.h.
der Einlassventil-Öffnungssteuerzeit)
nahe zu dem Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt ermittelt.
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Ferner
ist die ECU 200 mit einem Überlappungsbetrag 200E zum
Berechnen eines Überlappungsbetrags
der Einlass-/Auslassventile
auf Grundlage des Erfassungswerts des Verschiebebetragdetektors 200A versehen.
Wenigstens in einem Bereich, wo der Überlappungsbetrag groß ist, wird
der Zündsteuerzeit-Steuerparameter
auf einen Wert zum weiteren Vorrücken
der Zündsteuerzeit
als den anderen Bereichen eingestellt.
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7 zeigt
ein Zündsteuerzeit-Kennfeld
gemäß der zweiten
Ausführungsform.
Diese Ausführungsform
stellt den Zusammenhang zwischen der Maschinendrehzahl, dem Ansaugdruck
und der Zündsteuerzeit
in irgendeiner Ventilöffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
dar.
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In 7 können die
folgenden Parameter durch Experimente erhalten werden. Insbesondere sind
N1 bis Nm m Maschinendrehzahlen Ne, P1 bis Pn sind n Ansaugdrucke
Pb (mmHg), T11 bis Tmn sind m·n
Zündsteuerzeiten,
Tij ist eine optimale Referenzzündsteuerzeit
(d.h. ein Kurbelwinkel basierend auf dem oberen Todpunkt bei dem
Kompressionshub), wenn die Maschinendrehzahl Ne Ni und der Ansaugdruck
Pb Pj ist.
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8 zeigt
Zündsteuerzeit-Kennfelder,
die für
drei Ventilöffnungs-/Schliessungs-Steuerzeiten VT1,
VT2 bzw. VT3 erstellt sind. Diese Kennfelder werden in dem Speicher 200B gespeichert.
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9 zeigt
einen Zusammenhang zwischen der optimalen Zündsteuerzeit und der Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit für den Fall, dass
die Maschinendrehzahl Ne und der Ansaugdruck Pb konstant gehalten
werden. Die Kurve (1) bezeichnet die Zündsteuerzeit über der
Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
bei einer niedrigen Maschinendrehzahl und einem niedrigen Ansaugdruck;
die Kurve (2) stellt die Zündsteuerzeit über der
Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
bei einer mittleren Maschinendrehzahl und einem mittleren Ansaugdruck
dar; und eine Kurve (3) stellt die Zündsteuerzeit über der
Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
bei einer hohen Maschinendrehzahl bzw. bei einem hohen Ansaugdruck dar.
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Auch
in der zweiten Ausführungsform
ermittelt der Kompensator 200C eine optimale Zündsteuerzeit
T in irgendeiner Einlassventil-Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
VT in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform gemäß der Interpolationsberechnung
aus zwei Zündsteuerzeit-Kennfeldern
in den Einlassventil-Öffnungs-/Steuerzeiten
in der Nähe
der optimalen Zündsteuerzeit
T auf der zurückverlegten
linken Seite bzw. der vorgerückten
linken Seite. Das spezifische Berechnungsverfahren dieser Zündsteuerzeit
T ist exakt das gleiche wie bei dem Berechnungsverfahren des volumetrischen
Wirkungsgrads gemäss
der ersten Ausführungsform.
Insbesondere wird der volumetrische Wirkungsgrad EV der ersten Ausführungsform
lediglich durch die Zündsteuerzeit
T ersetzt. Deshalb wird die ausführliche
Erläuterung
davon weggelassen.
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Dann
ermittelt die Zündsteuerzeit-Steuereinrichtung 200D eine
Ziel-Zündsteuerzeit
adv aus einer Zielbasis-Zündsteuerzeit
b und einem verschiedenen Steuerkompensationsterm etc auf Grundlage
der so ermittelten Zündsteuerzeit
T, wie nachstehend angegeben: adv = b + etcwobei
der Kompensationsterm etc einen zurückverlegten Winkel der Zündsteuerzeit
zum Verhindern der Erzeugung eines Klopfvorgangs beim Starten des Fahrzeugs,
einen vorverlegten Winkel oder einen zurückverlegten Winkel zum Vorrücken oder
Zurückverlegen
der Ziel-Zündsteuerzeit
im Ansprechen auf die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, einen anderen zurückverlegten
Winkel zum Verhindern der Erzeugung eines Klopfvorgangs, der wahrscheinlich
in Abhängigkeit
von dem Betrag der Ansaugluft auftritt, und so weiter umfasst.
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Die
Zündsteuerzeit-Steuereinrichtung 200D erzeugt
eine Hochspannung mit dem Zünder 11 zu der
so berechneten Ziel-Steuerzeit
adv, die an die Zündkerze 9 jedes
Zylinders über
den Verteiler 10 angelegt wird, um einen Funken zu erzeugen,
wodurch das Luft/Kraftstoff-Gemisch, das von dem Einspritzer 30 an
die Verbrennungskammer 8 jedes Zylinders über die
Einlassöffnung
während
der Öffnungsperiode
des Einlassventils 17 geführt wird, gezündet wird.
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Überdies
ist in der vorangehenden Erläuterung
die Zündsteuerzeit
T als der Zündsteuerzeit-Steuerparameter
der Kurbelwinkel, der gemessen wird, wobei der obere Totpunkt des
Kompressionshubs eine Referenzposition ist. Jedoch ist es anstelle
des Kurbelwinkels möglich,
für den
Zündsteuerzeit- Steuerparameter die
Zündsteuerzeit
zu verwenden, die mit der Zeit von der Referenzposition dargestellt
wird.
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Ferner
wird in den voranstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen
der Steuermechanismus des Hydraulikantrieb-Typs (hydraulisch betrieben)
für die
variable Ventilszeitsteuerungseinrichtung verwendet. Es ist jedoch
möglich, einen
Steuermechanismus eines elektrischen Typs oder eines mechanischen
Typs zu verwenden. Wenn es möglich
ist, dem Drehwinkel oder die Phase zwischen der Nockenwelle und
dem Kurbelwinkel zu ändern,
kann irgendein Typ von Mechanismus für die Implementierung der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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Wie
voranstehend beschrieben, wird gemäss einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zum variablen
Steuern einer Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
eines Einlassventils und eines Auslassventils der Brennkraftmaschine
im Ansprechen auf eine Maschinenbetriebsbedingung bereitgestellt. Die
Vorrichtung umfasst: einen Speicher zum Speichern eines Kraftstoffsteuerparameters
als eine Vielzahl von Daten, die auf Grundlage des Ansaugdrucks und
einer Drehzahl der Brennkraftmaschine voreingestellt sind; ein Ventilöffnungs-Schliessungselement,
das auf einer Nockenwelle vorgesehen ist, die betriebsmäßig mit
der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, zum Öffnen/Schließen des
Einlassventils und des Auslassventils synchron zu einer Kurbelwelle;
eine Drehphasen-Steuereinrichtung zum Verschieben einer Drehphase
der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle; und einen Verschiebebetragdetektor
zum Erfassen eines Verschiebebetrags der Drehphase der Nockenwelle
relativ zu der Kurbelwelle verursacht durch die Drehphasen-Steuereinrichtung;
einen Kompensator zum Berechnen von Steuerdaten auf Grundlage des
Ansaugdrucks, der Drehzahl der Maschine und der Vielzahl von Daten des
Kraftstoffsteuerparameters, die in dem Speicher gespeichert sind
und zum Kompensieren der berechneten Daten auf Grundlage des Erfassungsergebnisses
des Verschiebebetragdetektors; und eine Kraftstoffeinspritzmengen-Steuereinrichtung
zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzmenge an jeden Zylinder der Brennkraftmaschine
gemäss
der Daten, bei denen der Kraftstoffsteuerparameter kompensiert worden ist.
Der Kraftstoffsteuerparameter weist einen Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt auf, bei
dem eine Änderung
in der Änderungsrate
des Kraftstoffsteuerungsparameters relativ zu dem Verschiebebetrag
der Nockenwelle maximal ist und die Daten des Kraftstoffsteuerparameters
werden vorher für
jeden Verschiebebetrag im wesentlichen entsprechend zu den Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt
bestimmt.
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Mit
dieser Konstruktion ist es möglich,
exakt den Kraftstoffsteuerparameter zu erhalten, der dem Verschiebebetrag
der Nockenwelle entspricht, selbst wenn die Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
des Ventils oder des Einlassventils verändert wird, so dass die Kraftstoffeinspritzmenge
an jedem Zylinder exakt gesteuert werden kann.
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Da
ferner andere Werte des Kraftstoffsteuerparameters als die gespeicherten
Daten über
eine Interpolationsberechnung im Ansprechen auf einen Erfassungswert
des Verschiebebetragdetektors von dem gespeicherten Kraftstoffsteuerparameter
entsprechend zu dem Verschiebebetrag nahe zu dem Erfassungsergebnis
erhalten werden können,
ist es möglich,
die Daten, die in dem Speicher gehalten oder gespeichert werden
sollen, so weit wie möglich zu
verringern.
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Ferner
ist gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine zum variablen Steuern einer Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
eines Einlassventils und eines Auslassventils der Brennkraftmaschine
im Ansprechen auf eine Maschinenbetriebsbedingung vorgesehen. Die
Vorrichtung umfasst: einen Speicher zum Speichern eines Zündsteuerzeit-Steuerparameters
als eine Vielzahl von Daten, die auf Grundlage eines Ansaugdrucks
und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine voreingestellt sind; ein
Ventilöffnungs-/Schließungs-Element, das
auf einer Nockenwelle vorgesehen ist, die betriebsmäßig mit
einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, zum angetriebenen Öffnen/Schließen des
Einlassventils und des Auslassventils synchron zu der Drehung der
Kurbelwelle; eine Drehphasen-Steuereinrichtung
zum Verschieben einer Drehphase der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle;
einen Verschiebebetrag-Detektor zum Erfassen eines Verschiebebetrags
der Drehphase der Nockenwelle, relativ zu der Kurbelwelle, verursacht
durch die Drehphasen-Steuereinrichtung;
einen Kompensator zum Berechnen von Steuerdaten auf Grundlage des
Ansaugdrucks, der Drehzahl der Maschinen und der Vielzahl von Daten
des Zündsteuerzeit-Steuerparameters,
der in dem Speicher gespeichert ist, und zum Kompensieren der berechneten
Daten auf Grundlage des Erfassungswerts des Verschiebebetrag-Detektors
und eine Zündsteuerzeit-Steuereinrichtung
zum Steuern einer Zündsteuerzeit
für jeden
Zylinder der Brennkraftmaschine gemäss der Daten, bei denen der
Zündsteuerzeit-Steuerparameter kompensiert
worden ist. Der Zündsteuerzeit-Steuerparameter weist
einen Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt auf, an
dem eine Änderung
in einer Änderungsrate
des Zündsteuerzeit-Steuerparameters
relativ zu dem Verschiebebetrag der Nockenwelle maximal ist und
die Daten des Zündsteuerzeit-Steuerparameters
werden vorher für jeden
Verschiebebetrag im wesentlichen entsprechend zu dem Änderungsraten-Änderungsmaximumpunkt
bestimmt.
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Mit
dieser Konstruktion ist es möglich,
den Zündsteuerzeit-Steuerparameter entsprechend
zu dem Verschiebebetrag der Nockenwelle exakt zu erhalten, selbst
wenn die Öffnungs-/Schliessungs-Steuerzeit
des Auslassventils oder des Einlassventils verändert wird, so dass die Kraftstoffeinspritzmenge
an jedem Zylinder exakt gesteuert werden kann.
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Da
andere Werte des Zündsteuerzeit-Steuerparameters
als die gespeicherten Daten über
eine Interpolationsberechnung im Ansprechen auf einen Erfassungswert
des Verschiebebetrag-Detektors
von dem Zündsteuerzeit-Steuerparameter,
der entsprechend dem Verschiebebetrag nahe zu dem Erfassungswert
gespeichert ist, erhalten werden, ist es ferner möglich, die
in dem Speicher zu haltenden oder zu speichernden Daten so weit
wie möglich
zu verringern.
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Verschiedene
Einzelheiten der Erfindung können
ohne Abweichen von ihrem Grundgedanken oder ihrem Umfang verändert werden.
Ferner ist die voranstehende Beschreibung der Ausführungsformen
gemäss
der vorliegenden Erfindung nur für
den Zweck einer Illustration vorgesehen und nicht für den Zweck
einer Beschränkung
der Erfindung, wie von den beigefügten Ansprüchen und ihren Äquivalenten definiert.