DE10145160A1 - Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Ein Ventileinstellungssteuersystem zum Beschleunigen der Aktivierung eines katalytischen Konverters in einem Verbrennungsmotor in einem kalten Startbetriebsmodus, wobei die Steuergenauigkeit durch Lernen einer Referenzposition eines Nockenwinkels gesteigert wird. Das System umfasst Stellglieder (15; 16), gekoppelt jeweils an Nockenwellen (15C; 16C), Hydraulikdruckzuführungsmittel (19; 20) zum Antreiben der Stellglieder (15; 16) und eine Steuervorrichtung (21A) zum Steuern des hydraulischen Drucks, der den Stellgliedern (15; 16) in Abhängigkeit von Motorbetriebszuständen zugeführt wird, um die Phasen der Nockenwellen (15C, 16C) bezüglich einer Kurbelwelle (13C) zu ändern. Die Steuervorrichtung (21A) ist derart gestaltet, um eine Ventileinstellung in eine vorgeschobenste Position oder alternativ in eine verzögertste Position in einem Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands zum Zweck des Lernens einer Referenzposition einzustellen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Ventileinstellungssteuervorrichtung oder -system für einen Verbrennungsmotor, wobei das System zum Steuern der Betriebszeiteinstellungen von Ansaugventilen und Auslassventilen des Motors in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen oder -modi gestaltet ist. Insbesondere befasst sich die vorliegende Erfindung mit einem Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor, wobei das System gestaltet ist zum Beschleunigen oder Befördern des Temperaturanstiegs eines katalytischen Konverters, angeordnet in einem Auspuffrohr des Motors in einem Leerlaufbetriebsmodus im kalten Zustand, während des Lernens eines Referenz- (oder Standard-)Nockenwinkels zum Verhindern oder Unterdrücken des Auftretens von Änderungen in der Motordrehzahl (Umdrehungen pro Minute) genauso wie im Ereignis der Motorblockierung (Abwürgen des Motors) durch Stabilisierung des Motorsteuerungsleistungsverhaltens in einem Leerlaufbetriebsmodus im warmen Zustand und Sicherstellen einer beträchtlichen Verringerung von schädlichen Komponenten, die im vom Motor ausgestoßenen Abgas enthalten sind.

Beschreibung des Standes der Technik

In den letzten Jahren wurden auf dem industriellen Gebiet von Verbrennungsmotoren für Motorfahrzeuge und andere die gesetzlichen Verordnungen für die Emission von schädlichen Substanzen oder Komponenten, enthalten im vom Motor des Motorfahrzeugs, Automobils oder ähnlichen in die Atmosphäre ausgestoßenen Abgas, vom Standpunkt des Umweltschutzes immer strenger. Unter diesen Umständen gibt es eine große Nachfrage zur Verringerung der Emission von schädlichen Substanzen oder Komponenten, die im Abgas enthalten sind, welches vom Verbrennungsmotor ausgestoßen wird.

Im allgemeinen wurden vordem zwei Arten von Verfahren zum Verringern der schädlichen Abgaskomponenten angenommen. Ein Verfahren zielt auf die Verringerung des schädlichen Gases, welches direkt vom Verbrennungsmotor ausgestoßen wird (hierin künftig auch einfach als der Motor bezeichnet). Das andere Verfahren zielt auf die Verringerung der schädlichen Komponenten durch eine Nachbehandlung des Motorabgases mittels eines katalytischen Konverters (hierin künftig auch einfach als Katalysator bezeichnet), installiert in einem Auspuffrohr des Motors an einer Zwischenposition.

Wie in der Technik gut bekannt ist, ist in im oben erwähnten katalytischen Konverter die Reaktion des Umwandelns der schädlichen Gaskomponenten in unschädliche nur schwer möglich oder wird als unmöglich dargestellt, wenn nicht die Temperatur des Katalysators einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Folglich ist es eine wichtige Anforderung, die Temperatur des Katalysators sogar dann schnell zu erhöhen oder anzuheben, wenn sich der Verbrennungsmotor beispielsweise im Vorgang der Startoperation in einem kalten Zustand befindet (d. h. im Zustand einer niedrigen Temperatur).

In den letzten Jahren wurden im Bemühen, die Motorausgangsleistung zu steigern und gleichzeitig die schädliche Abgase zu verringern und das Kraftstoffkostenleistungsverhalten zu verbessern, ein Ventileinstellungssteuersystem entwickelt und zunehmend angenommen, welches fähig ist, Ventileinstellungen für Ansaug-/Abgasventile der Motorzylinder in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors zu ändern oder umzuwandeln.

Konkreter noch wird im konventionellen Ventileinstellungsteuersystem, wie es bisher bekannt ist, eine Stellgliedvorrichtung vorgesehen zum Ändern oder Modifizieren der Winkellage (relative Phase) der Nockenwellen bezüglich der Kurbelwelle des Motors vorgesehen, worin die Referenz- oder Standardlage der Stellgliedvorrichtung gespeichert wird durch Ermitteln der Winkellage der Kurbelwelle und der relativen Positionen oder Phasen der Nockenwellen bezüglich der Nockenwelle, um dadurch die Winkellage(n) oder Phase(n) der Nockenwelle(n) in Abhängigkeit der Betriebszustände des Motors zu steuern.

Er wird ferner ein Verriegelungsmechanismus in Verbindung mit der Stellgliedvorrichtung bereitgestellt, wobei der Mechanismus gestaltet ist, in einer Zwischen- oder Mittellage zwischen der vorgeschobensten Winkellage und der am meisten zurückgebliebenen Winkellage zu wirken, so dass die Stellgliedvorrichtung mit dem Verriegelungsmechanismus beim Starten des Motorbetriebs eingreifen kann, während sie es ermöglicht, die Ventileinstellungssteuerung in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors, nachdem er gestartet wurde, durchzuführen.

Spezieller noch wird eine elektronische Steuereinheit (hierin zukünftig auch abgekürzt als ECU bezeichnet) bereitgestellt, welche als ein Steuermittel dient und so gestaltet ist, um die Rotationsphase oder -lage (Winkellage) der Nockenwelle zum Steuern der Ventileinstellung zu ermitteln und um dadurch die Phasendifferenz bezogen auf die Referenz oder Standardrotationslage der Nockenwelle zu lernen, während sie mechanisch die Tendenz der Rotationsphase zur Schwankung reguliert.

Das oben erwähnte Ventileinstellungssteuersystem umfasst einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (abgekürzt auch als der VVT-Mechanismus bezeichnet), welcher einen Flügel umfasst, der drehbar angeordnet ist in einem Gehäuse zum Ändern der Phasen- oder Winkellage der Nockenwelle, welche das Ansaugventil oder das Auslassventil antreibt. Im Zusammenhang damit wird die Beschreibung der Flügelanordnung später detailliert erfolgen.

An dieser Stelle sollte jedoch erwähnt werden, dass im Betriebsmodus des Motorstarts der Flügel des variablen Ventileinstellungsmechanismus im wesentlichen in einer Mittellage gehalten wird (dem Start entsprechende Lage) zum Regulieren der relativen Drehbewegung oder Winkelverschiebung der Nockenwelle bezüglich der Kurbelwelle und zum Freigeben der Regulierung nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeit nach dem Start des Motorbetriebs.

Das Ventileinstellungssteuersystem dieses Typs ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 324613/1997 (JP-A-9-324613) offengelegt.

Für ein besseres Verständnis des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Konzepts erfolgt zunächst eine etwas detailliertere Beschreibung eines bisher bekannten oder konventionellen Ventileinstellungssteuersystems für einen Verbrennungsmotor. Fig. 6 ist ein funktionelles Blockdiagramm, welches allgemein und schematisch eine Konfiguration eines konventionellen Ventileinstellsteuersystems für einen Verbrennungsmotor zeigt, offengelegt in der oben erwähnten Veröffentlichung gemeinsam mit einigen peripheren Bestandteilen des Motors.

Unter Bezug auf Fig. 6 wird die Ansaugluft, angesaugt durch ein Ansaugrohr 4, in (einer) Verbrennungskammer(n), definiert innerhalb des (der) Zylinder(s) des Motors 1 auf dem Wege über einen Luftfilter 2 gefüllt. Ein Luftstromsensor 3 ist im Ansaugrohr 4 an einer Position stromabwärts vom Luftfilter 2 angeordnet.

Der Luftfilter 2 ist zum Reinigen der Ansaugluft gestaltet, die in die Verbrennungskammer(n) eingespeist wird, welche innerhalb des (der) Motorzylinder(s) definiert sind (ist). Der Luftstromsensor 3 ist gestaltet, die Menge oder den Durchsatz der Ansaugluft zu messen.

Ferner sind im Ansaugrohr 4 installiert ein Drosselventil 5, ein Leerlaufsteuerventil (abgekürzt auch einfach als ISCV bezeichnet) 6 und ein Kraftstoffinjektor 7.

Das Drosselventil 5 ist gestaltet, die Ansaugluftmenge zu justieren oder regulieren (d. h. die Menge oder den Durchsatz der Ansaugluft), die durch das Ansaugrohr 4 strömt, um dadurch die Ausgangsleistung oder das Moment des Motors 1 zu steuern. Das Leerlaufsteuerventil 6 ist gestaltet, den Strom der Ansaugluft zu justieren oder zu regulieren, der das Drosselventil 5 umgeht, um dadurch die Steuerung der Motordrehzahl (Umdrehungen pro Minute, U/min. rpm) im Leerlaufbetriebszustand zu bewerkstelligen. Ferner ist der Kraftstoffinjektor 7 gestaltet, eine Menge von Kraftstoff, welches sich nach dem Durchsatz der Ansaugluft richtet, in das Ansaugrohr 4 zu injizieren.

Zusätzlich ist innerhalb der Verbrennungskammer des Motorzylinders 1 eine Zündkerze 8 vorgesehen, die gestaltet ist, eine Funkentladung zu erzeugen zum Triggern der Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs, das in die Verbrennungskammer eingefüllt wird, definiert innerhalb des Zylinders. Die Zündkerze 8 ist elektrisch mit einer Zündspule 9 verbunden, welche elektrische Energie mit hoher Spannung der Zündkerze 8 zuführt.

Ein Auspuffrohr 10 ist vorgesehen zum Ausstoßen von Abgas, welches aus der Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs innerhalb des Motorzylinders herrührt. Ein O₂-Sensor 11 und ein katalytischer Konverter 12 sind im Auspuffrohr 10 angeordnet. Der O₂-Sensor 11 dient zum Ermitteln des Inhalts von restlichem Sauerstoff, der im Abgas enthalten ist.

Der katalytische Konverter (oder Katalysator) 12 ist aus einem an sich bekannten Dreiwegekatalysator aufgebaut und dient zum gleichzeitigen Eliminieren von Schadgaskomponenten wie etwa HC (Kohlenwasserstoff), CO (Kohlenmonoxid) und No_x (Stickstoffoxide), die im Abgas enthalten sind.

Eine Sensorscheibe 13, gestaltet zum Ermitteln des Kurbelwinkels, ist auf einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors angebracht, um sich damit mit zudrehen. Die Sensorscheibe 13 ist mit einem Ansatz (nicht gezeigt) auf einem vorbestimmten Kurbelwinkel in der äußeren Peripherie der Scheibe versehen.

Ein Kurbelwinkelsensor 14 ist auf einer der äußeren Peripherie der Sensorscheibe 13 genau entgegengesetzten Position installiert, um die Winkellage der Kurbelwelle im Zusammenspiel mit der Sensorscheibe 13 zu ermitteln. Somit kann der Kurbelwinkelsensor 14 ein elektrisches Signal erzeugen, das den Kurbelwinkel (d. h., das impulsförmige Kurbelwinkelsignal) jedes mal anzeigt, wenn der Ansatz der Sensorscheibe 13 den Kurbelwinkelsensor 14 passiert. Auf diesem Wege kann die Umlaufposition oder Winkellage (d. h. Kurbelwinkel) der Kurbelwelle ermittelt werden.

Der Motor 1 ist mit Ansaug- und Auslassventilen ausgerüstet. Die Zeiteinstellung, zu der das Ansaugrohr 4 und das Abgasrohr 10 in gegenseitige Verbindung gebracht werden, wird durch die Ansaug- und Ausstoßventile bestimmt. Andererseits werden die Zeiteinstellungen zum Ansteuern der Ansaug- und Ausstoßventile durch die Nockenwellen bestimmt, welche sich mit einer Geschwindigkeit drehen, die gleich der Hälfte der der Kurbelwelle ist. Dies wird später beschrieben.

Die Stellglieder 15 und 16 sind für den Zweck vorgesehen, die Nockenphasen einstellbar zu ändern. Mit anderen Worten, werden die Zeiteinstellungen zum Ansteuern oder Betätigen der Ansaug- und Ausstoßventile individuell durch diese Stellglieder 15 bzw. 16 geändert.

Konkreter umfasst jedes der Stellglieder 15 und 16 aus eine Verzögerungshydraulikkammer und eine Vorschubhydraulikkammer, die voneinander getrennt sind, wie später beschrieben wird, zum entsprechenden Ändern der Rotations- oder Winkellage (Phasen) der Nockenwellen 15C und 16C in Bezug auf die Kurbelwelle.

Die Nockenwinkelsensoren 17 und 18 sind an zur äußeren Peripherie der Nockenwinkelbestimmungssensorscheiben (nicht gezeigt) genau entgegengesetzten Positionen mit dem Ziel angeordnet, die Winkellagen der Nocken (d. h. Nockenwinkel oder Phasen) im Zusammenspiel mit den verbundenen Sensorscheiben festzustellen. Spezieller ist jeder der Nockenwinkelsensoren 17 und 18 gestaltet, ein Impulssignal zu erzeugen, das den Nockenwinkel (d. h. das Nockenwinkelsignal) in Reaktion auf einen Ansatz anzeigt, der in der äußeren Peripherie der verbundenen Nockenwinkelbestimmungssensorscheibe in einer ähnlichen Weise ausgebildet ist, wie der zuvor beschriebene Kurbelwellensensor 14. Auf diesem Wege ist es möglich, die Nockenwinkel (oder Nockenphasen) und hieraus die Winkellagen der Nockenwellen zu bestimmen.

Ölsteuerventile (abgekürzt auch als die OCV bezeichnet) 19 und 20 bilden im Zusammenspiel mit Ölpumpen (nicht gezeigt) hydraulische Druckversorgungseinheiten und dienen zum Steuern oder Regulieren des hydraulischen Drucks, der den individuellen Stellgliedern 15 und 16 zum Steuern der Nockenphasen zugeführt wird. Nebenbei ist die Ölpumpe gestaltet, Öl mit einem vorbestimmten hydraulischen Druck einzuspeisen.

Eine elektronische Steuereinheit (auch einfach als die ECU bezeichnet) 21, die aus einem Mikrocomputer oder Mikroprozessor gebildet werden kann, dient als ein Steuermittel zum Durchführen der Gesamtsteuerung des Verbrennungsmotorsystems. Somit ist die ECU 21 verantwortlich sowohl für die Steuerung der Kraftstoffinjektoren 7 und der Zündkerzen 8 als auch der Winkellagen oder Rotationsphasen der Nockenwellen 15C und 16C in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen, die durch die verschiedenen Sensoren wie etwa den Luftstromsensor 3, den O₂-Sensor 11, den Kurbelwinkelsensor 14 und die Nockenwinkelsensoren 17 und 18 erfasst werden.

Ferner ist in Verbindung mit dem Drosselventil 5 ein Drosselpositionssensor (in der Figur nicht gezeigt) zum Erfassen des Drosselöffnungsgrads vorgesehen. Außerdem ist ein Wassertemperatursensor für das Erfassen der Temperatur des Motorkühlwassers vorgesehen. Der Drosselöffnungsgrad und die Kühlwassertemperatur werden gemäß Erfassung ebenfalls der ECU 21 als die Information zugeführt, die den Betriebszustand des Motors 1 ähnlich wie die oben erwähnte verschiedene Sensorinformationen anzeigt.

Als nächstes erfolgt die Beschreibung des konventionellen Motorsteuerbetriebs, durchgeführt durch das in Fig. 6 gezeigte Ventileinstellungssteuersystem des Standes der Technik. An erster Stelle misst der Luftstromsensor 3 die den Motor 1 zugeführte Luftmenge (Durchsatz der Ansaugluft), wobei der Ausgang des Luftstromsensors 3 der ECU 21 als eine der Erfassungsinformationen zugeführt wird, die den Betriebszustand des Motors anzeigt.

Die elektronische Steuereinheit oder ECU 21 bestimmt arithmetisch die Kraftstoffeinspritzmenge, welche sich nach der Luftmenge gemäß Messung richtet, um dadurch entsprechend den Kraftstoffinjektor 7 anzusteuern oder zu betätigen. Gleichzeitig steuert die ECU 21 sowohl die Zeitdauer der elektrischen Erregung der Zündspule 18 wie auch die Zeiteinstellung deren Unterbrechung, um dadurch die Zündkerze 8 zu veranlassen, eine Funkentladung zu einer richtigen Zeiteinstellung zum Zünden oder Aktivieren des Luftkraftstoffgemischs zu erzeugen, mit dem die Verbrennungskammer beschickt wurde, die innerhalb des Motorzylinders definiert ist.

Andererseits dient das Drosselventil 5 zum Justieren oder Regulieren der Menge der dem Motor zugeführten Anzugsluft mit dem Ziel, das Ausgangsmoment oder die Leistung, welche durch den Motor 1 erzeugt wird, dementsprechend zu steuern. Das Abgas, das aus der Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs innerhalb des Zylinders des Motors 1 resultiert, wird durch das Auspuffrohr 10 ausgestoßen.

In diesem Fall wandelt der katalytische Konverter 12, der im Auspuffrohr 10 an einer Zwischenposition angeordnet ist, die schädlichen Komponenten, die im Abgas enthalten sind, wie etwa Kohlenwasserstoff (HC) (nicht verbranntes Gas), Kohlenmonoxid (CO) und Stickstoffoxide (No_x) in unschädliches Kohlendioxid und Wasser (H₂O) um. Auf diese Weise wird das hinterher in die Atmosphäre auszustoßende Motorabgas gereinigt.

Um eine maximale Reinigungseffizienz des katalytischen Dreiwegekonverters 12 verfügbar zu machen, wird der O₂-Sensor 11 in Verbindung mit dem Auspuffrohr 10 zum Erfassen der Menge des restlichen Sauerstoffs, der im Abgas enthalten ist, installiert. Das Ausgangssignal des O₂-Sensors 11 wird in die elektronische Steuereinheit oder ECU 21 eingegeben, welche darauf durch Regulieren der durch den Kraftstoffinjektor 7 eingespritzten Kraftstoffmenge über eine Rückkopplungsschleife reagiert, so dass für das Luftkraftstoffgemisch, welches sich der Verbrennung zu unterziehen hat, das stöchiometrische Verhältnis angenommen werden kann.

Zudem steuert die ECU 21 die Stellglieder 15 und 16 (welche Teile des variablen Ventileinstellungsmechanismus bilden) in Abhängigkeit vom Motorbetriebszustand zum variablen oder regelbaren Regulieren der Zeiteinstellungen, zu denen die Ansaug- und Abgasventile angesteuert oder betätigt werden müssen.

Im folgenden wird unter Bezug auf die Fig. 7-14 eine konkrete Beschreibung des Phasenwinkelsteuerbetriebs vorgenommen, der für die Nockenwellen 15c und 16c durch das konventionelle Ventileinstellungssteuersystem des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.

Nebenbei sollte erwähnt werden, dass im Fall des konventionellen Verbrennungsmotors vom festen Ventileinstellungstyp (nicht gezeigt) das Moment der Kurbelwelle auf die Nockenwellen mittels Synchronriemen (Steuerketten) übertragen wird, wobei die Übertragungsmechanismen Riemenscheiben und Kettenradzähne umfassen, die operativ an die Nockenwellen gekoppelt sind, welche mit den entsprechenden Riemenscheiben gleich schnell rotieren.

Im Gegensatz dazu sind im Fall des Verbrennungsmotors, der mit dem in Fig. 6 gezeigten variablen Ventileinstellungsmechanismus ausgerüstet ist, anstelle der oben erwähnten Riemenscheiben und Kettenradzähne die Stellglieder 15 und 16 vorgesehen, welche gestaltet sind, die relativen Phasenlagen zwischen den Nockenwellen und der Kurbelwelle zu ändern.

Fig. 7 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehungen zwischen dem Kurbelwinkel [CA] und dem Ventilhub [mm], was den Grad der Ventilöffnung (hierin im nachhinein auch als Ventilöffnungsgrad bezeichnet) anzeigt. In der Figur wird der obere Totpunkt im Kompressionshub des Zylinders durch das Referenzsymbol TDC bezeichnet.

In Fig. 7 stellt eine einfach punktierte unterbrochene Kurvenlinie die Änderung des Ventilhubs dar, wenn die Ventilbetriebszeiteinstellung in eine verzögertste, mechanisch abgegrenzte Lage verschoben wird, eine unterbrochene Kurvenlinie stellt die Änderung des Ventilhubs dar, wenn die Ventilbetriebszeiteinstellung in eine vorgeschobenste mechanisch abgetrennte Lage verschoben wird, und eine durchgehende Kurvenlinie stellt die Änderung des Ventilhubs in einem Sperrzustand dar, in dem die Ventilbetriebszeiteinstellung weder verzögert noch vorgeschoben ist, sondern durch einen Verriegelungsmechanismus gesperrt ist, der im folgenden beschrieben wird.

Unter Bezug auf Fig. 7 ist festzuhalten, dass die Scheitelposition des Ventilhubs auf der Verzögerungsseite (in der Figur rechter Hand zu sehen) hinsichtlich des oberen Totpunkts (TDC) der voll geöffneten Stellung des Ansaugventils entspricht, während die Scheitelposition des Ventilhubs auf der Vorschubseite (in der Figur linker Hand zu sehen) der voll geöffneten Position des Auslassventils entspricht.

Entsprechend stellt der Unterschied im Kurbelwinkel zwischen den Scheiteln auf der Verzögerungsseite und der Vorschubseite (d. h. der Unterschied zwischen der einfach punktierten Kurvenlinie und der unterbrochenen Kurvenlinie) den Bereich dar, innerhalb dessen die Ventilbetriebszeiteinstellung geändert werden kann (d. h. der für die Ventilbetriebseinstellung variable Bereich). Anders gesagt, kann die Ventilbetriebseinstellung oder kurz Ventileinstellung geändert oder variiert werden innerhalb des Kurbelwinkelbereichs, der zwischen der unterbrochenen Kurvenlinie und der einfach punktierten Kurvenlinie in jeder der Ansaug- bzw. Auslassoperationen definiert ist.

Fig. 8 ist eine Zeittafel zur Erläuterung der Zeiteinstellung oder Phasenrelationen zwischen dem Ausgangsimpulssignal des Kurbelwinkelsensors 14 auf der einen Seite und dem des Nockenwinkelsensors 17 oder 18 auf der anderen Seite. Spezieller werden in Fig. 8 die Ausgangsimpulssignale der Nockenwinkelsensoren 17 oder 18 gezeigt, wenn die Ventileinstellung am verzögertsten bzw. am vorgeschobensten sind, bezogen auf das Ausgangsimpulssignal des Kurbelwinkelsensors 14.

In diesem Zusammenhang sollte hinzugefügt werden, dass die Phasenlage des Ausgangssignals des Nockenwinkelsensors 17 oder 18 bezüglich des Ausgangsimpulssignals des Kurbelwinkelsensors 14 (d. h. der Kurbelwinkellage) in Abhängigkeit von den Positionen, in denen der Nockenwinkelsensor 17; 18 befestigt ist, anders wird.

An dieser Stelle sollte ferner erwähnt werden, dass das Verzögern der Ventileinstellung (Ventilbetriebseinstellung) bedeutet, dass die Ventilöffnungsstarteinstellungen von sowohl dem Ansaug- als auch dem Auslassventil verzögert oder aufgeschoben sind bezüglich des (oder in Bezug auf den) Kurbelwinkel(s), während das Vorschieben der Ventileinstellung bedeutet, dass die Ventilöffnungsstarteinstellungen sowohl des Ansaug- als auch des Auslassventils bezüglich des Kurbelwinkels vorgeschoben werden.

Die Öffnungsstartzeiteinstellungen für das Ansaugventil und die Auslassventile können mit Hilfe der Stellglieder 15 und 16 geändert oder modifiziert werden, welche Teile des variablen Ventileinstellungsmechanismus bilden, um dadurch derart gesteuert zu werden, um eine vorgegebene verzögerte oder vorgeschobene Lage innerhalb des einstellbaren oder variablen Ventileinstellungsbereichs anzunehmen, der zuvor in Bezug auf Fig. 7 erwähnt wurde.

Die Fig. 9-11 sind perspektivische Ansichten, die schematisch eine interne Struktur der Stellglieder 15 und 16 zeigen, welche im wesentlichen identisch zu einander implementiert werden können. Spezieller zeigen Fig. 9 das Stellglied (15; 16) in einem Zustand, in dem die Nockenphase in die verzögertste Position eingestellt ist (entsprechend dem Zustand, angezeigt durch die einfach punktierte Kurvenlinie in Fig. 7), Fig. 10 das Stellglied in dem Zustand, in dem die Nockenphase in die gesperrte oder Verriegelungsposition eingestellt ist (entsprechend dem Zustand, der in Fig. 7 durch die durchgehende Kurvenlinie angezeigt wird), und Fig. 11 das Stellglied in dem Zustand, in dem die Nockenphase in die vorgeschobenste Position eingestellt ist (entsprechend dem Zustand, der in Fig. 7 durch die unterbrochene Kurvenlinie angezeigt wird).

Unter Bezug auf die Fig. 9, 10 und 11 umfasst jedes der Stellglieder 15 und 16 ein Gehäuse 151, welches in der durch einen Pfeil angezeigten Richtung drehbar ist, einen Flügelaufbau 152, welcher sich gemeinsam mit dem Gehäuse 151 drehen kann, eine Verzögerungshydraulikkammer 153 und eine Vorschubhydraulikkammer 154, welche beide intern durch das Gehäuse 151 begrenzt sind, einen Sperrbolzen 155 und eine Feder 156, welche innerhalb des Gehäuses 151 vorgesehen sind, und eine Sperrvertiefung 157, die im Flügelaufbau 152 ausgebildet ist.

Leistung oder Moment werden von der Kurbelwelle zum Gehäuse 151 über das Medium einer Riemen-/Riemenscheibenübertragung (nicht gezeigt) mit einer Drehzahl übertragen, die um einen Faktor 0,5 verringert wird.

Die Veränderung der Position (Phasenposition) des Flügelaufbaus 152 innerhalb des Gehäuses 151 wird veranlasst in Reaktion auf den hydraulischen Druck, der selektiv der Verzögerungshydraulikkammer 153 oder der Vorschubhydraulikkammer 154 zugeführt wird.

Der Bereich des Betriebs (hierin nachstehend auch als Betriebsbereich bezeichnet) des Flügelaufbaus 152 wird durch die Verzögerungshydraulikkammer 153 und die Vorschubhydraulikkammer 154 bestimmt oder begrenzt.

Die Feder 156 treibt elastisch den Sperrbolzen 155 in der vorspringenden Richtung an, während die Sperrvertiefung 157 in einer vorbestimmten Flügelsperrposition ausgebildet ist, so dass die Vertiefung 157 der Spitze des Sperrbolzens 155 gegenübersteht.

Es ist eine Ölzuführungsöffnung (nicht gezeigt) in der Sperrvertiefung 157 ausgebildet, durch welche das hydraulische Medium (d. h. in diesem Falle Öl) austauschbar von entweder der Verzögerungshydraulikkammer 153 oder der Vorschubhydraulikkammer 154 zugeführt wird, je nachdem in welcher ein höherer hydraulischer Druck überwiegt.

Der Flügelaufbau 152, der gestaltet ist innerhalb der Verzögerungshydraulikkammer 153 und der Vorschubhydraulikkammer 154 (d. h. Betriebsbereich des Flügels) betrieben und in Beziehung auf deren Winkellage oder Phase verändert zu werden, ist operativ gekoppelt an jede der Nockenwellen 15C und 16C, welche gestaltet sind, die Ansaug- bzw. Auslassventile des Motorzylinders anzusteuern.

Obwohl nicht in den Zeichnungen gezeigt, ist das Stellglied 16 für das Auslassventil, das die Nockenwelle treibt, mit einer Feder zum elastischen Antreiben des Flügelaufbaus 152 versehen, so dass er die vorgeschobene Position gegen die Reaktionskraft, die durch die Nockenwelle 16C ausgeübt wird, annehmen kann.

Die Stellglieder 15 und 16 werden unter dem hydraulischen Druck eines Schmieröls des Motors 1 angesteuert, welches durch die Ölsteuerventile 19 und 20 zugeführt wird. Zum Steuern der Nockenwinkelphasen der Stellglieder 15 und 16 in der oben durch Bezug auf die Fig. 9-11 beschriebenen Weise wird eine Steuerung für die Ölmenge (d. h. hydraulischer Druck), die in die Stellglieder 15 und 16 eingespeist wird, durchgeführt.

Beispielsweise kann die Justierung der Nockenwinkelphase in die verzögertste Lage, wie in Fig. 9 erläutert, durch das Einspeisen von Öl in die Verzögerungshydraulikkammer 153 realisiert werden. Im Gegensatz dazu kann die Justierung der Nockenwinkelphase in die vorgeschobenste Position, wie in Fig. 11 erläutert, durch das Einspeisen von Schmieröl in die Vorschubhydraulikkammer 154 bewirkt werden.

Die Ölsteuerventile 19 und 20 sind verantwortlich für das Auswählen von entweder der Verzögerungshydraulikkammer 153 oder der Vorschubhydraulikkammer 154 für die Ölzuführung. Die Fig. 12, 13 und 14 zeigen schematisch in Seitenrissteilansichten die interne Struktur der Ölsteuerventile 19 und 20, welche in einer im wesentlichen identischen Struktur implementiert werden können.

Bezugnehmend auf die Fig. 12-14 umfasst jedes der Ölsteuerventile 19 und 20 ein zylindrisches Gehäuse 191, einen Schieber (Kolben) 192, der schiebbar innerhalb des Gehäuses 191 angeordnet ist, eine Zylinderspule 193 zum kontinuierlichen Ansteuern durch schiebbare Bewegung des Schiebers 192 und eine Druckfeder (Rücksprungfeder) 194 zum elastischen Antreiben des Arbeitsrings 192 in der Rückführungsrichtung.

Das Gehäuse 191 ist versehen mit einer Öffnung 195, welche hydraulisch mit einer Pumpe (nicht gezeigt) in Verbindung steht, Öffnungen 196 und 197, die hydraulisch mit dem Stellglied 15 oder 16 verbunden sind, und Entleerungsöffnungen 198 und 199, die flexibel mit einer Ölpfanne in Verbindung stehen.

Die Öffnung 196 kann mit der Verzögerungshydraulikkammer 153 des Stellglieds 15 oder alternativ mit der Vorschubhydraulikkammer 154 des Stellglieds 16 in Verbindung gebracht werden. Andererseits kann die Öffnung 197 mit der Vorschubhydraulikkammer 154 des Stellglieds 15 hydraulisch oder alternativ mit der Verzögerungshydraulikkammer 153 des Stellglieds 16 in Verbindung gebracht werden.

Die Öffnungen 196 und 197 werden selektiv in hydraulische Verbindung mit der Ölspeiseöffnung 195 in Abhängigkeit von der axialen Position des Schiebers 192 gebracht (d. h. die Position des Schiebers in der Längsrichtung davon). Im in Fig. 12 gezeigten Zustand wird die Öffnung 195 gezeigt, wenn sie mit der Öffnung 196 in Verbindung steht, während in Fig. 14 die Öffnung 195 gezeigt wird, wenn sie mit der Öffnung 197 in Verbindung steht.

Ähnlich werden die Entleerungsöffnungen 198 und 199 selektiv in Verbindung gebracht mit der Öffnung 197 oder 196 in Abhängigkeit von der Axialposition des Schiebers 192. In dem in Fig. 12 gezeigten Zustand wird die Öffnung 197 gezeigt, wenn sie mit der Öffnung 198 in Verbindung steht, während in Fig. 14 die Öffnung 196 mit der Öffnung 199 in Verbindung steht.

Die Ölspeiseöffnung (nicht gezeigt), die in der Sperrvertiefung 157 ausgebildet ist, ist derart angeordnet, um mit Öl versorgt zu werden, wenn das verbundene Ölsteuerventil 19; 20 sich im elektrisch angetriebenen Zustand befindet (d. h. der in Fig. 14 gezeigte Zustand). Spezieller wenn der auf die Sperrvertiefung 157 angewandte hydraulische Druck die Federkraft der Feder 156 übersteigt, wird der Sperrbolzen 155 aus der Sperrvertiefung 157 geschoben, wodurch der Sperrzustand aufgehoben wird.

Fig. 12 zeigt den Zustand, in dem der elektrische Strom, der durch den Solenoiden oder die Zylinderspule 193 fließt, Minimalwert hat und die Feder 194 somit auf Maximalausdehnung gestreckt oder entspannt ist.

Unter der Annahme, dass das in Fig. 12 gezeigte Ölsteuerventil als das Ölsteuerventil 19 auf der Ansaugventilseite dient, fließt das hydraulische Medium oder Öl, das von der Pumpe über die Öffnung 195 zugeführt wird, in die Verzögerungshydraulikkammer 153 des Stellglieds 15, in dessen Ergebnis das Stellglied 15 in den in Fig. 9 veranschaulichten Zustand bewegt wird.

Folglich wird das in der Vorschubhydraulikkammer 154 des Stellglieds 15 enthaltene Öl gezwungen, durch die Öffnung 197 auszufließen, um schließlich über die Öffnung 198 in die Ölpfanne ausgelassen zu werden.

Andererseits wird unter der Annahme, dass das in Fig. 12 gezeigte Ölsteuerventil als das Ölsteuerventil 20 auf der Auslassventilseite dient, die Situation umgekehrt. Das hydraulische Medium oder Öl, das von der Pumpe über die Öffnung 196 zugeführt wird, fließt nämlich in die Vorschubhydraulikkammer 154 des Stellglieds 16, im Ergebnis dessen das Stellglied 16 letztlich in den in Fig. 11 veranschaulichten Zustand gesetzt wird.

In diesem Fall wird das in der Verzögerungshydraulikkammer 153 des Stellglieds 16 enthaltene Öl gezwungenermaßen in die Ölpfanne über die Öffnungen 197 und 198 ausgestoßen.

Kraft der oben durch Bezug auf Fig. 12 beschriebenen Hydraulikkreisanordnung (Ölflusspfadanordnung) kann die Ventilüberlappung zwischen den Ansaug- und Auslassventilen auf ein Minimum unterdrückt werden, sogar wenn ein Fehler auftritt wie etwa die Abschaltung der Stromversorgung von einem der Ölsteuerventile 19 oder 20, die auf der Ansaugventilseite bzw. der Auslassventilseite angeordnet sind, aufgrund von Drahtbruch oder eines ähnlichen Fehlers. Dies Eigenschaft ist von Vorteil aus der Sicht des Sicherstellens einer hohen Widerstandsfähigkeit gegen das Auftreten des Motorblockierungsereignisses.

In Fig. 14 ist der Zustand veranschaulicht, in dem der durch die Spule 193 fließende Erregerstrom Maximalwert hat und somit die Feder 194 auf die Minimallänge zusammengedrückt ist.

Wenn beispielsweise angenommen wird, dass das in Fig. 14 gezeigte Ölsteuerventil als das Ölsteuerventil 19 auf der Ansaugventilseite dient, wird das von der Pumpe eingespeiste Öl veranlasst, über die Öffnung 197 in die Vorschubhydraulikkammer 154 des Stellglieds 15 zu fließen, wohingegen das Öl in der Verzögerungshydraulikkammer 153 des Stellglieds 15 über die Öffnungen 196 und 199 ausgestoßen wird.

Andererseits wird in dem Fall, in dem das in Fig. 14 gezeigte Ölsteuerventil als das Ölsteuerventil 20 auf der Auslassventilseite dient, das von der Pumpe eingespeiste Öl gezwungen, über die Öffnung 197 in die Verzögerungshydraulikkammer 153 des Stellglieds 16 zu fließen, während das Öl in der Vorschubhydraulikkammer 154 des Stellglieds 16 über die Öffnungen 196 und 199 entleert wird.

Fig. 13 zeigt den Zustand entsprechend der Ventileinstellungsendposition oder Sperrposition (Zwischen- oder Mittelposition). In diesem Zustand ist der Flügelaufbau 152 des Stellglieds 15; 16 in einer vorgegebenen Sollposition oder in dem in Fig. 10 veranschaulichten Zustand.

In dem in Fig. 13 erläuterten Zustand steht die Öffnung 195, die auf der Ölversorgungseite vorgesehen ist, nicht direkt mit der Öffnung 196 oder 197 in Verbindung, die auf der Stellgliedseite angeordnet sind. Wegen Ölverlust ist es jedoch möglich, das Öl der Ölspeiseöffnung der Sperrvertiefung 157 zuzuführen (siehe Fig. 10).

Entsprechend kann, sogar wenn sich der Flügelaufbau 152 in der Sperrposition befindet, eine derartige Situation entstehen, in der der auf die Ölspeiseöffnung ausgeübte hydraulische Druck unter dem Ölverlust die Federkraft der Feder 156 übersteigt (d. h. er überschreitet den vorbestimmten Wert des hydraulischen Entriegelungsdrucks). In diesem Fall wird der Sperrbolzen 155 veranlasst, sich aus der Sperrvertiefung 157 zu lösen, was es dem Flügelaufbau 152 ermöglicht, sich innerhalb des Gehäuses 151 zu bewegen oder zu wirken.

An dieser Stelle sollte erwähnt werden, dass der oben erwähnte vorbestimmte hydraulische Entriegelungsdruck auf eine notwendige Minimalstufe durch Justieren der Federkraft der Feder 156 oder durch Ausweichen auf jedes andere geeignete Mittel eingestellt werden kann.

Ferner können die Positionen (Phasen) des Flügelaufbaus 152 der Stellglieder 15 und 16, welche die entscheidende Rolle beim Bestimmen der Ventilbetriebszeiteinstellungen spielen, durch Erfassen der Flügelpositionen mittels der Nockenwinkelsensoren 17 und 18 entsprechend gesteuert werden.

Die Nockenwinkelsensoren 17 und 18 sind an Positionen befestigt, in denen diese Sensoren in der Lage sind, die Winkellage zwischen der Kurbelwelle auf der einen Seite und der Nockenwellen 15C und 16C auf der anderen Seite zu ermitteln.

Unter Bezug auf Fig. 8 wird die Phasendifferenz oder Abweichung bezüglich des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors, wenn die Ventilbetriebszeiteinstellung in der vorgeschobensten Position ist (siehe die in Fig. 7 gezeigte unterbrochene Kurvenlinie) durch A angezeigt, wohingegen die Phasendifferenz oder Abweichung bezüglich des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors, wenn die Ventileinstellung in der verzögertsten Position ist (siehe die in Fig. 7 gezeigte einfach punktierte Kurvenlinie) durch B angezeigt wird.

Die ECU 21 ist derart gestaltet oder programmiert, um die Rückführungssteuerung derart durchzuführen, dass die Phasendifferenz A und B, wie erfasst, mit dem entsprechenden Sollwert übereinstimmen, wodurch die Ventileinstellungssteuerung in einer vorgegebenen Position ausgeführt werden kann.

Spezieller wird nur als ein Beispiel angenommen, dass auf der Ansaugventilseite die erfasste Position des Nockenwinkelsensors 17 bezüglich der Erfassungszeiteinstellung des Kurbelwinkelsensors 14 in Bezug auf die Sollposition verzögert ist, die arithmetisch durch die ECU 21 bestimmt wird. In diesem Fall muss die erfasste Position (Erfassungszeiteinstellung) des Nockenwinkelsensors 17 auf die Sollposition vorgeschoben werden. Zu diesem Zweck wird die Größe des durch den Solenoiden oder die Spule 193 des Ölsteuerventils 19 fließenden elektrischen Stroms in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen der erfassten Position und der Sollposition entsprechend reguliert, um dadurch den Schieber 192 zu steuern.

Ferner wird in dem Fall, in dem die Phasendifferenz zwischen der Sollposition und der erfassten Position groß ist, der Wert des elektrischen Stroms, der der Spule 193 des Ölsteuerventils 19 zugeführt wird, erhöht, um zu ermöglichen, dass die erfasste Position der Sollposition folgt oder sie schnell erreicht.

Als Ergebnis dessen wird die Arbeitsöffnung der Öffnung 197, die in die Vorschubhydraulikkammer 154 des Stellglieds 15 öffnet, erhöht, was zu einer Erhöhung der Ölmenge führt, das in die Vorschubhydraulikkammer 154 eingespeist wird.

Folglich wird beim Annähern der erfassten Position an die Sollposition die Stromzuführung zur Spule 193 des Ölsteuerventils 19 verringert, so dass die Position des Schiebers 192 des Ölsteuerventils 19 der in Fig. 13 erläuterten Position näher kommt.

Zum Zeitpunkt, wenn Übereinstimmung zwischen der erfassten Position und der Sollposition ermittelt wird, wird die elektrische Stromzuführung zur Spule 193 derart gesteuert, dass die Ölflusspfade, die zur Verzögerungshydraulikkammer 153 und zur Vorschubhydraulikkammer 154 des Stellglieds 15 führen, wie in Fig. 13 gezeigt, unterbrochen werden.

Nebenbei kann die Sollposition im normalen Motorbetriebsmodus (z. B. der Laufzustand, der dem Aufwärmbetrieb folgt) derart eingestellt oder festgesetzt werden, dass optimale Ventileinstellung realisiert werden kann in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen durch Vorabspeichern beispielsweise zweidimensionaler Abbildungsdatenwerte, die experimentell in Übereinstimmung mit den Motorbetriebszuständen erhalten wurden (z. B. Motordrehzahl (U/min) und Motorlasten) in einem Nur-Lesespeicher (Read-only memory) oder ROM, der in der ECU 21 eingebaut ist.

Andererseits ist im Motorstartmodus die Drehzahl der Ölpumpe, die durch den Motor 1 angetrieben wird, nicht ausreichend hoch. Folglich ist die Menge des Öls, das in das Stellglied 15 eingespeist wird, ebenfalls nicht ausreichend. Somit stellt sich die Steuerung der Ventilbetriebszeiteinstellung auf die vorgeschobene Position zu durch Steuern des hydraulischen Drucks wie oben beschrieben als praktisch unmöglich dar.

Unter diesen Umständen wird Rütteln oder Flattern des Flügelaufbaus 152 wegen mangelndem hydraulischen Druck durch Einrasten des Sperrbolzens 155 mit der Sperrvertiefung 157 verhindert, wie in Fig. 10 gezeigt.

In diesem Fall wird, wenn das Ansaugventil mit übermäßig großer Verzögerung betätigt wird (d. h. wenn die Ventilbetriebszeiteinstellung übermäßig verzögert ist), das tatsächliche Kompressionsverhältnis abgesenkt, während übermäßiges Vorschieben der Betätigung des Ansaugventils (d. h. übermäßiges Vorschieben der Ventileinstellung) in der Erhöhung der Zeitspanne resultiert, während der das Ansaugventil und das Auslassventil einander überlappen. Mit andern Worten resultiert übermäßig verzögerte oder übermäßig vorgeschobene Betätigung des Ansaugventils in der Erhöhung des Pumpverlustes.

Sicherlich kann übermäßig verzögerte oder übermäßig vorgeschobene Betätigungssteuerung des Ansaugventils nutzbringend zur Erhöhung der Drehzahl im Motorstartbetrieb (d. h. beim Anlassen) und beim Auslösen der Initialexplosion angenommen werden. Da jedoch die Verbrennung im Grunde genommen unzulänglich ist, ist komplette Verbrennung oder Explosion schwierig zu realisieren, was letztlich zur Verringerung des Startleistungsverhaltens des Motors führt.

Andererseits führt übermäßige Verzögerung der Betätigung des Auslassventils zur Erhöhung der Überlappungszeitdauer, während der das Ansaugventil und das Auslassventil einander überlappen, ähnlich zu dem Fall, in dem der Betrieb des Ansaugventils übermäßig vorgeschoben wird. Im Gegensatz dazu führt übermäßiges Vorschieben der Auslassventilbetätigung zur Verringerung des tatsächlichen Expansionsverhältnisses, was es unmöglich macht, die Verbrennungsenergie auf die Kurbelwelle effektiv und ausreichend zu übertragen.

Wie aus dem oben Gesagten ersichtlich ist, kann übermäßig verzögerte oder übermäßig vorgeschobene Steuerung des Ventilbetriebs oder der Betätigungszeiteinstellungen im Motorstartbetrieb oder unmittelbar danach ungewollt die Verringerung des Motorstartleistungsverhaltens oder im schlimmsten Fall das Unvermögen zum Start des Motorbetriebs nach sich ziehen.

Somit wird zum Bewältigen der oben beschriebenen im Motorstartbetrieb gefundenen Probleme der Flügelaufbau 152 starr in der Sperrposition eingestellt (d. h. nahe der Mittelposition zwischen der verzögertsten und der vorgeschobensten Position) durch Einrasten des Sperrbolzens 155 in die Sperrvertiefung 157, wie in Fig. 10 gezeigt.

Da sich der hydraulische Druck des Schmieröls erhöht, wenn die Motordrehzahl (U/min) sich infolge des Motorstartbetriebs erhöht, wird in diesem Fall der hydraulische Druck den Stellgliedern 15 und 16 zugeführt, wegen dem zuvor beschriebenem Ölverlust sogar im Zustand, wenn der Schieber 192 in der in Fig. 13 gezeigten Position ist.

Wenn folglich der auf die Sperrvertiefung 157 angewandte hydraulische Druck die Federkraft der Feder 156 übersteigt, wird der Sperrbolzen 155 veranlasst, sich aus der Sperrvertiefung 157 zu lösen, was es dem Flügelaufbau 152 ermöglicht, sich drehend zu bewegen.

Somit kann durch Steuern der Ölsteuerventile 19 und 20 nach dem Entriegeln der Flügel der hydraulische Druck, der der Verzögerungshydraulikkammer 153 und der Vorschubhydraulikkammer 154 zugeführt wird, reguliert werden, wodurch die Ventileinstellungsverzögerungs- oder -vorschubsteuerung durchgeführt werden kann.

In diesem Fall wird im Hochgeschwindigkeitsdrehzahlbereich des Motors 1 u. a. der Ventilbetrieb oder die Betätigungszeiteinstellung derart gesteuert, dass sie im Vergleich mit dem Motorstartbetrieb viel mehr verzögert wird sowohl zum Zweck der Realisierung der Ansaugträgheitswirkung als auch der Steigerung des volumetrischen Wirkungsgrads und damit des Ausgangsleistungsverhaltens des Motors.

Wie aus dem vorangegangenen zu verstehen ist, werden im Motorstartbetrieb die Sperrbolzen 155 der Stellglieder 15 und 16 in einer annähernden Mittelposition zwischen der verzögertsten und der vorgeschobensten Position mit der Absicht verriegelt, das Motorstartleistungsverhalten zu steigern. Sobald andererseits der Motorbetrieb nach Freigabe des Verriegelungsmechanismus gestartet wurde, wird die Ventilbetriebszeitstellung derart gesteuert, dass sie besonders im Hochgeschwindigkeitsdrehzahlbereich des Motors verzögert wird, um dadurch die Motorausgangsleistung zu steigern.

Als nächstes wird unter Bezug auf Fig. 15 die Beschreibung auf eine Lernverarbeitungsoperation der Referenz-(Standard)- Position in einem konventionellen Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor gerichtet, wobei das System beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Publikationsnummer 229914/1999 (JP-A-11-229914) offengelegt ist.

Fig. 15 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs eines konventionellen Ventileinstellungssteuersystems des Verbrennungsmotors, offengelegt in er oben erwähnten Veröffentlichung.

Mit Bezug auf Fig. 15 wird in einem Schritt S101 bestimmt, ob sich der Motor 1 dreht oder nicht. Wenn im Schritt S101 die Entscheidung getroffen wird, dass sich der Motor 1 nicht dreht (wenn der Entscheidungsschritt S101 die Verneinung "Nein" zur Folge hat), kommt die in Fig. 15 gezeigte Verarbeitungsroutine zum Ende, ohne die Prozessschritte, die dem Schritt S101 folgen, auszuführen.

Wenn andererseits im Schritt S101 die Entscheidung getroffen wird, dass sich der Motor 1 dreht (wenn der Entscheidungsschritt S101 die Bestätigung "Ja" zur Folge hat), wird dann eine Entscheidung getroffen, ob die Motordrehzahl (U/min) Ne gleich oder größer als eine vorbestimmte Drehzahl (U/min) Neo ist oder nicht (Schritt S102).

Wenn im Schritt S102 entschieden wird, dass die Motordrehzahl (U/min) Ne kleiner als die vorbestimmte Drehzahl (U/min) Neo ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt SiO₂ ein "Nein" zur Folge hat), wird die in Fig. 15 gezeigte Verarbeitungsroutine beendet. Wenn im Gegensatz dazu die Motordrehzahl (U/min) Ne gleich oder größer als die vorbestimmte Drehzahl (U/min) Neo ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S102 ein "Ja" zur Folge hat), wird dann in einem Schritt S103 entschieden, ob die Kühlwassertemperatur Tw des Motors 1 gleich oder höher als eine vorbestimmte Temperatur Two ist, die den Warmlaufbetrieb anzeigt, oder nicht.

Wenn im Schritt S103 herausgefunden wird, dass die Kühlwassertemperatur Tw kleiner als die vorbestimmte Temperatur Two ist, was anzeigt, dass der Motor 1 im kalten Zustand ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S103 ein "Nein" zur Folge hat), dann wird die in Fig. 15 gezeigte Verarbeitungsroutine beendet.

Wenn andererseits die Entscheidung getroffen wird, dass die Kühlwassertemperatur Tw gleich oder höher ist als die vorbestimmte Temperatur Two (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S103 ein "Ja" zur Folge hat), wird die Ventileinstellung derart gesteuert, um in eine Stoppposition gesetzt zu werden, in der der Wert der Ventilüberlappung ein Minimum ist (Schritt S104).

Nachfolgend wird im Schritt S105 entschieden, ob eine vorbestimmte Zeit to vergangen ist oder nicht. Wenn im Schritt S105 entschieden wird, dass die vorbestimmte Zeit to noch nicht vergangen ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S105 eine Verneinung "Nein" zur Folge hat), dann wird die in Fig. 15 gezeigte Verarbeitungsroutine beendet.

Wenn im Gegensatz dazu im Schritt S105 entschieden wird, dass die vorbestimmte Zeit to vergangen ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S105 in einer Bestätigung "Ja" zur Folge hat), wird eine Rotationsphasendifferenz DA1 zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle arithmetisch bestimmt (Schritt S106), worauf ein Wert, der aus der Subtraktion einer Referenzrotationsphasendifferenz Dao von der Rotationsphasendifferenz DA1 resultiert, als eine Abweichung oder Differenz DDA (Schritt S107) bestimmt wird.

Schließlich wird die Abweichung oder Differenz DDA in einem Speicher als ein gelernter Wert gespeichert (Schritt S108), worauf die in Fig. 15 gezeigte Verarbeitungsroutine zum Ende kommt.

Durch die oben beschriebenen Verarbeitungen kann die Ventileinstellung des Ansaugventils derart gesteuert werden, dass sie in die verzögertste Position eingestellt oder verlagert wird, während die Ventileinstellung des Auslassventils derart gesteuert wird, um in die vorgeschobenste Position im Aufwärmleerlaufbetriebsmodus des Motors 1 verlagert zu werden, wodurch die Größe der Ventilüberlappung zwischen sowohl den Ansaug- als auch den Auslassventilen und deshalb die Menge des Gases, das unversehrt durch den Motorzylinder fließt, auf ein Minimum reduziert werden können, als ein Resultat dessen die Steuerbarkeit im Aufwärmleerlaufbetriebsmodus gesteigert werden kann.

In diesem Fall werden die verzögertste Position und die vorgeschobenste Position für das Ansaugventil bzw. das Auslassventil als die im Aufwärmleerlaufbetriebsmodus gelernten Werte eingestellt. Somit kann die Referenzposition innerhalb eines gewöhnlichen Nockenpositionssteuerbereiches ohne die Notwendigkeit zum Ändern des Nockenwinkels gelernt werden.

Im Steuersystem, in dem die Ventileinstellung in einer annähernden Mittelposition zwischen der verzögertsten Position und der vorgeschobensten Position im Motorstartbetriebsmodus gehalten wird, wie in der hier zuvor erwähnten offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 314613/1997 (JP-A-9-324613) beschrieben, muss der Nockenwinkel geändert werden mit der Absicht, eine Referenzposition zu lernen, welche von der für die gewöhnliche Steuerung abweicht. Entsprechend kann die oben unter Bezug auf Fig. 15 beschriebene Referenzpositionslernverarbeitung nicht angenommen werden.

Ferner entsteht zwecks des Lernens der Referenz-(oder Standard)-Position des Nockenwinkels die Notwendigkeit zum Einstellen der Nockenwinkel (die verzögertste Position und die vorgeschobenste Position), was von jenen für die gewöhnliche Betriebssteuerung abweicht, was unerwünscht ungünstigen Einfluss auf die Motorleistung ausübt, indem es unvorteilhafterweise Schwankungen in der Motordrehzahl oder ähnliche ungünstige Ereignisse nach sich zieht.

Ferner wurden in den oben beschriebenen konventionellen Ventileinstellungssteuersystemen für Verbrennungsmotoren technische Angelegenheiten wie etwa die Verbesserung der Abgasqualität und die Beschleunigung des Temperaturanstiegs des katalytischen Konverters nicht berücksichtigt.

Wie nun aus der vorangegangenen Beschreibung verständlich ist, muss in konventionellen Ventileinstellungssteuersystemen für Verbrennungsmotoren wie etwa im zuvor erwähnten System, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 324613/1997 (JP-A-9-324613) offengelegt wurde, in dem der Nockenwinkel annähernd in der Mittelposition während des Motorstartbetriebs gehalten wird, der (die) Nockenwinkel, welche(r) von dem für den gewöhnlichen Betrieb abweicht (abweichen), zwecks Lernens der Referenzposition eingestellt werden, was das Problem verstärkt, dass die Motordrehzahl Schwankungen unterworfen ist, was ungünstigen Einfluss auf das Motorleistungsverhalten ausübt.

In diesem Zusammenhang ist es begreiflich, dass das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 229914/1999 (JP-A-11-229914) offengelegte Lernverfahren im Ventileinstellungssteuersystem, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 314613/1997(JP-A-9-324613) offengelegt wird, angewandt wird. In diesem Fall muss der Nockenwinkel, der sich von dem für normalen Betrieb unterscheidet, zum Lernen der Referenzposition eingestellt werden, was jedoch negativen Einfluss auf das Motorleistungsverhalten ausübt. Unter diesen Umständen trifft man beim Anwenden des oben erwähnten bekannten Lernverfahrens auf das konventionelle Ventileinstellungssteuersystem auf nicht geringe Schwierigkeiten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts des oben beschriebenen Standes der Technik ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, wobei das System wirklich fähig ist zum Stabilisieren des Steuerleistungsverhaltens im Leerlaufbetrieb im erwärmten Motorzustand, während es eine beträchtliche Reduzierung von schädlichen Abgaskomponenten sicherstellt, die in dem vom Motor ausgestoßenen Abgas enthalten sind, durch Fördern des Temperaturanstiegs des Katalysators und Unterdrücken des Auftretens von Abweichungen oder Schwankungen in der Motordrehzahl (U/min) und des Motorblockierungsereignisses durch Lernen der Referenzposition des Nockenwinkels durch Verschieben der Ventilbetriebszeiteinstellung in die vorgeschobenste Position (oder in die verzögertste Position) während des Leerlaufbetriebs im kalten Zustand.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, wobei das System fähig ist zum Verhindern oder Unterdrücken des Auftretens von Abweichung oder Schwankung in der Motordrehzahl und des Motorblockierungsereignisses, während es eine beträchtliche Reduzierung von schädlichen Abgaskomponenten im aufgewärmten Motorzustand realisiert durch Stabilisieren des Steuerleistungsverhaltens des Leerlaufs durch Lernen der Referenzposition im erwärmten Motorzustand, wenn die Referenzposition nicht im Verlauf des Motorwarmlaufbetriebs erlernt wurde.

Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, wobei das System die Stabilisierung des Steuerleistungsverhaltens des Leerlaufbetriebs im erwärmten Motorzustand sicherstellen kann durch Einstellen des Nockenwinkels in eine Mittel- oder Zwischenposition zwischen der vorgeschobensten Position und der verzögertsten Position im Fall, dass die Referenzposition bereits im Verlauf des Aufwärmbetriebs des Motors erlernt wurde.

Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, wobei das System fähig ist zum Verhindern oder Unterdrücken des Auftretens von Schwankungen in der Motordrehzahl und des Ereignisses der Motorblockierung, während es die Reduzierung von schädlichen Abgaskomponenten und die justierbare Regulierung der Zündzeiteinstellung und der Kraftstoffeinspritzmenge durch Lernen der Referenzposition, wenn sie noch nicht im Verlauf des Aufwärmbetriebs des Motors erlernt wurde, sicherstellt.

Angesichts der obigen und anderer Ziele, die im Verlauf der Beschreibung offensichtlich werden, wird entsprechend einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei das System umfasst ein Sensormittel zum Erfassen von Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors, ein Ansaugventil, das eine Nockenwelle antreibt und ein Auslassventil, das eine Nockenwelle zum Antreiben von Ansaug- bzw. Auslassventilen des Verbrennungsmotors in Synchronismus mit der Rotation der Kurbelwelle des Motors antreibt, ein Stellgliedmittel, das operativ mit wenigstens einem von dem Ansaugventil, das eine Nockenwelle antreibt, und dem Auslassventil, das eine Nockenwelle antreibt, verbunden ist, ein Hydraulikdruckzuführungsmittel zum Zuführen von hydraulischem Druck, um die Stellglieder anzutreiben, ein Steuermittel zum Steuern des hydraulischen Druckes, der von den Hydraulikdruckzuführungsmitteln den Stellgliedmitteln in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors zugeführt wird, um dadurch eine relative Phase der Nockenwelle bezüglich der Kurbelwelle zu ändern, einen Kurbelwinkelsensor zum Erfassen einer Rotationsposition der Kurbelwelle und Nockenwinkelsensoren zum Erfassen von Drehpositionen des Ansaugventils, das eine Nockenwelle antreibt, bzw. des Auslassventils, das eine Nockenwelle antreibt. Das Stellgliedmittel umfasst eine Verzögerungshydraulikkammer und eine Vorschubhydraulikkammer zum Einstellen eines variablen Bereichs, innerhalb dessen die relative Phase der Nockenwelle geändert werden kann, einen Verriegelungsmechanismus zum Einstellen der relativen Phase in eine Sperrposition innerhalb des variablen Bereichs und einen Entriegelungsmechanismus zum Freigeben des Verriegelungsmechanismus in Reaktion auf eine vorbestimmte Höhe des vom Hydraulikdruckzuführungsmittel zugeführten hydraulischen Drucks. Das Steuermittel ist gestaltet zum Antreiben des Verriegelungsmechanismus, um dadurch die relative Phase in die Sperrposition einzustellen, wenn der Verbrennungsmotor als in einem Startbetriebszustand befindlich erfasst wird, während wenn der Verbrennungsmotor in einem Zustand ist, der dem Startbetriebszustand folgt, wird der Verriegelungsmechanismus freigegeben mittels des Entriegelungsmechanismus durch den hydraulischen Druck, der von den Hydraulikdruckzuführungsmitteln in die Verzögerungshydraulikkammer und die Vorschubhydraulikkammer eingespeist wird, dabei gesteuert zum Herbeiführen einer Verzögerungssteuerung der relativen Phase oder alternativ deren Vorschubsteuerung, wobei wenn ermittelt wird, dass der Motor in einem Leerlaufbetriebsmodus im kalten Zustand betrieben wird, die relative Phase derart gesteuert wird, um in eine vorgeschobenste Position oder alternativ in eine verzögertste Position eingestellt zu werden, und wobei eine relative Phasendifferenz zwischen einem Erfassungswert des Kurbelwinkelsensors und einem Erfassungswert des Nockenwinkelsensors in der vorgeschobensten Position oder alternativ in der verzögertsten Position gelernt wird, um als eine Referenzposition gespeichert zu werden.

Kraft der Anordnung des oben beschriebenen Ventileinstellungssteuersystems kann das Auftreten von Änderungen in der Umdrehungsgeschwindigkeit oder Drehzahl (U/min) und des Ereignisses der Motorblockierung wirksam verhindert oder unterdrückt werden, weil die Leerlaufbetriebssteuerleistung in erwärmtem Motorzustand stabilisiert werden kann, während eine beträchtliche Reduzierung der vom Motor ausgestoßenen schädlichen Abgaskomponenten sichergestellt wird.

In einem bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel so gestaltet werden, um eine Richtung einzustellen, in der die Nockenwelle derart gesteuert wird, dass die Temperatur des Motorabgases steigt, wenn der Motor im Leerlaufbetriebsmodus im kalten Zustand ist.

In Folge der oben beschriebenen Eigenschaft kann die Reduzierung der schädlichen Abgaskomponenten sicher mit gesteigerter Zuverlässigkeit realisiert werden.

In einem anderen Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel vorzugsweise so gestaltet oder programmiert werden, dass wenn ermittelt wird, dass die Referenzposition noch nicht erlernt wurde, wenn der Motor in einem Aufwärmzustand ist, das Steuermittel die Steuerung so durchführt, um die relative Phase der Nockenwelle in die vorgeschobenste Position oder alternativ in die verzögertste Position zum Lernen der relativen Phasendifferenz zwischen dem Erfassungswert des Kurbelwinkelsensors und dem Erfassungswert des Nockenwinkelsensors als die Referenzposition zur Speicherung einzustellen.

Mit der oben beschriebenen Anordnung des Ventileinstellungssteuersystems kann sogar in dem Fall, in dem die Referenzposition nach dem Motorwarmlaufbetrieb noch nicht erlernt wurde, die Referenzposition erlernt werden.

In noch einem anderen bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel derart gestaltet sein, dass eine Richtung, in die die Nockenwelle gesteuert oder verschoben wird, beim Lernen der Referenzposition im Aufwärmzustand zur Speicherung im wesentlichen die gleiche ist, wie die Steuerrichtung im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands.

Mit der oben erwähnten Anordnung des Ventileinstellungssteuersystems kann die Leerlaufbetriebssteuerleistung sicher stabilisiert werden.

In noch einem anderen bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel derart gestaltet sein, um die Steuerung des Verbrennungsmotors beim Lernen der Referenzposition im Aufwärmzustand zu modifizieren.

Mit der oben beschriebenen Anordnung des Ventileinstellungssteuersystems kann eine Abweichung in der Drehung des Motors sicher unterdrückt werden, während das Ereignis der Motorblockierung erfolgreich verhindert wird.

In einem weiteren bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel derart gestaltet sein, um wenigstens eines von eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Zündzeiteinstellung und Öffnungsstufen eines Leerlaufventils und eines Drosselventils beim Lernen der Referenzposition zur Speicherung im Aufwärmzustand zu steuern, um dadurch ein Ausgangsmoment des Verbrennungsmotors derart zu regulieren, dass der Betriebszustand des Motors im wesentlichen derselbe wie der Zustand wird, der vor dem Durchführen der Steuerung zum Lernen der Referenzposition zur Speicherung vorherrschte.

Mit der oben beschriebenen Anordnung des Ventileinstellungssteuersystems kann die Abweichung der Motordrehzahl sicher unterdrückt werden, während das Ereignis der Motorblockierung vermieden wird.

In noch einem weiteren Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung sollte das Steuermittel vorzugsweise so gestaltet sein, dass zu einem Zeitpunkt, wenn die relative Phase der Nockenwelle in eine Richtung auf die verzögertste Position zu oder alternativ auf die vorgeschobenste Position zu gesteuert wird, so dass die Überlappung des Betriebs zwischen dem Ansaugventil und dem Auslassventil im Verlauf einer gewöhnlichen Steuerung der relativen Phase der Nockenwelle verringert wird, der Erfassungswert des Nockenwinkelsensors gelernt wird, um als eine zweite Referenzposition abgespeichert zu werden.

Mit der oben beschriebenen Anordnung des Ventileinstellungssteuersystems kann die Motorbetriebssteuerleistung im Leerlaufbetrieb ohne Einbeziehung irgendeiner merkbaren Komplexität in der steuerungsrelevanten Arithmetikoperation stabilisiert werden.

In noch einem weiteren bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel derart gestaltet sein, dass in dem Fall, in dem die Steuerungsrichtung auf die vorgeschobenste Position beim Lernen der Referenzposition zur Speicherung eingestellt ist, die durch das Ansaugventil während der gewöhnlichen Ventileinstellungssteuerung eingenommene verzögertste Position als die zweite zu speichernde Referenzposition gelernt wird.

Infolge der oben beschriebenen Eigenschaft kann das Ventileinstellungssteuerungssystem für den Verbrennungsmotor verwirklicht werden, indem die Steuerbarkeit des Motorbetriebs im Leerlaufbetrieb stabilisiert werden kann, ohne dass dies Komplexität im steuerungsbezogenen Arithmetikoperationskomplex nach sich zieht.

In einem anderen bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel derart gestaltet sein, um die zweite Referenzposition und die Referenzposition zu verwenden, die während des Leerlaufbetriebsmodus im kalten Zustand für das Durchführen der Arithmetikoperation zum Steuern der Ventileinstellung gelernt und gespeichert wurde.

Infolge der oben beschriebenen Eigenschaft kann das Ventileinstellungssteuersystem verwirklicht werden, in dem die Steuerbarkeit des Motorbetriebs im Leerlaufbetrieb stabilisiert werden kann, ohne die in die Steuerung einbezogene Arithmetikoperation kompliziert zu machen.

In noch einem anderen bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel derart gestaltet sein, um die Drehzahl des Verbrennungsmodus so zu steuern, dass die Drehzahl wächst, wenn der Motorbetriebszustand im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustand ist.

Mit der oben beschriebenen Anordnung des Ventileinstellungssteuersystems kann der Temperaturanstieg des Katalysators weiter gefördert werden.

In noch einem anderen bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel derart gestaltet sein, um die Zündzeiteinstellung des Verbrennungsmotors derart zu steuern, dass die Zündzeiteinstellung verzögert ist, wenn festgestellt wird, dass der Motorbetriebszustand im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands ist.

Mit der oben erwähnten Anordnung des Ventileinstellungssteuersystems kann der Temperaturanstieg des Katalysators weiter beschleunigt werden.

In einem weiteren bevorzugten Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung kann das Steuermittel derart gestaltet sein, um eine Kraftstoffeinspritzmenge derart zu steuern, dass die Kraftstoffeinspritzmenge verringert wird, wenn festgestellt wird, dass der Motorbetriebszustand im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands ist.

Mit der oben beschriebenen Anordnung des Ventileinstellungssteuersystems können die schädlichen Abgaskomponenten weiter reduziert werden.

Die obigen und andere Ziele, Eigenschaften und begleitende Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter verstanden durch das Lesen der folgenden Beschreibung von deren bevorzugten Ausführungsformen, angenommen nur als ein Beispiel in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im Verlauf der folgenden Beschreibung wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen sind:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm, das allgemein eine Konfiguration eines Ventileinstellungssteuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Steuerbetriebs des Ventileinstellungssteuersystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Steuerbetriebs eines Ventileinstellungssteuerbetriebs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Steuerbetriebs des Ventileinstellungssteuersystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Steuerbetriebs des Ventileinstellungssteuersystems für den Verbrennungsmotor gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Funktionsblockdiagramm, das allgemein und schematisch eine Konfiguration eines konventionellen bis jetzt bekannten Ventileinstellungssteuersystems eines Verbrennungsmotors zeigt;

Fig. 7 eine Ansicht zum Erläutern eines variablen Bereichs der Ventileinstellung im konventionellen Ventileinstellungssteuersystem im Sinn der Beziehungen zwischen Kurbelwinkel und Ventilhub;

Fig. 8 eine Zeittafel zum Erläutern der Phasen- oder Zeiteinstellungsbeziehungen zwischen individuellen Ausgangsimpulssignalen eines Kurbelwinkelsensors bzw. der Nockenwellensensoren;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht, die eine interne Anordnung eines konventionellen Stellgliedes in einer verzögertsten Zeiteinstellungsposition zeigt;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht, die eine interne Anordnung des konventionellen Stellglieds in einer Sperrposition zeigt;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht, die eine interne Anordnung des konventionellen Stellglieds in einer vorgeschobensten Zeiteinstellungsposition zeigt;

Fig. 12 eine Seitenrissteilansicht, die eine interne Anordnung einer konventionellen Ölsteuerventileinheit (Hydraulikdruckzuführungsmittel) in einem elektrisch abgeschalteten Zustand zeigt;

Fig. 13 eine Seitenrissteilansicht, die eine interne Anordnung der konventionellen Ölsteuerventileinheit in einem Sperrzustand zeigt;

Fig. 14 eine Seitenrissteilansicht, die eine interne Anordnung der konventionellen Ölsteuerventileinheit in einem elektrisch stromführenden Zustand zeigt; und

Fig. 15 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Steuerbetriebs des konventionellen Ventileinstellungssteuersystems für den Verbrennungsmotor.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung wird detailliert mit Bezug auf die Zeichnungen im Zusammenhang mit dem beschrieben, was gegenwärtig als deren bevorzugte oder typische Ausführungsformen betrachtet wird. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile überall in den verschiedenen Ansichten.

Ausführungsform 1

Im folgenden wird ein Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das allgemein eine Konfiguration des Ventileinstellungssteuersystems für den Verbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In Fig. 1 werden dieselben wie oder die äquivalenten zu jenen hierin zuvor unter Bezug auf Fig. 6 erwähnten Komponenten durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet wie jene, die in dieser Figur verwendet werden, und deren detaillierte Beschreibung wird weggelassen.

Im Ventileinstellungssteuersystem des Verbrennungsmotors gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform der Erfindung ist der Steuerbereich zum Ändern der Ventileinstellungen des Ansaugventils und des Auslassventils im wesentlichen derselbe wie der in Fig. 7 gezeigte und die Beziehung zwischen dem Ausgang des Kurbelwinkelsensors und jenen der Nockenwellensensoren sind auch im wesentlichen dieselben wie die in Fig. 8 erläuterten.

Ferner sind die Stellglieder 15 und 16 in der Struktur implementiert, die im wesentlichen identisch mit der ist, die hierin zuvor durch Bezug auf die Fig. 9, 10 und 11 beschrieben wurde. Ferner sind auch die Strukturen der Ölsteuerventile (OCV) 19 und 20 im wesentlichen identisch mit jenen, die hierin zuvor im Zusammenhang mit den Fig. 12, 13 und 14 beschrieben wurden.

Unter Bezug auf Fig. 1 umfasst nun eine in Fig. 1 gezeigte elektronische Steuereinheit (abgekürzt auch als die ECU bezeichnet) 21A ein Sperrsteuermittel zum Einstellen der Stellglieder 15 und 16 in die Sperrposition oder den Sperrzustand mittels des Verriegelungsmechanismus und ein Entriegelungssteuermittel zum Ermöglichen des Ausführens der Verzögerungs-/Vorschubsteuerung der Stellglieder 15 und 16 durch Freigeben der Stellglieder 15 und 16 aus dem Sperrzustand mit Hilfe eines Entriegelungsmechanismus, nachdem der Motorbetrieb gestartet wurde, wie hierin zuvor beschrieben wurde.

Außerdem umfasst im nun betrachteten Ventileinstellungssteuersystem die ECU 21A ein Leerlaufbetriebssteuermittel des kalten Zustands zum Steuern der Phasen (Winkellagen) der Nockenwellen 15C und 16C, so dass sie bezüglich der Kurbelwelle mittels der Stellglieder 15 und 16 vorgeschoben werden, wenn ermittelt wurde, dass der Motor 1 im Leerlaufmodus im kalten Zustand betrieben wird (der Leerlaufbetriebsmodus im kalten Zustand).

Das zuvor erwähnte in die ECU 21A eingearbeitete Entriegelungssteuermittel ist so gestaltet, um einen vorbestimmten hydraulischen Druck aus der Ölpumpe zu erzeugen, um die Stellglieder aus dem Sperrzustand zumindest dann freizugeben, wenn der Motor 1 im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands betrieben wird.

Außerdem umfasst die in das Ventileinstellungssteuersystem eingegliederte ECU 21A ein Warmlaufleerlaufbetriebssteuermittel zum Einstellen der Stellglieder 15 und 16 in die Sperrposition oder den Sperrzustand, wenn der Motor im Leerlauf im erwärmten Zustand betrieben wird (d. h. der erwärmte Leerlaufbetriebsmodus).

Die Position, in der die Stellglieder 15 und 16 im erwärmten Leerlaufbetriebsmodus gesperrt werden, ist so eingestellt, um bevorzugt oder wünschenswert sowohl für den Motorstartbetrieb als auch für den Motorbetriebszustand zu sein, der diesen unmittelbar folgt.

Mit anderen Worten ist die Position des durch den Sperrbolzen 155 gesperrten Flügelaufbaus 152 (siehe Fig. 10) so eingestellt, dass die für den Motorstartbetrieb geeignete Ventileinstellung realisiert werden kann.

Wie hierin zuvor beschrieben wurde, wird sowohl im Motorstartbetrieb als auch in dem Zustand, der dem Motorstartbetrieb unmittelbar folgt, übermäßiges Verzögern oder übermäßiges Vorschieben der Ventileinstellung begleitet durch Verschlechterung des Startleistungsverhaltens des Motors. Somit wird die relative Position zwischen dem Sperrbolzen 155 und der Sperrvertiefung 157 zuvor so eingestellt, dass die Ventileinstellung sowohl für den Motorstartbetrieb als auch für den Motorbetriebszustand unmittelbar nach dem Startbetrieb geeignet ist. Mit anderen Worten ist die oben erwähnte relative Position nicht notwendigerweise auf die Mittel- oder Zwischenposition begrenzt, die hierin zuvor mit Bezug auf Fig. 10 beschrieben wurde.

Im Leerlaufbetrieb des kalten Zustands nach dem Start des Motors müssen die Sperrbolzen 155 der Stellglieder 15 und 16 aus den Sperrvertiefungen 157 freigegeben werden, um es zu erlauben, die Ventilhubzeiteinstellungen so zu steuern, um in eine vorgeschobene Position (oder verzögerte Position) verlagert zu werden.

In diesem Fall wird der Schmieröldruck des Motors 1 sowohl zum Herbeiführen des Betriebs der Stellglieder 15 und 16 als auch des Betriebs zum Freigeben des Sperrbolzens 155 verwendet. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass sich der Schmieröldruck in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (U/min), der Öltemperatur und dgl. ändert.

Wie aus dem obigen ersichtlich ist, ist zum Herbeiführen der Vorschubsteuerung (oder der Verzögerungssteuerung) zumindest im Motorleerlaufbetriebsmodus im kalten Zustand erforderlich, den hydraulischen Druck zum Freigeben des Sperrbolzens 155 zu erzeugen.

Nach der Vorschubsteuerung (oder der Verzögerungssteuerung) im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands werden die Stellglieder 15 und 16 so gesteuert, um in die Sperrposition eingestellt zu werden.

In diesem Fall kann eine Rückführungssteuerung derart durchgeführt werden, dass der hydraulische Druck zum Halten des Sperrzustandes aufrechterhalten werden kann. Alternativ kann der Sperrbolzen 155 mit der Vertiefung in der Sperrposition eingerastet sein.

Wenn im oben beschriebenen Zustand ein Gaspedal zum Fahrstart des Kraftfahrzeugs niedergedrückt wird, steigt die Motordrehzahl (U/min), was im Freigeben des Sperrzustands resultiert, und somit kann die Steuerung des Motorbetriebs in einer verzögerten oder vorgeschoben Position (nicht in der Sperrposition) durchgeführt werden, in Abhängigkeit vom vorherrschenden Betriebszustand des Motors 1.

Spezieller noch werden unter Bezug auf Fig. 1 die Stellglieder 15 und 16 in einer Zwischen- oder Mittelposition zwischen der vorgeschobensten und der verzögertsten Position beim Motorstartbetrieb gesperrt, während im Leerlaufbetriebsmodus des Kaltstarts, der dem Motorstartbetrieb folgt, die Stellglieder 15 und 16 so gesteuert werden, dass sie in die mechanisch begrenzte Stoppposition vorgeschoben (oder verzögert) werden, in der die Wirkung des Temperaturanstiegs des Katalysators herbeigeführt wird.

In diesem Zusammenhang ist ebenfalls zu erwähnen, dass die ECU 21A so gestaltet ist, um die Phasendifferenzen (oder die relative Phase) zwischen der Kurbelwelle und den Nockenwellen 15C und 16C zu lernen, die durch die Nockenwinkelsensoren 17 bzw. 18 erfasst werden, als die Referenzpositionen für die vorgeschobenste bzw. verzögertste Steuerung im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands mit der Absicht, dass Positionssteuerleistungsverhalten zu steigern, wenn die Ventileinstellungssteuerung tatsächlich durchgeführt wird.

Durch das Lernen der Referenzpositionen, wie oben erwähnt, kann die relative Phase in einer Position zwischen der vorgeschobensten und der verzögertsten Position durch die ECU 21A nach dem Warmlaufbetrieb des Motors 1 gesteuert werden, wodurch das Positionssteuerleistungsverhalten gesteigert werden kann.

Überdies kann sogar in dem Fall, in dem die Referenzpositionen nicht während des Motorwarmlaufbetriebs erlernt wurden, die ECU 21A die Referenzpositionen durch Steuern der relativen Phase auf die vorgeschobenste Position (oder die verzögertste Position) zu im aufgewärmten Zustand lernen, wie im Fall des Leerlaufbetriebsmodus im kalten Zustand. An dieser Stelle sollte auch erwähnt werden, dass die Richtung, in der die Steuerung im erwärmten Zustand (d. h. die Richtung auf die vorgeschobenste oder die verzögertste Position zu) durchgeführt wird, in dieselbe Richtung eingestellt wird, wie die Steuerungsrichtung im Motorbetrieb des kalten Zustands.

Als nächstes zielt die Beschreibung unter Bezug auf ein in Fig. 2 gezeigtes Ablaufdiagramm zusammen mit den hierin zuvor erwähnten Fig. 7 bis 14 auf den Betrieb des Ventileinstellungssteuerstücks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das System in Fig. 1 gezeigt wird.

Übrigens wird die folgende Beschreibung repräsentativ unter der Voraussetzung vorgenommen, dass die Ventileinstellung derart gesteuert wird, um zum Lernen der Referenzposition in die vorgeschobenste Position eingestellt zu werden, wobei jedoch verstanden wird, dass die Unterweisungen in der Erfindung genauso auf die Ventileinstellungssteuerung in die verzögertste Position angewandt werden können.

Die in Fig. 2 erläuterte Verarbeitungsroutine wird intern in der ECU 21A jeweils zu einem vordefinierten Zeitintervall ausgeführt.

Unter Bezug auf Fig. 2 wird zuerst durch die ECU 21A die Entscheidung getroffen, ob sich der Motor 1 im Start- oder im Blockierzustand befindet (Schritt S1).

Wenn im Schritt S1 entschieden wird, dass sich der Motor 1 im Start- oder im Blockierzustand befindet (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S1 die Bestätigung "Ja" zur Folge hat), wird der den Solenoiden oder Spulen 193 der Ölsteuerventile 19 und 20 zugeführte Strom auf ein Minimalstromniveau oder den Wert MIN eingestellt (Schritt S6), worauf die Prozedur die in Fig. 2 erläuterte Verarbeitungsroutine verlässt.

In diesem Zusammenhang kann der oben erwähnte Minimalstromwert MIN der Stromwert des nicht leitenden Zustands des Solenoiden sein (d. h. 0 mM. Es wird jedoch bevorzugt, den minimalen Stromwert MIN in der Größenordnung von 100 mA als einen Bereitschaftsstromwert für die folgende Operation aufrecht zu erhalten.

Wenn andererseits im Schritt S1 entschieden wird, dass der Motor weder im Startzustand noch im Blockierzustand ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S1 die Verneinung "Nein" zur Folge hat), wird nachfolgend die Entscheidung getroffen, ob der Motor 1 im Leerlaufzustand ist oder nicht (Schritt S2).

Die Entscheidung bezüglich des Leerlaufzustands im Schritt S2 kann getroffen werden durch Überprüfen, ob der Leerlaufschalter im Zustand EIN oder im Zustand AUS ist oder alternativ durch Überprüfen, ob das Drosselventil vollständig geschlossen ist oder nicht, wie es in der Technik gut bekannt ist.

Wenn der Entscheidungsschritt S2 darauf hinausläuft, dass der Motor nicht im Leerlaufzustand ist (d. h. wenn der Schritt S2 zu einem "Nein" führt), dann führt die Verarbeitung zu einem Schritt S7 fort (später beschrieben). Wenn andererseits der Entscheidungsschritt S2 darauf hinausläuft, dass der Motor 1 im Leerlaufzustand ist (d. h. wenn der Schritt S2 in einem "Ja" resultiert), wird dann die Entscheidung getroffen, ob der Motor 1 im kalten Zustand ist oder nicht (Schritt S3).

An dieser Stelle sollte hinzugefügt werden, dass der Ausdruck "kalter Zustand" beispielsweise einen Zustand bedeutet, in dem die Kühlwassertemperatur Tw des Motors 1 (die erfasst oder geschätzt wird) gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist (z. B. 40°C, was den Aufwärmzustand des Motors anzeigt). Im kalten Zustand, in dem die Kühlewassertemperatur Tw nicht höher als die vorbestimmte Temperatur ist, muss der Katalysator schnell zu seiner Aktivierung aufgewärmt werden.

Wenn im Schritt S3 entschieden wird, dass die Kühlwassertemperatur Tw gleich oder höher als die vorbestimmte Temperatur, die den Aufwärmzustand des Motors anzeigt, ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S3 in einer Legierung "NEIN" resultiert), bedeutet dies, dass sich der Motor 1 nicht im kalten Zustand befindet. Dann geht die Verarbeitung zu einem Schritt S9 weiter, der später beschrieben wird.

Ferner, wenn im Schritt S3 entschieden wird, dass die Kühlewassertemperatur Tw nicht höher als die vorbestimmte Temperatur ist und der Motor 1 somit im kalten Zustand ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S3 in der Bestätigung "Ja" resultiert), werden die Stellglieder 15 und 16 in die jeweiligen mechanischen Stopp-Positionen auf der Vorschubseite eingestellt, worauf die relative Phase des Nockenwinkels derart gesteuert wird, um in die vorgeschobenste Position eingestellt zu werden (Schritt S4).

Spezieller wird im Schritt S4 der Strom des Ölsteuerventils 20 für das Auslassventil auf einen Minimalwert MIN eingestellt, während der Strom des Ölsteuerventils 19 für das Ansaugventil auf einen Maximalwert eingestellt wird oder alternativ derart eingestellt wird, dass eine Soll- (oder Ziel)-Vorschubgröße, die vorgeschobenste Position realisieren kann.

In Folge auf die oben erwähnte am meisten vorschiebende Steuerung (Schritt S4) wird schließlich die Phasendifferenz zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle 15C; 16C als die Referenzposition gelernt (Schritt S5), worauf die in Fig. 2 gezeigte Verarbeitungsroutine zum Ende kommt.

Dieser Lernschritt S5 sollte vorzugsweise ausgeführt werden nach Bestätigen, dass der erfasste Wert der Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel einen Wert erreicht hat, der die vorgeschobenste Position anzeigt oder alternativ nach Warten einer geschätzten Zeit, welche es ermöglicht, dass der erfasste Phasendifferenzwert dem Wert gleich wird, der die vorgeschobenste Position anzeigt.

An dieser Stelle sollte erwähnt werden, dass der Grund, warum die Ventileinstellung im Schritt S4 im kalten Leerlaufbetriebsmodus des Motors im Schritt S4 in die vorgeschobenste Position gesteuert wird, durch die Tatsache erklärt werden kann, dass durch Vorschieben der Ventilöffnungsstarteinstellung des Auslassventils das Abgas im Verlauf der Verbrennung mit einer hohen Temperatur in das Abgasrohr 10 ausgestoßen wird, was zur Beschleunigung des Temperaturanstiegs des Katalysators 12 beiträgt, wodurch im vom Motor ausgestoßenen Abgas enthaltene schädliche Komponenten im kalten Leerlaufbetriebsmodus effizienter reduziert werden können.

Die am meisten vorschiebende Steuerung der Ventileinstellung kann nur für das Auslassventil durchgeführt werden. Es versteht sich jedoch von selbst, dass diese Steuerung gleichzeitig für das Ansaugventil durchgeführt werden kann. In diesem Fall kann das Öffnen des Auslassventils eher ohne Erhöhen der Ventilüberlappungszeitdauer gestartet werden, was den Vorteil hat, dass der Temperaturanstieg des katalytischen Konverters 12 beschleunigt werden kann, während die Stabilität des Leerlaufbetriebs des Motors sichergestellt wird.

Wenn andererseits im in Fig. 2 gezeigten Schritt S2 entschieden wird, dass der Motor 1 nicht im Leerlaufzustand ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S2 in "Nein" resultiert), wird dann entschieden, ob die Referenzposition bereits gelernt wurde oder nicht (gelernt mindestens einmal) (Schritt S7).

Wenn im Schritt S7 die Entscheidung getroffen wird, dass die Referenzposition bereits gelernt wurde (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S2 zu "Ja" führt), wird die Sollvorschubgröße dann durch Bezugnahme auf eine Interpolationsdatenabbildung in Betrachtung des Motorbetriebszustands (Motordrehzahl und Motorlast) justiert, um dadurch die optimale Ventileinstellungssteuerung durchzuführen, welche dem gegenwärtigen Betriebszustand des Motors 1 entspricht (Schritt S8), worauf die in Fig. 2 erläuterte Bearbeitungsroutine zum Ende kommt.

In einem Schritt S8 wird Rückkopplungsregelung derart durchgeführt, dass die Sollposition, die als Abbildungsdaten in der ECU 21A eingegliederten ROM (Nur-Lesespeicher; Read- Only Memory) gespeichert wird, verwirklicht werden kann.

Wie zuvor erwähnt wird die Referenzdatenabbildung für die Sollvorschubpositionen zuvor im in der ECU 21A eingegliederten ROM in einer derartigen Weise abgespeichert, dass die Abbildungsdaten in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (U/min) und der Motorlast, die beide als Parameter dienen, interpoliert werden können.

Wenn im Schritt S7 entschieden wird, dass die Referenzposition noch nicht gelernt wurde (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S7 in der Verneinung "Nein" resultiert), dann fährt die Verarbeitung zu den zuvor erwähnten Schritte S4 und S6 fort, wo die am meisten vorschiebende Steuerung (d. h. die Steuerung zum Verschieben in die vorgeschobenste Position) durchgeführt wird (Schritt S4) zum Zweck des Lernens der Referenzposition (Schritt S5).

Wenn andererseits im Schritt S3 entschieden wird, dass der Motor 1 nicht im kalten Zustand ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S3 in "Nein" resultiert), wird dann in einem Schritt S9 die Entscheidung getroffen, ob die Referenzposition schon gelernt wurde oder nicht. Wenn im Schritt S9 entschieden wird, dass die Referenzposition schon gelernt wurde (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S9 in einem "Ja" resultiert), wird die Sollvorschubgröße derart reguliert, dass die mittlere Sperrposition verwirklicht werden kann (Schritt S10), worauf die in Fig. 2 gezeigte Verarbeitungsroutine zum Ende kommt.

Die oben in Zusammenhang mit dem Schritt S10 erwähnte Zwischensperrposition wird derart eingestellt, dass die Ventileinstellung, die für die Motorleistung bei dessen Startbetrieb geeignet ist, realisiert werden kann. Da diese Position ebenfalls für das Sicherstellen der Stabilität im Leerlaufbetriebsmodus geeignet ist, könn 31532 00070 552 001000280000000200012000285913142100040 0002010145160 00004 31413en Schwankungen in der Motordrehzahl im Leerlaufbetriebsmodus zufriedenstellend unterdrückt werden.

Ferner, wenn im Schritt S9 entschieden wird, dass die Referenzposition noch nicht gelernt wurde (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S9 in "Nein" resultiert), fährt die Verarbeitung wie zuvor beschrieben zu den Schritte S4 und S5 fort.

Die einmal im Schritt S5 gelernte und gespeicherte Referenzposition (der gelernte Wert) wird beibehalten wie er ist, es sei denn, die Reserveenergiezuführung zur ECU 21A wird getrennt oder unterbrochen, was durch Entfernen der an Bord befindlichen Batterie oder aus anderen Gründen herbeigeführt werden kann.

Wegen der oben beschriebenen Eigenschaft können vergebliche Versuche zum Wiederholen der Verarbeitung der am meisten vorschiebenden Steuerung und der Lernverarbeitung (Schritte S4 und S5) sogar im Aufwärmzustand im folgenden Motorstartbetrieb vermieden werden.

Wie aus dem Obigen ersichtlich ist, kann im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands des Motors 1 die Ventilzeitsteuerung derart gesteuert werden, um mit dem Ziel der Beschleunigung der Aktivierung des Katalysators 12 die vorgeschobenste zu sein und die dieser vorgeschobensten Ventilzeitsteuerung entsprechende Position kann als die Referenzposition gelernt werden.

Wenn andererseits die gelernte Referenzposition gelöscht oder entfernt wird wegen beispielsweise der Entfernung der Batterie in Folge der Aufwärmoperation des Motors 1 ist das Auftreten einer derartigen Situation gleichbedeutend einem derartigen Zustand, in dem das Lernen der Referenzposition noch nicht durchgeführt wurde (d. h. der nicht-gelernte (noch nicht gelernte) Zustand), wird die Ventileinstellung zwangsläufig derart gesteuert, um die vorgeschobenste Position anzunehmen, um zu erreichen, dass die Referenzposition erneut gelernt wird.

Auf diese Weise kann die Motorsteuerleistung über die Ventileinstellungsoptimierungssteuerung gesteigert werden, die jedes mal herbeigeführt wird, wenn der Motor in gewöhnlichen Betrieb gebracht wird, wodurch eine ausreichende oder adäquate Motorleistung zufriedenstellend sichergestellt werden kann.

Im Ventileinstellungssteuersystem gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform der Erfindung, welche in Fig. 1 gezeigt wird, sind die Stellglieder 15 und 16 in Verbindung mit sowohl der Nockenwelle 15C für jeweils die Ansaugventile als auch der Nockenwelle 16C für jeweils die Auslassventile angeordnet. Die Erfindung ist jedoch durchaus nicht auf eine derartige Anordnung begrenzt. Es kann nur eines der Stellglieder 15 und 16 in Verbindung mit einer der Nockenwellen 15C und 16C angeordnet sein.

Außerdem ist in oben beschriebenen Ventileinstellungssteuersystem jedes der Stellglieder 15 und 16 derart implementiert, dass der Flügelaufbau 152 zum Ändern des Phasenwinkels innerhalb des Gehäuses 151 drehend bewegt oder verstellt wird, wie hierin zuvor unter Bezug auf die Fig. 9 bis 11 beschrieben wurde. Die Erfindung ist jedoch auch nicht auf eine derartige Struktur des Stellglieds begrenzt. Es können gleichermaßen andere Typen von Stellgliedern, wie etwa schraubenförmige oder dgl. eingesetzt werden.

Ferner wurde in Zusammenhang mit dem Ablaufdiagramm von Fig. 2 beschrieben, dass die Ventileinstellung derart gesteuert wird, dass das Ansaug-/Auslassventil die vorgeschobenste Position zwecks des Lernens der Referenzposition im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands voraussetzt. Die Ventileinstellung kann jedoch auf die verzögertste Position zu gesteuert werden, obwohl es von der Gestaltung des Motor 1 abhängt.

Als ein Beispiel kann die Ventileinstellung gesteuert werden, um im kalten Leerlaufbetriebsmodus in Abhängigkeit vom Typ des Motors 1 verzögert zu sein, so dass die Zeiteinstellung, zu der das Auslassventil geschlossen ist, unter anderem verzögert ist. In diesem Fall wird ein Teil des Verbrennungsgases wiederum in die Verbrennungskammer aufgenommen, als ein Ergebnis dessen die Verbrennungstemperatur gesenkt wird, wobei die Temperatur des Abgases erhöht wird.

Somit wird im Fall dieses Motortyps die Ventileinstellung auf die verzögertste Position zu im kalten Leerlaufbetriebsmodus gesteuert, anstelle der Steuerung im in Fig. 2 gezeigten Schritt S4, um dadurch zu bewirken, dass der Temperaturanstieg des Katalysators 12 beschleunigt wird, während ermöglicht wird, dass die verzögertste Position als die Referenzposition gelernt wird.

Außerdem wird in dem Fall, in dem die Ventileinstellung auf die verzögertste Position zu im kalten Leerlaufbetriebsmodus gesteuert wird, die verzögertste Steuerung auch beim Lernen der Referenzposition in Folge zum Aufwärmbetrieb durchgeführt. Wegen dieser Eigenschaft kann der Unterschied in Leistung oder Verhalten des Motors 1 zwischen dessen kaltem Zustand und dessen Aufwärmzustand weniger bedeutend gemacht werden.

Wie aus dem vorangegangenen ersichtlich ist, kann durch Steuern der Ventileinstellung in die vorgeschobenste Position (oder die verzögertste Position) im kalten Leerlaufbetriebsmodus für den Zweck des Lernens der Referenzposition nicht nur eine beschleunigte Aktivierung des Katalysators 12, sondern auch eine gesteigerte Genauigkeit der Nockenwinkelsteuerung realisiert werden.

Nach dem Aufwärmbetrieb wird die Ventilsteuerung unter Verwenden des gelernten Werts (die Referenzposition) gesteuert. Wenn der gelernte Wert in dem Zustand, in dem der Motor erwärmt wurde, noch nicht verfügbar war, wird die Ventileinstellung derart gesteuert, um für den Zweck des Lernens der Referenzposition die vorgeschobenste Position (oder die verzögertste Position) anzunehmen.

Ausführungsform 2

Im Fall des Ventileinstellungssteuersystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wird eine derartige Anordnung angenommen, dass wenn in den in Fig. 2 gezeigten Schritten S7 oder S9 entschieden wird, dass die Referenzposition noch nicht gelernt worden ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S7 oder S9 in einem "Nein" resultiert), nur die Lernverarbeitung (Schritte S4; S5) der Referenzposition über die am meisten vorschiebende Steuerung (oder die am meisten verzögernde Steuerung) durchgeführt wird. Es kann (können) jedoch zusätzlich (eine) andere Steuerung(en) für den Motor 1 wie etwa Kraftstoffeinspritzsteuerung, Zündverstellungssteuerung oder dgl. durchgeführt werden. Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zielt auf das Ventileinstellungssteuersystem, in dem die Kraftstoffeinspritzsteuerung, die Zündverstellungssteuerung, ISC (Idle Speed Control valve, Leerlaufsteuerungsventil) und/oder die Drosselöffnungssteuerung angenommen wird.

Im mit dem Ventileinstellsteuersystem ausgerüsteten Verbrennungsmotor gibt es eine Tendenz, dass die Drehung des Motors 1 schwankt, wenn die Ventileinstellung in die vorgeschobenste Position (oder in die verzögertste Position) im Motoraufwärmbetriebsmodus eingestellt wird. Entsprechend ist die ECU 21A so gestaltet, um die Kraftstoffeinspritzung, die Zündverstellung oder ähnliches mit dem Ziel zu steuern, die Schwankung der Rotation, Motorblockierung und ähnliche Ereignisse zu verhindern oder zu unterdrücken.

Im folgenden wird die Beschreibung auf das Ventileinstellungssteuersystem für den Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gerichtet, wobei das System gestaltet ist, zusätzlich eine Motorsteuerverarbeitung im Fall durchzuführen, dass die Referenzposition noch nicht gelernt worden ist. Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Steuerprozesses, der durch das Ventileinstellungssteuersystem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird, worin die Verarbeitungsschritte, die jenen hierin zuvor unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben wurden, ähnlich sind mit gleichen Schrittidentifikationszahlen versehen werden. Entsprechend wird eine wiederholte detaillierte Beschreibung dieser Schritte in der folgenden Erläuterung weggelassen.

Wenn nun unter Bezug auf Fig. 3 in einem Schritt S2 entschieden wird, dass der Motorbetriebszustand nicht im Leerlaufzustand ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S2 in einem "Nein" resultiert) und wenn weiter im Schritt S7 entschieden wird, dass die Referenzposition noch nicht gelernt worden ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S7 in einem "NEIN" resultiert), wird zusätzlich zur Durchführung der Lernverarbeitung in den Schritten S4 und S5 eine Ausgangssteuerung für den Motor 1 durchgeführt (Schritt S11).

Wenn ähnlich in einem Schritt S3 entschieden wird, dass der Motor nicht im kalten Zustand ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S3 in einem "Nein" resultiert), und wenn weiter im Schritt S9 entschieden wird, dass die Referenzposition noch nicht gelernt worden ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S9 auf ein "Nein" hinausläuft), wird zusätzlich zur Lernverarbeitung in den Schritten S4 und S5 eine Ausgangssteuerung des Motors 1 durchgeführt (Schritt S12).

Die in den Schritten S11 und S12 durchgeführte Motorausgangssteuerung kann beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündverstellungssteuerung, eine Steuerung des Leerlaufdrehzahlsteuerventils (ISC) und eine Drosselöffnungsgradsteuerung umfassen.

Spezieller steuert die ECU 21A wenigstens eines von die in den Motorzylinder eingespritzte Kraftstoffmenge, die Zündverstellung, das Leerlaufdrehzahlsteuerventil und den Drosselöffnungsgrad, wenn die Verarbeitung zum Lernen der Referenzposition im Aufwärmzustand ausgeführt wird, um dadurch das Ausgangsmoment des Motors 1 derart zu regulieren, dass der Betriebszustand des Motors im wesentlichen derselbe wie der Zustand wird, der vor dem Durchführen der Steuerung zum Lernen/Speichern des Referenzwerts (d. h. die Steuerung zum Einstellen der vorgeschobensten Position oder der verzögertsten Position) vorherrschte.

Wie hierin zuvor beschrieben, wird die vorgeschobenste Position als die Referenzposition für die Ventileinstellungssteuerung im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands gelernt (Schritte S4 und S5). Die gewöhnliche Ventileinstellungssteuerung wird unter Bezugnahme auf die Datenabbildung auf der Basis des gelernten Wertes (Referenzposition) (Schritt S8) durchgeführt. Im Aufwärmbetriebmodus wird die Ventileinstellungssteuerung in der Zwischen- oder Mittelposition zwischen der vorgeschobensten und der verzögertsten Position durchgeführt (Schritt S10). Wenn die Referenzposition noch nicht gelernt worden ist, wird die Motorausgangssteuerung durchgeführt, um zusätzlich zum Lernen der Referenzposition (Schritte S11 und S12) Schwankung der Motordrehzahl und das Ereignis der Motorblockierung zu unterdrücken oder zu verhindern.

Wenn im allgemeinen die Ventileinstellung des Auslassventils derart gesteuert wird, um vorauszueilen, beginnt das Auslassventil, sich zu einem früheren Zeitpunkt zu öffnen. Als ein Ergebnis dessen wird der tatsächliche oder effektive Arbeitshub verkürzt. Folglich wird die in die Rotationsleistung der Kurbelwelle umgewandelte Verbrennungsenergie verringert, was somit die unerwünschte Möglichkeit nach sich zieht, dass eine Schwankung der Motordrehzahl und/oder das Ereignis der Motorblockierung auftreten kann.

Somit wird zum Zweck des Vermeidens der Schwankung der Motordrehzahl und des Ereignisses der Motorblockierung das vom Motor 1 erzeugte Moment reguliert durch Durchführen beispielsweise der Steuerung zum Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge (Steuerung zum Reduzieren des Luft- Brennstoff-Gemisches A/F, d. h. Ergiebigkeitssteuerung) Steuerung zum Vorschieben der Zündverstellung, der Steuerung zum Erhöhen des Öffnungsgrads des Leerlaufsteuerventils und/oder der Steuerung zum Erhöhen des Öffnungsgrads des Drosselventils in den oben erwähnten Schritten S11 und S12.

Die Abgasventilöffnungsstarteinstellung kann ohne Ausdehnen der Ventilüberlappungszeitdauer vorgeschoben werden durch gleichzeitiges Durchführen der am meisten vorschiebenden Steuerung für die Ventileinstellung des Ansaugventils, welche zum Verhindern des Absenkens des Motormoments nutzbar ist, da die Erhöhung der Größe der internen Abgasrückführung (exhaust gas recirculation, EGR) wegen der Ausdehnung der Ventilüberlappungszeitdauer verhindert werden kann.

Ferner kann in dem Fall, in dem die am meisten verzögernde Steuerung anstelle der am meisten vorschiebenden Steuerung in Schritt S4 durchgeführt wird, die Möglichkeit entstehen, dass das Motorausgangsmoment wegen des Ansaugens von Verbrennungsgas durch den Motorzylinder, wie hierin zuvor beschrieben, abgesenkt wird. Somit wird die Steuerung des Motorausgangsmoments ähnlich zu der oben beschriebenen Steuerung durchgeführt (Schritte S11, S12), um das Auftreten von Schwankungen der Motordrehzahl und des Ereignisses der Motorblockierung zu unterdrücken und zu verhindern.

Ausführungsform 3

Im Ventileinstellungssteuersystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Erfassungswert des Nockenwinkelsensors 17; 18 nur gelernt und gespeichert, wenn die am meisten vorschiebende Steuerung (oder die am meisten verzögernde Steuerung) im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands durchgeführt wird. Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zielt auf das Ventileinstellungssteuersystem, welches so gestaltet ist, zusätzlich den Erfassungswert des Nockenwinkelsensors 17; 18 als eine zweite Referenzposition zu lernen und zu speichern, wenn die Ventilüberlappung gesteuert wird, um im Verlauf der gewöhnlichen Ventileinstellungssteuerung verringert zu werden.

Spezieller ist im Ventileinstellungssteuersystem gemäß der gegenwärtigen Ausführungsform der Erfindung die ECU 21A derart gestaltet oder programmiert, dass wenn die relative Phase der Nockenwelle 15C; 16C in die Richtung gesteuert wird, in der die Überlappungsgröße zwischen dem Ansaugventil und dem Auslassventil (d. h. in die Richtung auf die verzögertste Position zu) im Verlauf der gewöhnlichen Abbildungssteuerung der relativen Phase der Nockenwelle 15C; 16C (Schritt S8) verringert wird, wird der Erfassungswert des Nockenwinkelsensors 17; 18 als die zweite Referenzposition gelernt und gespeichert.

Mit anderen Worten, wenn die Ventilüberlappung zur Erhöhung in dem Zustand neigt, in dem der Motor 1 im kalten Zustand ist und in dem die relative Phase der Nockenwelle 15C; 16C derart gesteuert wird, um mehr als im Aufwärmzustand vorzuschieben (zu verzögern), wird der Erfassungswert des Nockenwinkelsensors 17; 18 (d. h. die zweite Referenzposition) gelernt, um gespeichert zu werden, wenn die relative Phase der Nockenwelle 15C; 16C auf die verzögertste Position (oder die vorgeschobenste Position) zu gesteuert wird, so dass die Überlappung zwischen dem Ansaugventil und dem Auslassventil im gewöhnlichen Ventileinstellungssteuerzustand verringert wird.

Es ist allgemein bekannt, dass Stabilität nicht nur für den Leerlaufbetrieb sichergestellt werden kann, sondern auch für die Verbrennung wegen der Verringerung der Größe der internen Abgasrückführung (EGR), wenn die Überlappungszeitdauer kurz ist, was zum Verhindern oder Unterdrücken des Auftretens der Motorblockierung oder ähnlicher Ereignisse vorteilhaft ist.

In diesem Zusammenhang sollte auch daran erinnert werden, dass das Ölsteuerventil 19; 20 den in Fig. 12 erläuterten Zustand unter dem Wirken der Feder 194 voraussetzt, wenn deren Solenoiden keine elektrische Energie zugeführt wird.

Unter erneutem Bezug auf Fig. 12 kann durch Annahme der Öldurchflussanordnung, welche das Optimieren der Ventilüberlappung ermöglicht, das Auftreten des instabilen Leerlaufzustands oder des Ereignisses der Motorblockierung sogar dann wirksam unterdrückt und verhindert werden, wenn Drahtbruch oder ähnliche Fehler im Ölsteuerventil 19; 20 stattfinden sollten, wodurch eine Art von Ausfallsicherheitseigenschaft realisiert werden kann.

Unter diesen Umständen ist es wünschenswert, die Position der Nockenwelle in Ausfallsicherheitszustand als die Referenzposition für die Ventileinstellungssteuerung zu lernen.

Spezieller sollte in dem Fall, in dem die Steuerungsrichtung auf die vorgeschobenste Position zu beim Lernen der Referenzposition zum Speichern eingestellt wird, die verzögertste Position des Ansaugventils in der gewöhnlichen Ventileinstellungssteuerung vorzugsweise als die zweite Referenzposition zum Speichern gelernt werden.

Wie hierin zuvor beschrieben, wird im kalten Zustand des Motors 1 die am meisten vorschiebende Steuerung (d. h. die Steuerung auf die vorgeschobenste Position zu) sowohl für das Ansaug- als auch das Auslassventil mit der Absicht, die Aktivierung des Katalysators 12 zu beschleunigen, durchgeführt (Schritt S4).

In diesem Fall ist für das Auslassventil eine Steuerung auf die vorgeschobenste Position zu zum Minimieren der Ventilüberlappung wirksam. Entsprechend entsteht kein Problem, das die oben erwähnte Ausfallsicherheitseigenschaft betrifft.

Andererseits ist für das Ansaugventil die Steuerung auf die verzögertste Position zu zum Minimieren der Ventilüberlappung und deshalb dem Sicherstellen der Ausfallsicherheitseigenschaft wirksam. Entsprechend sollte die verzögertste Position als die zweite Referenzposition zum Bewerkstelligen der Phasenwinkelsteuerung gelernt werden.

Nun wird die Beschreibung des Ventileinstellungssteuersystems des Verbrennungsmotors gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgenommen, wobei das System gestaltet ist, die zweite Referenzposition während der gewöhnlichen Ventileinstellungssteuerung zu lernen und zu speichern.

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Steuerbetriebs des Ventileinstellungssteuersystems gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, worin die Verarbeitungsschritte, die jenen zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben wurden, ähnlich sind, mit den gleichen Schrittnummern versehen sind und die wiederholte detaillierte Beschreibung dieser Schritte weggelassen wird.

Wenn unter Bezugnahme auf Fig. 4 im Schritt S4 entschieden wird, dass die Referenzposition bereits gelernt worden ist (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S7 auf eine Bestätigung "Ja" hinausläuft), wird die tatsächliche Vorschubgröße durch Bezugnahme auf die Abbildungsdaten derart gesteuert, dass die Ziel- oder Sollvorschubgröße der optimalen Sollposition folgt, was sich nach dem Motorbetriebszustand richtet (Schritt S8), und dann wird entschieden, ob die Sollvorschubgröße der verzögertsten Position entspricht oder nicht (Schritt S13).

Wenn im Schritt S13 die Entscheidung getroffen wird, dass die tatsächliche Vorschubgröße auch beim Nachfolgen der verzögertsten Position gesteuert wird (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S13 auf eine Bestätigung "Ja" hinausläuft), wird der erfasste Wert der verzögertsten Position als die zweite Referenzposition zum Speichern gelernt (Schritt S14), worauf die in Fig. 4 gezeigte Verarbeitungsroutine zum Ende kommt.

Wenn im Gegensatz dazu in Schritt S13 entschieden wird, dass die tatsächliche Vorschubgröße nicht beim Nachfolgen der verzögertsten Position gesteuert wird (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S13 auf eine Verneinung "Nein" hinausläuft), wird die Ausführung der Verarbeitung im Schritt S14 übergangen und die in Fig. 4 gezeigte Verarbeitungsroutine wird beendet.

Die ECU 21A führt die arithmetische Operation zum Steuern jedes Ventils durch Verwenden nicht nur der im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands gelernten und gespeicherten Referenzposition, sondern auch der zweiten Referenzposition durch.

An dieser Stelle sollte erwähnt werden, dass bei der Steuerung der tatsächlichen Vorschubgröße beim Nachfolgen der Sollvorschubgröße (Schritt S8) die Steuerprozedur vereinfacht werden kann, wobei die Anzahl der Programmschritte verringert wird so lange wie keine Änderung der Steuerung erforderlich ist, ungeachtet der Änderung der Referenzposition.

Im folgenden wird die Verarbeitung im Schritt S8 konkret für das Realisieren der Vereinfachung des Steuerprogramms und der Reduzierung der Programmschritte beschrieben.

Zuerst wird angenommen, dass die vorgeschobenste Position als die Referenzposition in den in Fig. 4 gezeigten Schritten S4 und S5 gelernt wurde. In diesem Fall wird die tatsächliche Vorschubgröße durch Ra dargestellt, die durch den Nockenwinkelsensor erfasste Vorschubgröße durch Sa, der Operationswinkel des Stellglieds durch Da und der vorgeschobenste Wert, wie gelernt, durch La. Dann kann die tatsächliche Vorschubgröße Ra arithmetisch in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck (1) bestimmt werden:

Ra = Sa + Da - La (1)

Im Ausdruck (1) ist der Operationswinkel Da gegeben durch den Winkel zwischen der Position des Stellglieds 15; 16, welche der vorgeschobensten Position entspricht und der Position, die der verzögertsten Position entspricht.

Wenn andererseits angenommen wird, dass die verzögertste Position anstelle der vorgeschobensten Position als die zu speichernde Referenzposition gelernt wird und wenn der Wert der verzögertsten Position, wie gelernt, durch das Referenzsymbol Lr dargestellt wird, dann kann die tatsächliche Vorschubgröße Ra arithmetisch in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck (2) bestimmt werden:

Ra = Sa - Lr (2)

Wie aus dem obigen ersichtlich, ist nur die Änderung der Arithmetik zum Bestimmen der tatsächlichen Vorschubgröße Ra in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten Ausdruck (1) oder (2) erforderlich. Es entsteht kein Erfordernis zum Ändern oder Modifizieren des nachfolgenden Steuerprozesses.

Spezieller wird im Fall, in dem der Wert der vorgeschobensten Position La gelernt worden ist, wobei der Wert der verzögertsten Position Lr zum Lernen in der Phasensteuerung für das Ansaugventil verbleibt, die tatsächliche Vorschubgröße Ra arithmetisch in Übereinstimmung mit dem oben erwähnten Ausdruck (1) bestimmt.

Andererseits wird in dem Fall, in dem sowohl der Wert der vorgeschobensten Position La als auch der Wert der verzögertsten Position Lr bereits gelernt worden sind, die tatsächliche Vorschubgröße Ra arithmetisch in Übereinstimmung mit dem Ausdruck (2) bestimmt.

In Verbindung damit sollte erwähnt werden, dass in den oben erwähnten Ausdrücken (1) und (2) die durch den Nockenwinkelsensor erfasste Vorschubgröße Ra arithmetisch auf der Basis des Kurbelwinkels Ac und des Nockenwinkels Acam in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck (3) bestimmt werden kann:

Sa = Ac - Acam (3)

Im obigen Ausdruck (3) ist der Kurbelwinkel Ac vorgegeben durch einen Wert, der aus Transformation des Fallzeitpunkts (Abfallflankenzeitpunkt) des Erfassungsimpulses des Kurbelwinkelsensors 14 in einen Winkel resultiert, während der Nockenwinkel Acam vorgegeben ist durch einen Wert, der aus Transformation des Anstiegszeitpunkts (Anstiegsflankenzeitpunkt) des Erfassungsimpulses des Nockenwinkelsensors 17; 18 in einen Winkel resultiert. In praktischen Anwendungen können der Kurbelwinkel Ac und der Nockenwinkel Acam durch Messung mit einem in die ECU 21A eingearbeiteten Zeitgeber erfasst werden.

In Verbindung damit sollte auch hinzugefügt werden, dass, obwohl die Vorschubsteuerung eigentlich durch Lernen der Referenzposition auf der Ausfallsicherheitsseite, wo die Ventilüberlappung klein ist, durchgeführt werden sollte, kann die Vorschubsteuerung genauso durchgeführt werden durch Lernen der Referenzposition in dem Bereich, wo die Ausfallsicherheitseigenschaft nicht sichergestellt werden kann, zwecks Steigerns der Steuergenauigkeit in dem Fall, in dem die Referenzposition noch nicht im Ausfallsicherheitsbereich gelernt worden ist.

Wie aus dem vorangegangenen ersichtlich ist, kann im Ventileinstellungssteuersystem gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Steuerprozedur wie etwa beispielsweise die PD-(Proportional- und Differential)-Steuerung oder dgl. Im wesentlichen unverändert bleiben. Es ist nur erforderlich, den Ausdruck (1) oder (2) zum arithmetischen Bestimmen der tatsächlichen Vorschubgröße Ra auszuwählen, wie oben beschrieben wurde. Somit ist die Steuerprozedur vereinfacht und deshalb kann die Anzahl der beim Entwickeln des Programms beteiligten Schritte reduziert werden.

Ausführungsform 4

Im Fall des Ventileinstellungssteuersystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wurde der Steuerung des Motors 1 im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands keine Beachtung geschenkt. Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zielt auf die Steuerung zum Erhöhen der Drehzahl (U/min) des Motors zusätzlich zum Lernen der Referenzposition im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands.

Im folgenden zielt die Beschreibung auf das Ventileinstellungssteuersystem gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das System gestaltet ist, die Motordrehzahl (U/min) derart zu steuern, dass sie im Leerlaufbetrieb, der im kalten Zustand des Motors durchgeführt wird, erhöht wird.

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern des Steuerbetriebs des Ventileinstellungssteuersystems gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung, worin die Verarbeitungsschritte, die jenen zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 beschrieben wurden, ähnlich sind mit gleichen Schrittidentifikationsnummern versehen sind und eine wiederholte Beschreibung dieser Schritte im Detail weggelassen wird.

Wenn nun unter Bezug auf Fig. 5 in Schritt S3 entschieden wird, dass der Motor 1 im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands betrieben wird (d. h. wenn der Entscheidungsschritt S3 auf ein "Ja" hinausläuft), wird die Steuerung zum Erhöhen der Leerlaufdrehzahl (U/min) in einem Schritt S15 zusätzlich zur Operation des Lernens und Speicherns der Referenzposition durchgeführt (Schritte S4, S5), um dadurch die Leerlaufdrehzahl (U/min) (d. h. die Motordrehzahl im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands) über die gewöhnliche Leerlaufdrehzahl hinaus zu erhöhen.

Durch Erhöhen der Leerlaufdrehzahl (U/min) im Leerlaufbetriebsmodus des Motors im kalten Zustand auf diese Weise erhöht sich die Menge des Abgases, als ein Ergebnis dessen die Wärmemenge zum Aktivieren des Katalysators 12 erhöht wird, wodurch der Katalysator 12 schneller aktiviert werden kann.

Somit kann durch Ausführen des oben erwähnten Schritts 515 zusammen mit der Ventileinstellungsvorschubsteuerung (Schritt S4) der Temperaturanstieg des Katalysators tatsächlich beschleunigt oder befördert werden.

Ausführungsform 5

Im Fall des Ventileinstellungssteuersystems gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung wird die Steuerung zum Erhöhen der Leerlaufdrehzahl (U/min) durchgeführt (Schritt S15). Dagegen zielt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf das Ventileinstellungssteuersystem, welches so gestaltet ist, um die Zündverstellungsverzögerungssteuerung anstelle des Ausführens des oben beschriebenen Schritts S15 durchzuführen.

Durch Ausführung der Zündverstellungsverzögerungssteuerung im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands wird der Temperaturanstieg des Abgases begünstigt, wodurch die Aktivierung des Katalysators weiter beschleunigt werden kann als im oben beschriebenen Fall der vierten Ausführungsform.

Ferner sollte hinzugefügt werden, dass die Menge des in den Zylinder des Motors 1 eingespritzten Kraftstoffs auch derart gesteuert werden kann, dass sie verringert wird (d. h. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F wird erhöht, um es anders auszudrücken) anstatt der Steuerung zum Verzögern der Zündverstellung im Schritt S15, im wesentlichen mit der gleichen Wirkung.

Durch Erhöhen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses A/F derart, dass das Kraftstoffgemisch wie oben beschrieben mager wird, kann die Menge an von in Abgas enthaltenen Schadstoffkomponenten reduziert werden.

Ferner versteht es sich von selbst, dass zusätzlich zur Ventileinstellungsvorschubsteuerung (Schritt S4) die Leerlaufdrehzahlbeschleunigungssteuerung, die Zündverstellungsverzögerungssteuerung und/oder die Kraftstoffeinspritzverringerungssteuerung (Luft-Kraftstoff- Verhältnis A/F-Erhöhungssteuerung) in willkürlicher Kombination durchgeführt werden können. In diesem Fall können die gewünschten Wirkungen in Kombination verwirklicht werden.

Schließlich sollte auch erwähnt werden, dass manche Motoren eine derartige Spezifikation haben, dass der Temperaturanstiegsbeschleunigungseffekt des Katalysators durch Verzögern der Ventileinstellung im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands, wie oben beschrieben, wirksam wird. Entsprechend kann im Fall, in dem die Referenzposition im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands noch nicht gelernt worden ist, die Ventileinstellung auf die verzögertste Position zu zum Lernen der Referenzposition gesteuert werden, worauf die Ventileinstellungsvorschubsteuerung unter Bezug auf die gelernte verzögertste Position, die als die Referenzposition eingestellt ist, durchgeführt werden kann.

Viele Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich und es ist somit beabsichtigt, durch die angefügten Patentansprüche all die Eigenschaften und Vorteile des Systems abzudecken, die unter den wahren Geist und Bereich der Erfindung fallen. Da sich ferner zahlreiche Modifikationen und Kombinationen dem Durchschnittsfachmann leicht erschließen, ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf den erläuterten und beschriebenen exakten Aufbau und Betrieb zu begrenzen. Entsprechend kann auf alle geeigneten Modifikationen und Entsprechungen zurückgegriffen werden, die in den Geist und den Bereich der Erfindung fallen.

Claims (12)

1. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor, das umfasst:
Sensormittel (3, 11, 14, 17, 18) zum Erfassen von Betriebszuständen eines Verbrennungsmotors (1);
ein Ansaugventil, das eine Nockenwelle (15C) antreibt, und ein Auslassventil, das eine Nockenwelle (16C) antreibt, zum Antreiben von Ansaug- bzw. Auslassventilen des Verbrennungsmotors (1) im Synchronismus mit der Drehung einer Kurbelwelle (13C) des Motors (1);
Stellgliedmittel (15; 16), die operativ verbunden sind mit wenigstens einem von dem Ansaugventil, das die Nockenwelle (15C) antreibt, und dem Auslassventil, das die Nockenwelle (16C) antreibt;
Hydraulikdruckzuführmittel (19; 20) zum Zuführen eines hydraulischen Drucks zum Antreiben der Stellgliedmittel (15; 16);
Steuermittel (21A) zum Steuern des hydraulischen Drucks, der von den Hydraulikdruckzuführmitteln (19, 20) an die Stellgliedmittel (15; 16) in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors (1) zugeführt wird, um dadurch eine relative Phase der Nockenwelle (15C; 16C) bezüglich der Kurbelwelle (13C) zu ändern;
einen Kurbelwinkelsensor (14) zum Erfassen einer Drehposition der Kurbelwelle (13C); und
Nockenwinkelsensoren (17; 18) zum Erfassen von Drehpositionen des Ansaugventils, das die Nockenwelle (15C) antreibt, bzw. des Auslassventils, das die Nockenwelle (16C) antreibt,
wobei das Stellgliedmittel (15; 16) umfasst
eine Verzögerungshydraulikkammer (153) und eine Vorschubhydraulikkammer (154) zum Einstellen eines variablen Bereiches, innerhalb dessen die relative Phase der Nockenwelle (15C; 16C) geändert werden kann;
einen Verriegelungsmechanismus (155, 157) zum Einstellen der relativen Phase in eine Sperrposition innerhalb des variablen Bereiches; und
einen Entriegelungsmechanismus (156) zum Freigeben des Verriegelungsmechanismus in Reaktion auf einen vorbestimmten Pegel des hydraulischen Drucks, der von den Hydraulikdruckzuführmitteln (19; 20) zugeführt wird, und
wobei das Steuermittel (21A) gestaltet ist zum Antreiben des Verriegelungsmechanismus, um dadurch die relative Phase in die Sperrposition einzustellen, wenn der Verbrennungsmotor (1) als in einem Startbetriebszustand befindlich erfasst wird, während wenn der Verbrennungsmotor (1) in einem Zustand ist, der dem Startbetriebszustand folgt, der Verriegelungsmechanismus freigegeben wird mittels des Entriegelungsmechanismus mit dem hydraulischen Druck, der von den Hydraulikdruckzuführungsmitteln (19; 20) an die Verzögerungshydraulikkammer (153) zugeführt wird, und wobei die Vorschubhydraulikkammer (154) gesteuert wird, um dadurch eine Verzögerungssteuerung der relativen Phase oder alternativ deren Vorschubsteuerung herbeizuführen;
wobei, wenn erfasst wird, dass der Motor in einem Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands betrieben wird, die relative Phase derart gesteuert wird, um in eine vorgeschobenste Position oder alternativ in eine verzögertste Position eingestellt zu werden; und
wobei eine Differenz der relativen Phase zwischen einem Erfassungswert des Kurbelwinkelsensors (14) und einem Erfassungswert des Nockenwinkelsensors (17; 18) in der vorgeschobensten Position oder alternativ in der verzögertsten Position gelernt wird, um als eine Referenzposition gespeichert zu werden.

2. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das Steuermittel (21A) derart gestaltet ist, um eine Richtung einzustellen, in der die Nockenwelle (15C; 16C) derart gesteuert wird, dass die Temperatur des Abgases des Motors (1) steigt, wenn der Motor im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands ist.

3. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn erfasst wird, dass die Referenzposition noch nicht gelernt worden ist, wenn der Motor in einem Aufwärmzustand ist, das Steuermittel (21A) die Steuerung derart durchführt, um die relative Phase der Nockenwelle (15C; 16C) in die vorgeschobenste Position oder alternativ in die verzögertste Position einzustellen zum Lernen für die Speicherung der relativen Phasendifferenz zwischen dem Erfassungswert des Kurbelwinkelsensors (14) und des Erfassungswerts des Nockenwinkelsensors (17; 18), als die Referenzposition.

4. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, wobei das Steuermittel (21A) derart gestaltet ist, um eine Richtung einzustellen, in die die Nockenwelle (15C; 16C) gesteuert wird beim Lernen zum Speichern der Referenzposition im Aufwärmzustand, um im wesentlichen gleiche zu sein wie die Steuerrichtung im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands.

5. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Steuermittel (21A) derart gestaltet ist, um die Steuerung des Verbrennungsmotors beim Lernen der Referenzposition im Aufwärmzustand zu ändern.

6. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, wobei das Steuermittel (21A) derart gestaltet ist, um wenigstens eines von eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Zündzeiteinstellung und Öffnungsgrade eines Leerlaufsteuerventils (6) und eines Drosselventils zu steuern beim Lernen zur Speicherung der Referenzposition im Aufwärmzustand, um dadurch ein Ausgangsmoment des Verbrennungsmotors (1) derart zu regulieren, dass der Betriebszustand des Motors (1) im wesentlichen derselbe wird wie der Zustand, der vorherrschte, bevor die Steuerung zum Lernen zur Speicherung der Referenzposition durchgeführt wurde.

7. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Steuermittel (21A) derart gestaltet ist, dass zu einem Zeitpunkt, wenn die relative Phase der Nockenwelle (15C; 16C) derart in eine Richtung auf die verzögertste Position zu oder alternativ auf die vorgeschobenste Position zu gesteuert wird, dass die Überlappung des Betriebs zwischen dem Ansaugventil und dem Auslassventil im Verlauf einer gewöhnlichen Steuerung der relativen Phase der Nockenwelle (15C; 16C) verringert wird, der Erfassungswert des Nockenwinkelsensors (17; 18) gelernt wird, um als eine zweite Referenzposition gespeichert zu werden.

8. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 7, wobei das Steuermittel (21A) derart gestaltet ist, dass in dem Fall, in dem die Steuerrichtung auf die vorgeschobenste Position beim Lernen der Referenzposition zur Speicherung eingestellt ist, die verzögertste Position, die durch das Ansaugventil während der gewöhnlichen Ventileinstellungssteuerung eingenommen wird, als die zweite zu speichernde Referenzposition gelernt wird.

9. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Steuermittel (21A) derart gestaltet ist, um die zweite Referenzposition und die Referenzposition zu verwenden, die während des Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands zum Durchführen der arithmetischen Operation zum Steuern der Ventileinstellung gelernt und gespeichert wurde.

10. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Steuermittel (21A) derart gestaltet ist, um die Drehzahl (U/min) des Verbrennungsmotors (1) derart zu steuern, dass die Drehzahl wächst, wenn der Motorbetriebszustand im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands ist.

11. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Steuermittel (21A) gestaltet ist, die Zündverstellung des Verbrennungsmotors (1) derart zu steuern, dass die Zündverstellung verzögert ist, wenn erfasst wird, dass der Motorbetriebszustand im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands ist.

12. Ventileinstellungssteuersystem für einen Verbrennungsmotor nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Steuermittel (21A) gestaltet ist, eine Kraftstoffeinspritzmenge derart zu steuern, dass die Kraftstoffeinspritzmenge verringert wird, wenn erfasst wird, dass der Motorbetriebszustand im Leerlaufbetriebsmodus des kalten Zustands ist.