DE10158506B4

DE10158506B4 - Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE10158506B4
Application number: DE10158506A
Authority: DE
Inventors: Tatsuhiko Kobe Takahashi; Morio Fujiwara
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP3748518B2; US20020166522A1; US6561147B2; KR20020085780A; DE10158506A1; JP2002332874A; KR20050010740A

Abstract

Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren, umfassend:
– eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von Motorbetriebszuständen eines Verbrennungsmotors;
– Einlass- oder Auslassnockenwellen zur Betätigung von Einlass- bzw. Auslassventilen des Verbrennungsmotors synchron mit der Drehung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors;
– mindestens ein Stellglied, das mit mindestens einer der Nockenwellen zur Betätigung der Ansaug- bzw. Abgasventile verbunden ist;
– eine Hydraulikdruck-Zuführungseinheit, um einen Hydraulikdruck zur Betätigung des Stellglieds bereitzustellen; und
– eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Hydraulikdrucks, der aus der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführt wird, abhängig von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, während eine relative Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verändert wird,
– wobei das Stellglied enthält:
eine retardierende Hydraulikkammer, und eine avancierende Hydraulikkammer, zur Einstellung eines einstellbaren Bereichs der relativen Phase;
einen Verriegelungsmechanismus zur Einstellung der relativen Phase in eine Verriegelungsposition innerhalb des einstellbaren Bereichs; und
– wenn sich die Verriegelungsposition in dem Verriegelungsmechanismus von innerhalb eines...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren, um die Betriebszeitpunkte bzw. Einstellungen von Einlass- bzw. Ansaugventilen und Auslass- bzw. Abgasventilen des Motors abhängig von Motorbetriebszuständen zu steuern.
In den letzten Jahren sind die gesetzlichen Vorschriften, welche in Zusammenhang mit der Emission von schädlichen Materialien oder Substanzen erlassen wurden, welche im Abgas enthalten sind, das aus einem Verbrennungsmotor, der in einem Kraftfahrzeug oder Automobil montiert ist, in die Atmosphäre ausgestoßen wird, im Hinblick auf den Umweltschutz immer strenger geworden. Unter diesen Voraussetzungen besteht ein großer Bedarf für die Verringerung der Emission von schädlichen Materialien und Substanzen, die im Abgas eines Verbrennungsmotors enthalten sind.
Im Allgemeinen hat es bislang zwei Arten von Verfahren zur Verringerung der schädlichen Abgaskomponenten gegeben. Ein Verfahren richtet sich auf die Verringerung des direkt aus dem Verbrennungsmotor (im folgenden einfach als Motor bezeichnet) ausgestoßenen schädlichen Gases, während sich das andere Verfahren auf die Verringerung der schädlichen Komponenten durch Nachbehandlung des Motorabgases mit Hilfe eines katalytischen Wandlers (im folgenden einfach als Katalysator bezeichnet), der in einem mittleren Abschnitt innerhalb des Abgasrohrs des Motors eingerichtet ist, bezieht.
Wie im Stand der Technik bekannt ist, kann bei einem Katalysator der oben erwähnten Art die Umwandlung der schädlichen Gaskomponenten in unschädliche schwierig oder unmöglich sein, wenn die Temperatur des Katalysators nicht einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Folglich ist es ein wichtiges Erfordernis, die Temperatur des Katalysators zu erhöhen oder schnell ansteigen zu lassen, selbst wenn sich der Verbrennungsmotor zum Beispiel inmitten eines Startvorgangs im Kaltzustand (d. h. in einem Zustand niedriger Temperatur) befindet.
In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, dass in den meisten bislang bekannten Verbrennungsmotoren Nockenwellen, welche bei der Bestimmung der Zeitpunkte zum öffnen und Schließen der Ansaug- oder Abgasventile eine wichtige Rolle spielen, so angeordnet sind, dass sie durch die Kurbelwelle mittels von Synchronriemen (oder Steuerketten) angetrieben werden.
Dementsprechend werden die Zeitpunkte zum öffnen und Schließen der Einlass- oder Abgas-Ventile (welche Zeitpunkte auch als Nockenwinkel bezeichnet werden können) so gesteuert, dass sie bezüglich des Kurbelwinkels konstant bleiben, trotz der Tatsache, dass die erforderliche Ventileinstellung sich abhängig vom Betriebszustand des Motors ändern kann.
In den letzten Jahren wurde jedoch in der Praxis ein Ventileinstellungs-Steuersystem eingeführt, welches dafür ausgelegt ist, die Ventileinstellungen zu verändern oder zu modifizieren, im Hinblick auf die Verbesserung der Treibstoff/Kosten-Bilanz des Motors, während eine Verbesserung der Abgasqualität sichergestellt wird.
Ein Ventileinstellungs-Steuersystem dieser Art wird zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldung ( JP-A-9-324613 ) offenbart.
Das in der oben erwähnten Veröffentlichung offenbarte Ventileinstellungs-Steuersystem enthält einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (kurz auch als VVT-Mechanismus bezeichnet, von englisch: Variable Valve Timing), welcher Schieber bzw. Flügel umfasst, die innerhalb eines Gehäuses drehbar angeordnet sind, um die Phase (oder Winkelposition) der Nockenwellen zu ändern, die ausgebildet sind, um die Einlassventile und Abgasventile zu betätigen. Die Anordnung der Schieber bzw. Flügel wird später beschrieben.
An diesem Punkt sei jedoch erwähnt, dass der Schieber bzw. Flügel des variablen Ventileinstellungsmechanismus bei der Motorstartoperation im Wesentlichen bei einer Mittelposition (dem Start entsprechende Position) gehalten wird, um die relative Winkelverschiebung des Nockenwinkels relativ zum Kurbelwinkel zu steuern oder zu regeln, und die Regelung oder Steuerung nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit freigegeben wird.
Um das Konzept, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besser verstehen zu können, wird zunächst ausführlich ein bekanntes Ventileinstellungs-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor beschrieben. 17 ist ein funktionales Blockdiagramm, welches allgemein und schematisch die Konfiguration eines herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuersystems eines Verbrennungsmotors zusammen mit mehreren umgebenden Teilen des Motors zeigt.
In 17 ist in Zusammenhang mit einem Ansaugrohr 4 für die Zuführung von Luft in einen innerhalb von Zylindern des Motors 1 definierten Verbrennungsraum ein Luftfilter 2 zur Reinigung der Ansaugluft und ein Luftflusssensor 3 zur Messung der Menge oder Flussrate der Ansaugluft vorgesehen. Ferner ist im Ansaugrohr 4 ein Drosselventil 5 eingerichtet, um die Ansaugluftmenge (d. h. die Menge oder Flussrate der Ansaugluft) einzustellen oder zu regulieren, um dadurch die Leistung des Motors 1 zu steuern, ein Leerlaufgeschwindigkeits-Steuerventil 6 (welches auch kurz als ISCV bezeichnet wird, von englisch: Idle Speed Control Valve), um den Ansaugluftfluss einzustellen oder zu regeln, der das Drosselventil 5 umgeht, um dadurch die Steuerung der Motordrehzahl (U/min) im Leerlaufbetriebmodus zu bewirken, und eine Treibstoffeinspritzung 7, um eine mit der Ansaugluftmenge übereinstimmende Treibstoffmenge einzuspritzen bzw. auszustoßen.
Zusätzlich ist im Inneren der Verbrennungskammer des Motorzylinders 1 eine Zündkerze 8 vorgesehen, um eine Funkenentladung zur Auslösung der Verbrennung des Luft/Treibstoffgemischs zu bewirken, das in die innerhalb des Zylinders definierte Verbrennungskammer gefüllt ist. Zu diesem Zweck ist die Zündkerze 8 elektrisch mit einer Zündspule 9 verbunden, welche der Zündkerze 8 elektrische Energie hoher Spannung zuführt.
Ein Abgasrohr 10 ist vorgesehen, um Abgas abzuleiten, welches sich aus der Verbrennung des Luft/Treibstoffgemischs innerhalb des Motorzylinders ergibt. Ein O₂-Sensor 11 und ein katalytischer Wandler 12 sind im Abgasrohr 10 angeordnet. Der O₂-Sensor 11 dient dazu, den Gehalt des im Abgas enthaltenen Restsauerstoffs zu erfassen.
Der katalytische Wandler oder Katalysator 12 besteht aus einem Dreiwege-Katalysator, welcher als solches bekannt ist, und in der Lage ist gleichzeitig schädliche Gaskomponenten, welche im Abgas enthalten sind, wie HC (Kohlenwasserstoffe), CO (Kohlenmonoxide) und NOx (Stickoxide), zu beseitigen.
Eine Sensorplatte 13, welche zur Erfassung des Kurbelwinkels entworfen ist, ist auf der Kurbelwelle (nicht abgebildet) montiert, um sich mit dieser zu drehen. Die Sensorplatte 13 ist an ihrer äußeren Peripherie mit einem Vorstand (nicht abgebildet) an einem vorbestimmten Kurbelwinkel ausgestattet.
Ein Kurbelwinkel-Sensor 14 ist an einer der äußeren Peripherie der Sensorplatte 13 diametral entgegengesetzten Position eingerichtet, um die Winkelposition der Kurbelwelle in Zusammenwirkung mit der Sensorplatte 13 zu erfassen. Somit kann der Kurbelwinkelsensor 14 ein elektrisches Signal erzeugen, das den Kurbelwinkel angibt, d. h. das Kurbelwinkelsignal, jedes Mal dass der Vorstand der Sensorplatte 13 den Kurbelwinkelsensor 14 passiert. Auf diese Weise kann die Rotationsposition bzw. Winkelposition (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle erfasst werden.
Der Motor 1 ist mit Ventilen ausgestattet, um das Ansaugrohr 4 und das Abgasrohr 10 miteinander zu verbinden, wobei die Zeitpunkte zur Betätigung der Ansaug- oder Abgasventile durch die Nockenwellen bestimmt sind, welche sich mit der halben Geschwindigkeit der Kurbelwelle drehen, wie später beschrieben wird.
Stellglieder 15 und 16 zur einstellbaren Veränderung der Nockenphasen sind ausgelegt, um die Zeitpunkte zur Betätigung der Ansaug- bzw. Abgasventile zu verändern.
Genauer gesagt umfasst jedes der Stellglieder 15 und 16 eine retardierende Hydraulikkammer und eine avancierende Hydraulikkammer, welche gegeneinander abgeteilt sind (was später beschrieben wird), um die Rotations- oder Winkelpositionen (Phasen) der Nockenwellen 15C bzw. 16C bzgl. der Kurbelwelle zu verändern oder zu variieren.
Nockenwinkelsensoren 17 und 18 sind an Positionen angeordnet, welche der äußeren Peripherie von Nockenwinkelerfassungs-Sensorsplatten (nicht abgebildet) diametral entgegenstehen, zum Zwecke der Erfassung der Winkelpositionen der Nocken (d. h. Nockenwinkel oder Nockenphasen), über die Zusammenwirkung mit der Sensorplatte. Genauer gesagt ist jeder der Nockenwinkel-Sensoren 17 und 18 entworfen, um ein Pulssignal zu erzeugen, das den Nockenwinkel anzeigt (d. h. das Nockenwinkelsignal), ansprechend auf einen Vorstand, der in der äußeren Peripherie der zugehörigen Nockenwinkelerfassungs-Sensorplatten gebildet ist, ähnlich wie bei dem zuvor beschriebenen Kurbelwinkelsensor 14. Auf diese Weise ist es möglich die Nockenwinkel (bzw. Winkelposition der Nockenwellen) zu erfassen.
Ölsteuerventile (kurz auch als OCV bezeichnet, von englisch: Oil Control Valve) 19 und 20 bilden in Zusammenwirkung mit Ölpumpen (nicht abgebildet) Hydraulikdruck-Zuführeinheiten, und dienen der Steuerung oder Regelung des Hydraulikdrucks, der den einzelnen Stellgliedern 15 und 16 zugeführt wird, um dadurch die Nockenphasen zu steuern. Es sei angemerkt, dass die Ölpumpe entworfen ist, um Öl mit einem vorbestimmten Hydraulikdruck abzugeben.
Eine elektronische Steuereinheit (auch einfach als ECU bezeichnet, von englisch: Electronic Control Unit) 21, welche durch einen Mikrocomputer oder Mikroprozessor gebildet sein kann, dient als Steuermittel für das Verbrennungsmotor-System. Unter anderem ist die ECU 21 dafür zuständig, die Treibstoffeinspritzdüsen 7 und die Zündkerzen 8 zu steuern, genauso wie die Nockenphasen (Winkelpositionen der Nocken) der Stellglieder 15 und 16 abhängig von Motorbetriebszuständen, welche durch unterschiedliche Sensoren erfasst werden, wie den Luftflusssensor 3, den O₂-Sensor 11, den Kurbelwinkelsensor 14 und die Nockenwinkelsensoren 17 und 18.
Ferner ist in Zusammenhang mit dem Drosselventil 5 ein Drosselpositionssensor (in der Figur nicht abgebildet) vorgesehen, um den Drosselöffnungsgrad zu erfassen, während ebenfalls ein Wassertemperatursensor für den Motor 1 vorgesehen ist, um dessen Kühlwassertemperatur zu erfassen. Der erfasste Drosselöffnungsgrad und die erfasste Kühlwassertemperatur werden ebenfalls der ECU 21 als Information eingegeben, welche eine Angabe über den Betriebszustand des Motors 1 macht, ähnlich wie die unterschiedlichen oben erwähnten Sensorinformationen.
Als nächstes wird der herkömmliche Motorsteuervorgang beschrieben, der durch das in 17 gezeigte Ventileinstellungs-Steuersystem des Standes der Technik durchgeführt wird. Als erstes misst der Flusssensor 3 die Luftmenge (Flussrate der Ansaugluft), die dem Motor 1 zugeführt wird, wobei die Ausgabe aus dem Luftflusssensor 3 der ECU 21 als Erfassungsinformation, welche eine Angabe über den Betriebszustand des Motors macht, zugeführt wird.
Die elektronische Steuereinheit oder ECU 21 bestimmt rechnerisch die Treibstoffquantität oder -menge, welche der gemessenen Luftmenge entspricht, um dadurch die Treibstoffeinspritzdüse 7 entsprechend zu betätigen. Gleichzeitig steuert die ECU 21 die zeitliche Dauer für die Zufuhr von elektrischer Energie an die Zündspule 18, sowie den Zeitpunkt ihrer Unterbrechung, um dadurch eine Funkenentladung an der Zündkerze 8 zu erzeugen, um zum richtigen Zeitpunkt das Luft/Treibstoffgemisch zu zünden, das in die innerhalb des Motorzylinders definierte Verbrennungskammer gefüllt wurde.
Andererseits dient das Drosselventil 5 dazu, die Menge der dem Motor zugeführten Ansaugluft einzustellen oder zu regulieren, um dadurch das Ausgangsdrehmoment oder die Ausgangsleistung des Motors 1 entsprechend zu steuern. Das Abgas, das sich aus der Verbrennung des Luft/Treibstoffgemischs innerhalb des Zylinders des Motors 1 ergibt, wird über das Abgasrohr 10 ausgestoßen.
In jenem Fall wandelt der Katalysator 12, der innerhalb des Abgasrohrs 10 an einer Zwischenposition angeordnet ist, die schädlichen Komponenten, welche im Abgas enthalten sind, wie Kohlenwasserstoff (HC) (unverbranntes Gas), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) in harmloses Kohlendioxid und Wasser (H₂O) um. Auf diese Weise wird das Abgas gereinigt.
Um die maximale Reinigungseffizienz des Dreiwege-Katalysators 12 bereitzustellen, ist der O₂-Sensor 11 in Zusammenhang mit dem Abgasrohr 10 eingerichtet, um die im Abgas enthaltene Menge an Restsauerstoff zu erfassen. Das Ausgangssignal des O₂-Sensors 11 wird der elektronischen Steuereinheit oder ECU 21 eingegeben, welche darauf anspricht, indem in einer Rückkoppelungsschleife die Menge des durch die Einspritzdüse 7 eingespritzten Treibstoffs so geregelt wird, dass das Luft/Treibstoffgemisch, welches verbrannt werden soll, ein stöchiometrisches Verhältnis annimmt.
Zusätzlich steuert die ECU 21 die Stellglieder 15 und 16 (welche Teile des variablen Ventileinstellungsmechanismus bilden) abhängig vom Motorbetriebszustand, um die Zeitpunkte zu regeln, zu welchen die Einlass- oder Abgasventile betätigt werden sollen.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die 18 und 19 die Phasenwinkel-Steueroperation konkret beschrieben, welche von dem herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuersystem des Verbrennungsmotors für die Nockenwellen 15C und 16C durchgeführt wird.
Im Falle des herkömmlichen Verbrennungsmotors mit festem Ventileinstellungsschema (nicht abgebildet), wird das Drehmoment der Kurbelwelle mittels von Synchronriemen (Steuerketten) auf die Nockenwellen übertragen, und Übertragungsmechanismen wie Scheiben und Zähne sind mit den Nockenwellen gekoppelt, um sich mit den Scheiben zu drehen.
Im Gegensatz dazu, im Falle eines Verbrennungsmotors, der mit einem variablen Ventileinstellungsmechanismus ausgerüstet ist, sind anstelle der oben erwähnten Scheiben und Zähne Stellglieder vorgesehen, welche entworfen sind um die relative Phasenposition zwischen der Kurbelwelle und den Nockenwellen zu ändern.
18 ist eine Ansicht zur Verdeutlichung der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel °CA und dem Ventilhub (was den Grad der Ventilöffnung mm angibt, was im Folgenden auch als Ventilöffnungsgröße bezeichnet wird). In der Figur wird der obere Totpunkt im Verdichtungstakt des Zylinders durch das Referenzsymbol TDC bezeichnet.
In 18 stellt eine Kurve mit Einzelstrichen die Änderung des Ventilhubs dar, der mechanisch im retardiertesten Zustand mechanisch begrenzt ist, eine Kurve mit unterbrochener Linie stellt die Änderung des Ventilhubs dar, der im avanciertesten Zustand mechanisch begrenzt ist, und eine Kurve mit durchgezogner Linie stellt die Änderung des Ventilhubs in einem verriegelten Zustand dar, der durch einen Verriegelungsmechanismus (der später beschrieben wird) eingestellt wird.
In 18 sollte beachtet werden, dass die Spitzenposition des Ventilhubs auf der retardierten Seite (in der Figur rechts) bzgl. des oberen Todpunkts (TDC) der vollkommen geöffneten Position des Ansaugventils entspricht, während die Spitzenposition des Ventilhubs auf der avancierten Seite (in der Figur links) der vollkommen geöffneten Position des Abgasventils entspricht.
Dementsprechend stellt die Differenz des Kurbelwinkels zwischen den Spitzen auf der retardierten Seite und der avancierten Seite (d. h. die Differenz zwischen der Kurve mit Einzelstrichen und der Kurve mit unterbrochenen Linie) den Bereich dar, innerhalb von welchem die Ventileinstellung geändert werden kann (einstellbarer Ventileinstellungsbereich). Anders ausgedrückt kann die Ventileinstellung innerhalb des Kurbelwinkelbereichs verändert oder eingestellt werden, der zwischen der Kurve mit unterbrochener Linie und der Kurve mit Einzelstrichen definiert ist, sowohl beim Ansaug- als auch beim Ausstoßvorgang.
19 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Phasen- oder Zeitverhältnisse zwischen dem Ausgangspulssignal des Kurbelwinkelsensors 14 einerseits, und des Nockenwinkelsensors 17 oder 18 andererseits. Genauer gesagt sind in 19 die Ausgangspulssignale des Nockenwinkelsensors 17 oder 18 sowohl im retardiertesten als auch im avanciertesten Zustand gezeigt, relativ zur Ausgabe aus dem Kurbelwinkelsensor.
In diesem Zusammenhang sei hinzugefügt, dass die Phasenposition des Ausgangssignals des Nockenwinkelsensors 17 oder 18 relativ zum Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 14 (d. h. Kurbelwinkelsignal) unterschiedlich wird, abhängig von den Positionen, an welchen die Nockenwinkelsensoren 17 und 18 montiert sind.
An diesem Punkt sollte auch darauf hingewiesen werden, dass das Retardieren der Ventileinstellung bedeutet, dass die Ventilöffnungs-Startzeiten sowohl des Ansaug- als auch Abgasventils retardiert oder verzögert wird, relativ zu (oder bezogen auf) dem Kurbelwinkel, während das Avancieren der Ventileinstellung bedeutet, dass die Ventilöffnungs-Startzeiten beider Ventile relativ zum Kurbelwinkel avanciert. oder vorgestellt werden.
Die Öffnungsstartzeiten für das Ansaugventil und das Abgasventil können mittels der Stellglieder 15 und 16 verändert oder modifiziert werden, welche Stellglieder Teile des variablen Ventileinstellungsmechanismus bilden, um dadurch so gesteuert zu werden, dass sie eine gegebene retardierte Position oder avancierte Position innerhalb des zuvor unter 24 erwähnten einstellbaren oder variablen Bereichs der Ventileinstellung annehmen.
Die 20 bis 22 sind Ansichten, welche die innere Struktur der Stellglieder 15 und 16 zeigen, welche in einer im Wesentlichen identischen Struktur implementiert sind. Genauer gesagt zeigt 20 diese in einem Zustand, in dem die Nockenphase in der retardiertesten Position eingestellt ist (entsprechend dem Zustand, der durch die Kurve mit Einzelstrichen in 18 angegeben ist), 21 zeigt diese in einem Zustand, in dem die Nockenphase in die verriegelte oder Sperrposition eingestellt ist (entsprechend dem durch die Kurve mit durchgezogener Linie in 18 angegebenen Zustand), und 22 zeigt diese in einem Zustand, in dem die Nockenphase auf die avancierteste Position eingestellt ist (entsprechend dem Zustand, der in 18 durch die unterbrochene Linie angegeben ist).
Unter Bezugnahme auf die 20, 21 und 22 sieht man, dass jedes der Stellglieder 15 und 16 ein Gehäuse 151 umfasst, welches in eine durch einen Pfeil angegebene Richtung drehbar ist, ein Drehschieber 152, der zusammen mit dem Gehäuse 151 drehbar ist, retardierende Hydraulikkammern 153 und avancierende Hydraulikkammern 154, welche beide innerhalb des Gehäuses 151 definiert sind, ein Verschlussstift 155 und eine Feder 156, welche auch innerhalb des Gehäuses 151 vorgesehen sind, und Verschlussvertiefungen 157, die in dem Schieber 152 gebildet sind.
Leistung oder Drehmoment wird auf das Gehäuse 151 aus der Kurbelwelle mittels einer Riemen/Scheiben-Anordnung (nicht abgebildet) übertragen, wobei die Drehgeschwindigkeit um einen Faktor 1/2 reduziert wird.
Die Position (Phasenposition) des Schiebers 152 verschiebt sich innerhalb des Gehäuses 151 ansprechend auf den Hydraulikdruck, der selektiv der retardierenden Hydraulikkammer 153 oder der avancierenden Hydraulikkammer 154 zugeführt wird.
Der Betriebsbereich des Schiebers 152 wird bestimmt oder definiert durch die retardierende Hydraulikkammer 153 und die avancierende Hydraulikkammer 154.
Die Feder 156 drückt den Verschlussstift 155 elastisch in eine vorstehende Richtung, während die Verriegelungsvertiefung 157 an einer vorbestimmten Schiebersperrposition gebildet ist, an der die Vertiefung 157 dem Spitzende des Verriegelungsstifts 155 gegenübersteht.
Es sei angemerkt, dass ein Ölzuführungsanschluss (nicht abgebildet) in der Verriegelungsvertiefung 157 gebildet ist, durch welchen das Hydraulikmedium (z. B. Öl in diesem Fall) aus der retardierenden Hydraulikkammer 153 oder der avancierenden Hydraulikkammer 154 zugeführt wird, je nachdem wo ein höherer Hydraulikdruck herrscht.
Die Schaufeln bzw. Schieber 152, welche entworfen sind innerhalb der retardierenden Hydraulikkammer 153 und der avancierenden Hydraulikkammer 154 zu arbeiten (d. h. Betriebsbereich des Schiebers), und welche in der Winkelposition bzw. Phase verschoben werden, sind mit den Nockenwellen 15C und 16C für die Betätigung der Ansaug- oder Abgasventile der Motorzylinder gekoppelt.
Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ist das Stellglied 16 auf der Abgasseite mit einer Feder ausgerüstet, um den Schieber 152 elastisch so zu spannen, dass er gegen die Reaktionskraft der Nockenwelle 16C die avancierte Position einnehmen kann.
Die Stellglieder 15 und 16 werden unter dem Hydraulikdruck eines Schmieröls des Motors 1 betätigt, das durch Ölsteuerventile 19 und 20 zugeführt wird. Zur Steuerung der Nockenwinkelphasen der Stellglieder 15 und 16 auf die in 20–22 gezeigte Weise, wird die Ölmenge (d. h. Hydraulikdruck), die den Stellgliedern 15 und 16 zugeführt wird, gesteuert.
Als Beispiel kann die Reglung der Nockenwinkelphase auf die retardierteste Position, wie in 20 gezeigt, verwirklicht werden, indem Öl in die retardierende Hydraulikkammer 153 gespeist wird. Im Gegensatz dazu kann die Reglung der Nockenwinkelphase auf die in 22 gezeigte avancierteste Position bewirkt werden, indem Öl in die avancierende Hydraulikkammer 153 gespeist wird.
Die Ölsteuerventile 19 und 20 sind dafür zuständig, entweder die retardierende Hydraulikkammer 153 oder die avancierende Hydraulikkammer 154 für die Ölzufuhr auszuwählen. 23, 24 und 25 zeigen in seitlicher Schnittansicht die innere Struktur der Ölsteuerventile 19 und 20, welche im wesentlichen identisch implementiert sind.
In den 23–25 umfasst jedes Ölsteuerventil 19 und 20 ein zylindrisches Gehäuse 191, eine Spule 192, welche gleitend innerhalb des Gehäuses 191 angeordnet ist, eine Solenoid-Spule 193 um die Spule 192 kontinuierlich anzutreiben, und eine Feder 194, um die Spule 192 elastisch in die Rückstellrichtung zu spannen.
Das Gehäuse 191 ist mit einer Öffnung 195 ausgestattet, welche hydraulisch mit einer Pumpe (nicht abgebildet) verbunden ist, mit Öffnungen 196 und 197, welche hydraulisch mit dem Stellglied 15 oder 16 verbunden sind, und Ablauföffnungen 198 und 199, welche mit einer Ölwanne verbunden sind.
Die Öffnung 196 kann mit der retardierenden Hydraulikkammer 153 des Stellglieds 15 oder der avancierenden Hydraulikkammer 154 des Stellglieds 16 verbunden sein. Andererseits kann die Öffnung 197 mit der avancierenden Hydraulikkammer 154 des Stellglieds 15 oder der retardierenden Hydraulikkammer 153 des Stellglieds 16 verbunden sein.
Die Öffnungen 196 und 197 werden selektiv mit der Ölzuführungsöffnung 195 verbunden, abhängig von der axialen Position der Spule 192 (d. h. der Position der Spule in Längsrichtung). In dem in 23 gezeigten Zustand wurde die Öffnung 195 mit der Öffnung 196 verbunden, während in 25 die Öffnung 195 mit der Öffnung 197 verbunden wurde.
Auf ähnliche Weise werden die Ablauföffnungen 198 und 199 selektiv mit der Öffnung 197 oder 196 verbunden, abgängig von der axialen Position der Spule 192. In dem in 23 gezeigten Fall ist die Öffnung 197 mit der Öffnung 198 verbunden, während in 25 die Öffnung 196 mit der Öffnung 199 verbunden ist.
Der Ölzufuhranschluss, der in der Verriegelungsvertiefung 157 gebildet ist, ist so eingerichtet, dass ihm Öl zugeführt wird, wenn die Ölsteuerventile 19 und 20 in dem elektrisch betätigten bzw. erregten Zustand sind (siehe 25). Genauer gesagt, wenn der an die Verriegelungsvertiefung 157 angelegte Hydraulikdruck die Federkraft der Feder 156 überschreitet, wird der Verriegelungsstift 155 aus der Verriegelungsvertiefung 157 herausgedrückt, wodurch der verriegelte Zustand aufgehoben wird.
23 zeigt den Zustand, in dem der durch den Solenoid 193 fließende Strom auf dem minimalen Wert ist, und somit die Feder 194 maximal gedehnt oder relaxiert ist.
Wenn man annimmt, dass das in 23 gezeigte Ölsteuerventil als Ölsteuerventil 19 der Ansaugseite dient, fließt das Hydraulikmedium oder Öl, das aus der Pumpe über die Öffnung 195 zugeführt wird, in die retardierende Hydraulikkammer 153 des Stellglieds 15, wodurch die Stellglieder 15 in den in 20 gezeigten Zustand verschoben werden.
Folglich wird das in der avancierenden Hydraulikkammer 154 des Stellglieds 15 befindliche Öl dazu gezwungen, aus der Öffnung 197 herauszufließen, um schließlich über die Öffnung 198 in die Ölwanne entladen zu werden.
Andererseits, wenn man annimmt, dass das in 23 gezeigte Ölsteuerventil als Ölsteuerventil 20 auf der Abgasseite dient, ist die Situation umgekehrt. Das Hydraulikmedium oder Öl, das aus der Pumpe über die Öffnung 196 zugeführt wird, fließt nämlich in die avancierende Hydraulikkammer 154 des Stellglieds 16, wodurch die Stellglieder 16 schließlich in den in 22 gezeigten Zustand versetzt werden.
In jenem Fall wird das in der retardierenden Hydraulikkammer 153 des Stellglieds 16 befindliche Öl zwangsweise über die Öffnungen 197 und 198 in die Ölwanne ausgestoßen.
Aufgrund der oben unter Bezugnahme auf 23 beschriebenen Anordnung des Hydraulikkreises, kann eine Ventilüberlappung auf ein Minimum unterdrückt werden, selbst bei Auftreten eines Fehlers, wie einer Unterbrechung der elektrischen Stromversorgung für die Ölsteuerventile 19 und 20, welche auf der Einlassseite bzw. Auslassseite angeordnet sind, z. B. aufgrund eines Drahtbruchs oder dergleichen. Dieses Merkmal ist aus dem Gesichtspunkt der Sicherstellung hoher Zuverlässigkeit gegen Motoraussetzer vorteilhaft.
In 25 ist der Zustand abgebildet, in dem der durch die Spule 193 fließende Strom maximal ist, und somit die Feder 194 auf ihre Minimallänge zusammengedrückt ist.
Wenn man als Beispiel annimmt, dass das in 25 gezeigte Ölsteuerventil als auf der Ansaugseite eingerichtetes Ölsteuerventil 19 dient, wird das aus der Pumpe zugeführte Öl dazu gebracht in die avancierende Hydraulikkammer 154 des Stellglieds 15 über die Öffnung 197 zu fließen, wohingegen das Öl in der retardierenden Hydraulikkammer 153 des Stellglieds 15 über die Öffnungen 196 und 199 ausgestoßen wird.
Andererseits, in dem Fall, in dem das in 25 gezeigte Ölsteuerventil als Ölsteuerventil 20 auf der Abgasseite dient, wird das Öl, das aus der Pumpe zugeführt wird, dazu gezwungen, die retardierende Hydraulikkammer 153 des Stellglieds 16 über die Öffnung 197 fließen, während das Öl in der avancierenden Hydraulikkammer 154 des Stellglieds 16 über die Öffnungen 196 und 199 ausgestoßen wird.
24 zeigt den Zustand, der der Ventileinstellungs-Endposition oder Sperrposition (Mittelposition) entspricht. In diesem Zustand sind die Schieber 152 der Stellglieder 15 und 16 an jeweiligen gewünschten Positionen (siehe den in 21 gezeigten Zustand).
In dem in 24 gezeigten Zustand ist die Öffnung 195, welche auf der Ölzuführseite vorgesehen ist, nicht direkt mit der Öffnung 196 oder 197 verbunden, die auf der Stellgliedseite angeordnet ist. Aufgrund von leckendem Öl wird jedoch dem Ölzuführanschluss der Verriegelungsvertiefung 157 Öl zugeführt (siehe 21).
Dementsprechend, selbst wenn die der Schieber 152 sich in der Verriegelungsposition befindet, kann es zu einer Situation kommen, bei welcher der durch das leckende Öl auf den Ölzuführanschluss ausgeübte Hydraulikdruck die Federkraft der Feder 156 überwindet (d. h. den vorbestimmten Entriegelungs-Hydraulikdruckwert überschreitet). In jenem Fall wird der Verriegelungsstift 155 dazu gebracht, die Verriegelungsvertiefung 157 freizugeben, wodurch es der Schaufel bzw. dem Schieber 152 möglich wird sich innerhalb des Gehäuses 151 zu bewegen.
An diesem Punkt sollte erwähnt werden, dass der oben erwähnte, vorbestimmte Entriegelungs-Hydraulikdruck auf einen notwendigen Minimalwert eingestellt werden kann.
Ferner können die Positionen (Phasen) der Schieber 152 der Stellglieder 15 und 16, welche die Ventileinstellung bestimmen, geeignet gesteuert werden, indem die Schieberpositionen mittels der Nockenwinkelsensoren 17 und 18 erfasst werden.
Die Nockenwinkelsensoren 17 und 18 sind an Positionen montiert, welche es ihnen gestatten die relative Position zwischen der Kurbelwelle einerseits und den Nockenwellen 15C und 16C andererseits zu erfassen.
In 25 wird die Phasendifferenz relativ zum Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors an der Position, bei welcher die Ventileinstellung am avanciertesten ist (siehe in 19 die Kurve mit unterbrochener Linie), durch A angegeben, wohingegen die Phasendifferenz relativ zum Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors an der Position, an der die Ventileinstellung am retardiertesten ist (siehe in 19 die Kurve mit gestrichelter Linie), durch B angegeben ist.
Die ECU 21 ist entworfen oder programmiert, um die Rückkopplungsregelung so durchzuführen, dass die erfasste Phasendifferenz A oder B mit dem gewünschten Wert übereinstimmt, wodurch die Ventileinstellungssteuerung auf gegebene Positionen durchgeführt wird.
Genauer gesagt wird nur als Beispiel angenommen, dass auf der Ansaugseite die erfasste Position des Nockenwinkelsensors 17 relativ zur Erfassungszeit des Kurbelwinkelsensors 14 unter Bezugnahme auf die durch die ECU 21 arithmetisch bestimmte gewünschte Position retardiert ist. In jenem Fall muss die erfasste Position (Erfassungseinstellung) des Nockenwinkelsensors 17 auf die gewünschte Position avanciert werden. Zu diesem Zweck wird die Menge des durch die Spule 193 des Ölsteuerventils 19 fließenden Stroms abhängig von der Differenz zwischen der erfassten Position und der gewünschten Position geregelt, um dadurch die Spule 192 entsprechend zu steuern.
In dem Fall, in dem die Differenz zwischen der gewünschten Position und der erfassten Position groß ist, wird die Menge an elektrischen Strom, die der Spule 193 des Ölsteuerventils 19 zugeführt wird, vergrößert, um eine rasche Einnahme der gewünschten Position zu ermöglichen.
Als Ergebnis hiervon wird der Durchmesser der Öffnung 197 in die avancierende Hydraulikkammer 154 des Stellglieds 15 vergrößert, was zu einer Erhöhung der Ölmenge führt, die in die avancierende Hydraulikkammer 154 gespeist wird.
Folglich, während die erfasste Position sich der gewünschten Position nähert, wird der der Spule 193 des Ölsteuerventils 19 zugeführte Strom verringert, so dass die Position der Spule 192 des Ölsteuerventils 19 dem in 24 gezeigten Zustand näher kommt.
Zu dem Zeitpunkt, an dem die Übereinstimmung zwischen erfasster und gewünschter Position festgestellt wird, wird die elektrische Stromversorgung für die Spule 193 so gesteuert, dass der zur retardierenden Hydraulikkammer 153 und avancierenden Hydraulikkammer 154 führende Ölflusspfad des Stellglieds 15 abgefangen wird, wie in 24 ersichtlich ist.
Es sei angemerkt, dass die gewünschte Position im gewöhnlichen Motorbetriebszustand (z. B. Laufzustand nach Aufwärmen) so eingestellt oder etabliert sein kann, dass eine optimale Ventileinstellung in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand verwirklicht werden kann, indem vorher z. B. zweidimensionale Abbildungsdatenwerte oder Kennfelder gespeichert werden, welche experimentell entsprechend zu den Betriebszuständen jeweils erhalten werden (z. B. Motorumdrehungszahl und Motorbelastung), in einem in der ECU 21 eingebauten ROM.
Andererseits ist die Drehgeschwindigkeit der Ölpumpe, welche durch den Motor 1 angetrieben wird, im Motorstartvorgang-Modus nicht hoch genug. Folglich ist das dem Stellglied 15 zugeführte Ölvolumen auch nicht ausreichend. Somit wird es praktisch unmöglich durch Steuerung des Hydraulikdrucks wie oben beschrieben die Ventileinstellung in die avancierte Position zu steuern.
Unter dieser Voraussetzung muss ein Schlagen oder Flattern des Schiebers 152 aufgrund des unzureichenden Hydraulikdrucks verhindert werden, durch Eingriff des Verriegelungsstifts 155 in die Verriegelungsvertiefung 157, wie in 21 dargestellt.
In jenem Fall, wenn das Einlassventil übermäßig spät betätigt wird (d. h. wenn die Ventileinstellung zu stark retardiert ist) wird das tatsächliche Verdichtungsverhältnis verringert, während ein übermäßiges Avancieren der Betätigung des Ansaugventils (zu starkes Avancieren der Ventileinstellung) zu einer Vergrößerung der Zeitperiode führen wird, während welcher das Ansaugventil und das Abgasventil miteinander überlappen. In anderen Worten führt eine zu stark retardierte oder zu stark avancierte Betätigung des Einlassventils zu einer Vergrößerung des Pumpverlusts.
Sicherlich kann die zu stark retardierende oder zu stark avancierende Betätigungssteuerung des Ansaugventils nützlicher Weise gewählt werden, um die Rotationsgeschwindigkeit während des Motorstartvorgangs (beim Anlasskurbeln) und Auslösen der Initialverbrennung zu vergrößern. Da jedoch die Verbrennung im wesentlichen unzureichend ist, ist eine vollständige Verbrennung schwer zu verwirklichen.
Andererseits führt ein zu starkes Retardieren der Betätigung des Abgasventils zu einer Vergrößerung der Überlappperiode, während welcher das Ansaugventil und das Abgasventil miteinander überlappen, ähnlich dem Fall, in dem der Betrieb des Ansaugventils übermäßig avanciert wird. Im Gegensatz dazu führt ein zu starkes Avancieren der Betätigung des Abgasventils zu einer Absenkung des tatsächlichen Ausdehnungsverhältnisses, was es unmöglich macht die Verbrennungsenergie ausreichend auf die Kurbelwelle zu übertragen.
Aus dem oben Gesagten geht hervor, dass ein zu starkes Retardieren oder zu starkes Avancieren der Steuerung der Ventileinstellung bei dem Motorstartvorgang oder unmittelbar danach ungewollt zu einer Verschlechterung des Motorstartverhaltens führen kann, oder im schlimmsten Fall dazu, dass der Motor nicht gestartet werden kann.
Somit, um mit den oben erwähnten Problemen beim Motorstartvorgang umzugehen, wird der Schieber 152 fest in die Verriegelungsposition eingestellt (d. h. beinahe in die Mittenposition zwischen der retardiertesten und der avanciertesten Position), durch Eingreifen des Verriegelungsstifts 155 in die Verriegelungsvertiefung 157, wie in 21 gezeigt.
In jenem Fall, da der Hydraulikdruck des Schmieröls mit zunehmender Motorumdrehung (U/m) nach dem Startvorgang des Motors zunimmt, wird der Hydraulikdruck den Stellgliedern 15 und 16 aufgrund des vorher beschriebenen leckenden Öls zugeführt, selbst in dem Zustand, in dem die Spule 192 sich in der in 24 gezeigten Position befindet.
In dieser Situation, wenn der an die Verriegelungsvertiefung 157 angelegte Hydraulikdruck die Federkraft der Feder 156 überwindet, wird der Verriegelungsstift 155 dazu gebracht, sich aus dem Eingriff mit der Verriegelungsvertiefung 157 zu lösen, wodurch sich der Schieber 152 bewegen kann.
Somit, indem die Ölsteuerventile 19 und 20 nach dem Entriegeln der Schieber gesteuert werden, kann der Hydraulikdruck, der der retardierenden Hydraulikkammer 153 und der avancierenden Hydraulikkammer 154 zugeführt wird, geregelt werden, wodurch die retardierende oder avancierende Steuerung der Ventileinstellung durchgeführt werden kann.
In jenem Fall, insbesondere im Hochgeschwindigkeits-Drehbereich des Motors 1, wird die Ventileinstellung so gesteuert, dass sie stärker retardiert wird im Vergleich mit dem Motorstartvorgang, zum Zwecke der Bewirkung des Ansaugträgheitseffekts und zur Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrads und somit der Ausgangsleistung des Motors.
Wie man anhand des zuvor Beschriebenen erkennt, werden die Verriegelungsstifte 155 der Stellglieder 15 und 16 bei dem Motorstartvorgang beinahe bei einer Mittenposition zwischen der retardiertesten Position und der avanciertesten Position verriegelt, im Hinblick auf eine Verbesserung des Motorstartverhaltens. Andererseits, sobald der Motorbetrieb nach Freigabe des Verriegelungsmechanismus gestartet worden ist, wird die Ventileinstellung so gesteuert, dass sie retardiert ist, insbesondere im Hochgeschwindigkeits-Drehbereich des Motors.
Im herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren wurde jedoch nicht auf solche technischen Eigenschaften geachtet, wie die Verbesserung der Abgasqualität und die Beschleunigung des Temperaturanstiegs des Katalysators.
Herkömmliche Ventileinstellungs-Steuersysteme für Verbrennungsmotoren sind wie oben beschrieben konfiguriert. Bei einem Motoranlassvorgang greift das Ventileinstellungs-Steuersystem durch den Verriegelungsmechanismus des Stellglieds in einer im Wesentlichen mittleren Position zwischen der avanciertesten Position und der retardiertesten Position ein, wodurch das Anlassverhalten des Verbrennungsmotors verbessert wird. Nachdem der Motor angelassen worden ist, wenn der Verriegelungsmechanismus freigegeben ist, verbessert das Ventileinstellungs-Steuersystem die Leistungseigenschaften des Verbrennungsmotors durch die Steuerung der Ventileinstellung in Richtung eines retardierteren Zustands als beim Anlassvorgang, insbesondere in einem Bereich hoher Drehzahl.
Zusätzlich beschreibt die japanische Anmeldung mit der Nummer 11-210424 , dass nach der Freigabe des Verriegelungsstifts die Steuerung der Ventileinstellung eine Rückkoppelungsregelung ausführt, damit ein erfasster Vorlauf- bzw. Avancierungswinkelbetrag mit einem Soll-Avancierungswinkelbetrag übereinstimmt.
Auf der Einlassseite, wenn der erfasste Avancierungswinkelbetrag in einem retardierterem Zustand ist als der Soll-Avancierungswinkelbetrag, steuert das Ventileinstellungs-Steuersystem die OCVs 19 und 20 so, dass sie Öl in die avancierende Hydraulikkammer des Stellglieds speisen, um die Ventileinstellung vorzustellen bzw. zu avancieren. Im Ergebnis sind die OCVs in der Lage, sukzessive die Spule 192 so zu steuern, dass sie durch den Betrag des der Spule 192 zugefügten Erregungsstroms in eine beliebige Position eingestellt wird, wie in 25 gezeigt, wodurch die aus einer Ölpumpe den Stellgliedern 15 und 16 zuzuführende Ölmenge gesteuert wird.
Wenn der erfasste Avancierungswinkelbetrag in einem avancierteren Zustand als der Soll-Avancierungswinkelbetrag ist, steuert das Ventileinstellungs-Steuersystem die OCVs so, dass sie Öl in die retardierende Hydraulikkammer des Stellglieds speisen, wie in 23 gezeigt, so dass die Ventileinstellung retardiert wird. Zusätzlich, wenn der erfasste Avancierungswinkelbetrag mit dem Soll-Avancierungsbetrag im Wesentlichen übereinstimmt, steuert das Ventileinstellungs-Steuersystem auf solche Weise, dass sowohl die avancierende Hydraulikkammer 154 als auch die retardierende Hydraulikkammer 153 in Positionen eingestellt werden, um den Durchgang zu sperren, wie in 24 gezeigt.
Wenn der Avancierungswinkelbetrag sich in einer Stiftverriegelungsposition befindet, befindet sich der Verriegelungsstift 155 in der Position der Verriegelungsvertiefung 157, und die meisten der Durchgänge der OCVs 19 und 20 sind blockiert. Somit, da der Hydraulikdruck stark abnimmt und auch der an den Verriegelungsstift 155 angelegte Hydraulikdruck abnimmt, wird der Verriegelungsstift 155 in der Verriegelungsvertiefung 157 verriegelt, wenn eine Kraft, welche durch den an den Verriegelungsstift 155 angelegten Hydraulikdruck bewirkt wird, kleiner als die Kraft der Feder ist.
Hierbei, in dem Fall, in welchem eine Integralsteuerung durchgeführt wird, damit der erfasste Avancierungswinkelbetrag mit dem Soll-Avancierungsbetrag übereinstimmt, wird der erfasste Avancierungswinkelbetrag durch den Verriegelungsstift 155 verriegelt, wenn es eine nur geringe Differenz zwischen der Stiftverriegelungsposition und dem Soll-Avancierungswinkelbetrag gibt, wenn der Verriegelungsstift 155 verriegelt ist. Somit bewegt sich der erfasste Avancierungswinkelbetrag nicht, trotz der Tatsache, dass ein integrierter Wert zunimmt oder abnimmt, und der integrierte Wert erhöht sich oder verringert sich auf einen Grenzwert des Steuerungsbereichs. Wenn sich der Soll- Avancierungswinkelbetrag ändert und es beabsichtigt ist, dass der erfasste Avancierungswinkelbetrag der Änderung folgt, kann es sein, dass der erfasste Avancierungswinkel dem Soll-Avancierungswinkelbetrag nicht rasch folgen kann, da ein Steuerwert divergiert.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen und weitere Nachteile zu beseitigen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren zu verwirklichen, das ein Hängen bleiben des Verriegelungsstifts eines Stellglieds zum Zeitpunkt der Änderung eines Nockenwinkels durch Änderung der Ventileinstellung verhindert, und bewirkt, dass ein erfasster Avancierungswinkelbetrag einem Soll-Avancierungswinkelbetrag prompt folgt, wodurch die Motorleistungsfähigkeit voll ausgenutzt wird, um eine Verringerung der Steuerbarkeit oder Fahrbarkeit, der Abgasqualität und dergleichen zu verhindern.
Im Hinblick auf die obige Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ventileinstellungs-Steuersystem bzw. Regelungssystem (im Folgenden immer als Steuerungssystem bezeichnet) für einen Verbrennungsmotor geschaffen, welches eine Sensoreinrichtung enthält, um Motorbetriebszustände des Verbrennungsmotors zu erfassen, Einlass- oder Auslass-Nockenwellen zur Betätigung von Einlass- bzw. Auslassventilen des Verbrennungsmotors synchron mit der Drehung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, mindestens ein Stellglied, das mit mindestens einer der Nockenwellen zur Betätigung der Einlass- bzw. Auslassventile verbunden ist, eine Hydraulikdruck-Zuführungseinheit um einen Hydraulikdruck zur Betätigung des Stellglieds bereitzustellen, eine Steuereinrichtung zur Steuerung des aus der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführten Hydraulikdrucks, abhängig von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, während die relative Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle geändert wird, wobei das Stellglied eine retardierende Hydraulikkammer und eine avancierende Hydraulikkammer enthält, um einen einstellbaren Bereich der relativen Phase einzustellen, einen Verriegelungsmechanismus zur Einstellung der relativen Phase auf eine Verriegelungsposition innerhalb des einstellbaren Bereichs, und wenn sich die Verriegelungsposition im Verriegelungsmechanismus von innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert, führt die Steuerungseinrichtung einen Entriegelungsvorgang des Verriegelungsmechanismus durch.
Ebenfalls erfasst die Steuereinrichtung einen erfassten Avancierungswinkelbetrag, der eine Phasendifferenz zwischen Phasen der Kurbelwelle und der Nockenwelle darstellt, und berechnet einen Soll-Avancierungswinkelbetrag der eine Ventileinstellung darstellt, die geeignet ist, für den Betriebszustand des Verbrennungsmotors, um den Entriegelungsvorgang des Verriegelungsmechanismus in dem Fall durchzuführen, in dem sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag oder der erfasste Avancierungswinkelbetrag von innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Verriegelungsposition durch den Verriegelungsmechanismus nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs verändert.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus für eine vorbestimmte Periode durch, mit einem Steuerwert der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit als einem vorbestimmten Steuerwert.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus nach einer vorbestimmten Periode seit einem Startvorgang des Verbrennungsmotors durch.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus nicht durch, wenn sich der Verriegelungsmechanismus innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Verriegelungsposition für weniger als eine vorbestimmte Periode befindet.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durch, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich innerhalb eines vorbestimmten Zustands befindet.
Zusätzlich ist der Betriebszustand des Verbrennungsmotors innerhalb des vorbestimmten Zustands, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors sich innerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs befindet.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durch, indem der Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführt wird, in eine Betriebsrichtung auf eine Retardierungsseite gesteuert wird.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durch, indem der Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführt wird, in eine Betriebsrichtung in der Reihenfolge einer Avancierungsseite und einer Retardierungsseite oder in der Reihenfolge der Retardierungsseite und der Avancierungsseite gesteuert wird.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durch, indem der Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit an das Stellglied angelegt wird, in eine Richtung entgegengesetzt zur Steuerrichtung aus der Verriegelungsposition des Verriegelungsmechanismus gesteuert wird.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durch, wenn die Steuereinrichtung ein Hängen oder Haken des Verriegelungsmechanismus erfasst.
Zusätzlich wird das Hängen des Verriegelungsmechanismus auf der Grundlage erfasst, ob oder ob nicht ein erfasster Avancierungswinkelbetrag einem Soll-Avancierungswinkelbetrag folgt.
Schließlich führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus zu dem Zeitpunkt durch, zu dem der Steuervorgang von innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Verriegelungsposition im Verriegelungsmechanismus nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs wechselt, in den Zustand, in dem ein erfasster Avancierungswinkelbetrag im Wesentlichen einem Soll-Avancierungswinkelbetrag folgt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den begleitenden Zeichnungen gilt:
1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Ventileinstellungs-Steuersystems für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge einer ECU 21A in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein Flussdiagramm, das Prozeduren eines Schritts zur Bestimmung der Erfüllung von Entriegelungsbedingungen der 2 zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung in dem Fall zeigt, in dem in 2 bestimmt wird, dass sich die Ventileinstellungssteuerung in einem Entriegelungsmodus befindet;
5A–5D sind Zeitdiagramme eines Entriegelungsvorgangs, der nach einer vorbestimmten Zeit seit dem Anlassvorgang in der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden soll;
6A–6C sind Zeitdiagramme eines Vorgangs bei normaler Fahrt in der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in 3 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
8A–8C sind Zeitdiagramme eines Betriebs bei normaler Fahrt in der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in 3 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
10 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in 4 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
11A–11C sind Zeitdiagramme eines Vorgangs bei normaler Fahrt in der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in 4 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
13A–13C sind Zeitdiagramme eines Betriebs bei normaler Fahrt in der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung;
14 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in 3 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
15A–15C Sind Zeitdiagramme eines Betriebs bei normaler Fahrt in einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
16 ist ein Flussdiagramm das Steuervorgänge in der ECU 21A in Übereinstimmung mit einer siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in 3 gezeigten ersten Ausführung zeigt.
17 ist ein funktionales Blockdiagramm, das allgemein und schematisch die Konfiguration eines herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuersystems für Verbrennungsmotoren zeigt, welches bekannt ist;
18 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung des Bereichs einstellbarer Phase des herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuersystems hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem Ventilhub;
19 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von herkömmlichen Phasen bzw. Zeit-Beziehungen zwischen einzelnen Ausgangspulssignalen eines Kurbelwinkelsensors und von Nockenwinkelsensoren;
20 ist eine perspektivische Ansicht welche die innere Struktur eines herkömmlichen Stellglieds in der retardiertesten Zeitposition zeigt;
21 ist eine perspektivische Ansicht, welche die innere Struktur des herkömmlichen Stellglieds in einer Verriegelungsposition zeigt;
22 ist eine perspektivische Ansicht, welche die innere Struktur des herkömmlichen Stellglieds in der avanciertesten Zeitposition zeigt;
23 ist eine seitliche Schnittansicht, welche die innere Struktur einer herkömmlichen Ölsteuerventil-Einheit (Hydraulikdruck-Zuführungseinheit) in einem stromlosen Zustand zeigt;
24 ist eine seitliche Schnittansicht, die die innere Struktur der herkömmlichen Ölsteuerventil-Einheit in dem Verriegelungszustand zeigt; und
25 ist eine seitliche Schnittansicht, welche die innere Struktur der herkömmlichen Ölsteuerventil-Einheit in eingeschaltetem Zustand zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in Zusammenhang mit solchen Ausführungen beschrieben, welche gegenwärtig als bevorzugt bzw. typisch angesehen werden. In der folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgängig gleiche oder entsprechende Teile.
Ausführung 1
Im Folgenden wird ein Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren als erste Ausführung der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches allgemein die Konfiguration des Ventileinstellungs-Steuersystems für Verbrennungsmotoren nach der ersten Ausführung der Erfindung zeigt. In der Figur werden Komponenten, welche den zuvor unter Bezugnahme auf 12 beschriebenen gleich oder äquivalent sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Dementsprechend ist in dem Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführung der Erfindung der Veränderungssteuerungsbereich der Ventileinstellungen für das Ansaugventil und das Abgasventil im Wesentlichen gleich wie in 13 gezeigt, und die Beziehung zwischen der Ausgabe des Kurbelwinkelsensors und jener des Nockenwinkelsensors ist wie in 14 gezeigt.
Ferner ist die Struktur der Stellglieder 15 und 16 im Wesentlichen identisch mit jener, welche in den 15, 16 und 17 gezeigt ist. Außerdem ist die Struktur der Ölsteuerventile (OCV) 19 und 20 ebenfalls im Wesentlichen identisch mit jener, die zuvor in Zusammenhang mit den 18, 19 und 20 beschrieben wurde.
Nun, wie in 1 erkennbar, enthält eine elektronische Steuereinheit (welche auch kurz als ECU bezeichnet wird) 21A eine Verriegelungssteuereinrichtung zur Einstellung der Stellglieder 15 und 16 in die Verriegelungsposition bzw. den Verriegelungszustand mittels des Verriegelungsmechanismus, und eine Entriegel-Steuereinrichtung zur Durchführung der Retardierungs- oder Avancierungssteuerung der Stellglieder 15 und 16, nachdem die Stellglieder 15 und 16 aus dem Verriegelungszustand mittels eines Entriegelungsmechanismus nach dem Motoranlassvorgang freigegeben wurden, wie zuvor beschrieben.
Darüber hinaus enthält die ECU 21A eine Steuereinrichtung zur Durchführung eines Freigabevorgangs eines Verriegelungsmechanismus in jenem Fall, in dem die ECU 21A eine Verriegelungsposition im Verriegelungsmechanismus von innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert. Dies bewirkt, dass ein erfasster Avancierungswinkelbetrag einem Soll-Avancierungswinkelbetrag glatt folgt, ohne dass ein Hängen bleiben des Verriegelungsstifts verursacht wird, indem ein Vorgang durchgeführt wird, um den Verriegelungsstift in dem Fall zu entriegeln, in dem eine Avancierungs- oder Retardierungssteuerung aus einer Verriegelungsposition eines Stellglieds durchgeführt wird, wodurch eine volle Verwendung der Motorleistungsfähigkeit gestattet wird, um eine Verschlechterung der Fahrbarkeit und eine Verringerung der Kraftstoffeffizienz und der Abgasqualität zu verhindern.
In einem Laufmodus nach dem Aufwärmen oder dergleichen, welcher ein normaler Fahrmodus ist, kann der Soll-Avancierungswinkelbetrag eine optimale Ventileinstellung in jedem Fahrmodus sein, wenn zum Beispiel eine Abbildung oder ein Kennfeld des Soll-Avancierungswinkelbetrags, der durch die Motordrehzahl und Motorlast zweidimensional abgebildet ist, in einem ROM der ECU 21A im Voraus gespeichert ist, und Soll-Avancierungswinkelbeträge entsprechend der Fahrzustände in der Abbildung bzw. dem Kennfeld eingestellt sind.
Da eine Ölpumpe durch den Motor angetrieben wird, ist die Drehzahl der Ölpumpe beim Motoranlassvorgang unzureichend, und dementsprechend ist die dem Stellglied zugeführte Ölmenge ebenfalls unzureichend. Somit ist die Steuerung einer avancierten Position unmöglich. Daher wird ein Durchsacken des Schiebers 152 aufgrund von unzureichendem Hydraulikdruck durch Eingreifen des Verriegelungsstifts 155 in die Verriegelungsvertiefung 157 verhindert, wie in 21 gezeigt.
Es gibt eine Ventileinstellung, welche für das Starten bzw. das Anlassen beim Anlassvorgang geeignet ist, und es ist beabsichtigt, dass die Eingriffsposition des Verriegelungsstifts 155 die Ventileinstellung beim Start- bzw. Anlassvorgang ist. Die Ventilüberlappung wird groß wenn das Ansaugventil übermäßig avanciert wird, und das tatsächliche Verdichtungsverhältnis nimmt ab, wenn das Ansaugventil übermäßig retardiert wird. In jedem Fall nimmt die Drehzahl beim Kurbelvorgang aufgrund der Verringerung eines Pumpverlustes zu, was für eine anfängliche Zündung vorteilhaft ist, aber möglicherweise zu keiner vollständigen Verbrennung führt, da die folgenden Verbrennungen bzw. Zündungen unzureichend sind.
Wenn das Abgasventil übermäßig avanciert wird, nimmt das tatsächliche Kompressionsverhältnis ab, und die Verbrennungsenergie kann nicht ausreichend auf die Kurbelwelle übertragen werden. Wenn das Abgasventil übermäßig retardiert wird, wird die Ventilüberlappung groß und es entsteht die gleiche Situation wie in dem Fall, in dem das Ansaugventil übermäßig avanciert wird. Beim Start- bzw. Anlassvorgang oder in dem Betriebszustand, der dem Anlassvorgang unmittelbar folgt, wird das Startverhalten verschlechtert oder das Starten unmöglich gemacht, wenn die Ventileinstellung entweder übermäßig avanciert oder übermäßig retardiert ist. Daher wird die Ventileinstellung durch den Verriegelungsstift 155 verriegelt, so dass sie günstig ist für den Start- bzw. Anlassvorgang oder den Betriebszustand, der dem Startvorgang unmittelbar folgt.
Nach dem Startvorgang nimmt der Hydraulikdruck ansprechend auf die Steigerung der Motordrehzahl zu, und es wird Hydraulikdruck an das Stellglied geliefert. Wenn der Hydraulikdruck dem Stellglied zugeführt wird, wird der Hydraulikdruck auch der Verriegelungsvertiefung 157 zugeführt. Dann, wenn der Hydraulikdruck die Kraft der Feder 156 überwindet, wird der Verriegelungsstift 155 aus der Verriegelungsvertiefung 157 freigegeben, und der Schieber 152 wird betriebsfähig. Somit dienen die OCVs 19 und 20 dazu, die Zufuhr von Hydraulikdruck an die retardierende Hydraulikdruckkammer 153 und die avancierende Hydraulikdruckkammer 154 zu regeln bzw. zu steuern, wodurch ein Avancierungswinkel und ein Retardierungswinkel gesteuert werden können.
Abhängig von Motorbetriebszuständen, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag in die Nähe der Stiftverriegelungsposition kommt, und der erfasste Avancierungswinkelbetrag dem Soll-Avancierungswinkelbetrag folgt, wird das OCV in die in 24 gezeigte Position gesteuert. In diesem Fall, da die Durchgänge sowohl zum Avancierungswinkel als auch Retardierungswinkel blockiert sind, und ein Hydraulikdruck dem Stellglied über einen Leckbetrag aus dem OCV zugeführt wird, nimmt der Hydraulikdruck stark ab, und die Kraft der Feder 156 überwindet den Hydraulikdruck, um den Verriegelungsstift 155 in die Verriegelungsvertiefung 157 zu bringen. Wenn sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag in diesem Zustand aus der Verriegelungsposition zum avancierten Winkel oder retardierten Winkel hin ändert, muss eine Steuerung zur Beseitigung des Einhakens durchgeführt werden, da der Verriegelungsstift 155 in die Verriegelungsvertiefung 157 einhakt.
Die Ventileinstellungssteuerung auf einer Ansaug-Seite bzw. Einlass-Seite gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 2 und die oben erwähnten 18 bis 25 beschrieben. Diese Verarbeitung wird mit einem bestimmten Takt (z. B. 25 ms) in der ECU 21A durchgeführt. Zunächst, in Schritt S201, erfasst die ECU 21A einen erfassten Avancierungswinkelbetrag Vd, der die Phasendifferenz zwischen der Phase der Kurbelwelle und der Phase einer Nockenwelle ist, was in 19A bzw. B entspricht. Dann, im Schritt S202, berechnet die ECU 21A einen Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt, der eine Ventileinstellung ist, die geeignet ist für einen Motorbetriebszustand, aus einem Füllwirkungsgrad, was ein Lastzustand in einem Motor ist, und einer Motordrehzahl.
Durch den nächsten Schritt S203 subtrahiert die ECU 21A den erfassten Avancierungswinkelbetrag Vd vom Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt, um eine Steuerabweichung Ver zu bestimmen. Dann bestimmt die ECU 21A in Schritt S204, ob Entriegelbedingungen zum Entriegeln des Riegels eines Verriegelungsstifts erfüllt worden sind. Details der Schritte werden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Das bedeutet, wie in 3 gezeigt, dass die ECU 21A zunächst in Schritt S301 bestimmt, ob der letzte Wert des Soll-Avancierungswinkelbetrags (Vt[i – 1]) mit einer Verriegelungsposition Vr übereinstimmt und der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt nicht in der Verriegelungsposition ist, in anderen Worten, ob sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt aus der Verriegelungsposition herausbewegt hat. Wenn sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt nicht aus der Verriegelungsposition herausbewegt hat, bestimmt die ECU 21A in Schritt S302, ob eine vorbestimmt Periode nach einem Start- bzw. Anlassvorgang vergangen ist. Die vorbestimmte Periode ist z. B. eine Periode, seitdem der Motor gestartet ist, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Motordrehzahl angestiegen ist, um den Hydraulikdruck auf ein Niveau zu bringen, der eine Entriegelung des Verriegelungsstifts ermöglicht.
Wenn in Schritt S302 bestimmt wird, dass die vorbestimmte Periode nicht abgelaufen ist, bestimmt die ECU 21A in Schritt S303, ob ein Entriegelungsmodus fortgesetzt wird. Wenn der Entriegelungsmodus nicht fortgesetzt wird, beendet die ECU 21A diese Verarbeitung, ohne dass etwas getan wird. Wenn einer der Schritte S301, S302 und S303 bejaht wird, bestimmt die ECU 21A in Schritt S304, dass die Ventileinstellungsteuerung sich im Entriegelungsmodus befindet (setzt xul) (Schritt S208 der 2).
In 2, wenn bei Schritt S204 die Entriegelbedingungen nicht erfüllt sind, bestimmt die ECU 21A, ob die Steuerabweichung Ver größer ist als eine vorbestimmte Abweichung (z. B. 1°CA) in Schritt S205. Wenn in Schritt S204 bestimmt wird, dass die Abweichung Ver größer ist, bestimmt die ECU 21A in Schritt S206, dass sich die Ventileinstellung in einem PD-Modus befindet, um eine Proportional-Differential-Steuerung durchzuführen. Wenn in Schritt S206 bestimmt wird, dass sich die Ventileinstellung nicht im PD-Modus befindet, bestimmt die ECU 21A im Schritt S207, dass sich die Ventileinstellung in einem Haltemodus befindet. Der Wert von 1°CA in Schritt S205 kann auch ein beliebiger anderer Wert sein, soweit er das Motorverhalten nicht verändert, selbst wenn die Ventileinstellung fluktuiert.
Zusätzlich zeigt 4 eine Verarbeitung in dem Fall, in dem in 2 bestimmt wird, dass sich die Ventileinstellungssteuerung im Entriegelungsmodus befindet. Die Verarbeitung wird zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt durchgeführt, auf die gleiche Weise wie die Modusbestimmungsverarbeitung. Wenn in einem Bestimmungsschritt des Schritts S401 bestimmt wird, dass sie sich das letzte Mal nicht im Entriegelungsmodus befindet (!xul[i – 1]) und sich dieses Mal im Entriegelungsmodus befindet (xul), setzt die ECU 21A in Schritt S403 einen Entriegelungsmodus-Fortsetzungszahler (cul). Wenn in Schritt S401 das Gegenteil bestimmt wird, dekrementiert die ECU 21A den Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) im Schritt S402. In diesem Fall wird der Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) im voraus so eingestellt, dass er nicht auf einen Wert kleiner 0 dekrementiert wird. Die ECU 21A bestimmt im Schritt S404, ob der Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) größer als 0 ist. Wenn in Schritt S404 bestimmt wird, dass der Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) größer als 0 ist, d. h. der Entriegelungsmodus fortgesetzt wird, stellt die ECU 21A einen Steuerstrom an dem OCV auf 100 mA ein, was ein minimaler Wert ist, während der Entriegelmodus im Schritt S405 fortgesetzt wird.
Vorgänge, welche auf den oben erwähnten Flussdiagrammen beruhen, werden unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben. Die 5A bis 5D sind Zeitdiagramme eines Entriegelungsvorgangs, der nach einer vorbestimmten Zeit seit einem Start-Vorgang durchgeführt werden soll. Die ECU 21A beginnt zu einem Zeitpunkt A einen Startvorgang, und wenn die Motordrehzahl zum Zeitpunkt B einen vorbestimmten Wert (50 U/m) erreicht, bestimmt die ECU 21A, dass eine vollständige Verbrennung abgeschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zähler für die nach dem Startvorgang abgelaufene Zeit eingestellt, und die darauf folgende Zeit wird gezählt. Wenn der Zählwert des Zählers für die nach dem Startvorgang abgelaufene Zeit zu einem Zeitpunkt C abläuft (zu Null wird), wird angenommen, dass die Bedingungen des Schritts S302 in 3 erfüllt sind, und der Entriegelungsmodus wird durchgeführt. Dann stellt die ECU 21A den OCV-Strom auf 100 mA ein. Wenn der Entriegelungsmodus beendet ist, geht die Ventileinstellungssteuerung in eine Rückkopplungsregelung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt und dem erfassten Avancierungswinkelbetrag Vd über, und der erfasste Avancierungswinkelbetrag Vd wird gesteuert, um dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt zu folgen.
Zusätzlich sind die 6A bis 6C Zeitdiagramme eines Vorgangs bei normaler Fahrt. Ein Fahrzeug fährt zu einem Zeitpunkt A in einem vorbestimmten Fahrzustand, und der Soll- Avancierungswinkelbetrag Vt befindet sich in einer Verriegelungsposition. Wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, um zum Zeitpunkt A das Fahrzeug zu beschleunigen, und der Drosselöffnungsgrad (TVO) groß wird, ändert sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt aus der Verriegelungsposition hin zur avancierenden Seite. An diesem Punkt sind die Bedingungen des Schritts S301 in 3 erfüllt, und die Ventileinstellungssteuerung geht über in den Entriegelungsmodus, um den Entriegelungsvorgang für eine vorbestimmte Periode durchzuführen, wobei der OCV-Strom auf 100 mA eingestellt ist.
Auf diese Weise, wenn die avancierende und retardierende Steuerung aus dem Zustand durchgeführt werden, in dem der Hydraulikdruck stromabwärts des OCV abnimmt und der Verriegelungsstift eines Stellglieds verriegelt ist, wobei beide Durchgänge zu einer avancierenden Kammer und einer retardierenden Kammer des Stellglieds des OCV beinahe geschlossen sind, kann ein Stiftriegel freigegeben werden, indem das OCV in die Steuerrichtung zur Retardierungsseite gesteuert wird, und es kann eine Situation vermieden werden, bei welcher ein erfasster Avancierungswinkelbetrag einem Soll-Avancierungswinkelbetrag aufgrund eines Hängenbleibens des Verriegelungsstifts nicht folgen kann. Somit kann die Ventileinstellung so gesteuert werden, dass sie dem Motorbetriebszustand entspricht, und eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, der Abgasqualität und des Treibstoffsverbrauchs kann vermieden werden.
Es kann zu einem Fall kommen, bei dem das OCV mehr zur avancierenden oder retardierenden Seite gesteuert wird, als der Verriegelungsposition, um eine Aktivierung des Katalysators bei einem Kaltzustand-Startvorgang anzuregen, und der Entriegelungsmodus wird nach einer vorbestimmten Periode seit dem Startvorgang durchgeführt, um das Hängen bleiben des Stifts in einem solchen Fall zu verhindern. Somit ist es nicht notwendig, die Aktivierung des Katalysators nach dem Aufwärmen anzuregen, und es ist nicht nötig, den Entriegelungsmodus durchzuführen, wenn das OCV nicht zur avancierenden oder retardierenden Seite gesteuert wird.
Der Entriegelungsvorgang kann durchgeführt werden, nachdem der Hydraulikdruck ausreichend erzeugt wurde, und ähnliche Effekte können verwirklicht werden, wenn eine vorbestimmte Motordrehzahl nach dem Startvorgang überschritten wird, anstelle des Ablaufs einer vorbestimmten Periode seit dem Startvorgang.
Ausführung 2
Nun wird eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In 7 tragen Schritte, welche mit jenen der in 3 gezeigten ersten Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen und werden nicht erneut beschrieben.
Bei dieser zweiten Ausführung, wenn in Schritt S701 bestimmt wird, dass der letzte Soll-Avancierungswinkelbetrag (Vt[i – 1]) nicht in der Verriegelungsposition Vr ist und der gegenwärtige Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt in der Verriegelungsposition Vr ist, setzt die ECU 21A in Schritt S703 einen Entriegelungsmodus-Wartezähler (culi). Wenn das Ergebnis anders ist, dekrementiert die ECU 21A den Entriegelungsmodus-Wartezähler (culi) in Schritt S702. Der Entriegelungsmodus-Wartezähler (culi) wird im voraus so eingestellt, dass er nicht auf einen Wert kleiner 0 dekrementiert wird. Dann, wenn in Schritt S704 bestimmt wird, dass der letzte Avancierungswinkelbetrag (Vt[i – 1]) in der Verriegelungsposition Vr ist und der gegenwärtige Soll Avancierungswinkelbetrag nicht in der Verriegelungsposition Vr ist, oder dass der Entriegelungsmodus-Wartezähler (culi) unter 0 ist, d. h. eine Entriegelungsmodus-Wartezeit abgelaufen ist, schaltet die ECU 21A bei Schritt S304 die Ventileinstellungssteuerung in den Entriegelungsmodus.
Die 8A bis 8C sind Zeitdiagramme bei Vorgängen in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführung. Wie in 8 gezeigt, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt, der zu einem Zeitpunkt A in der Verriegelungsposition war, den Drosselöffnungsgrad TVO durch Niederdrücken des Gaspedals verändert, wird ein Entriegelungsvorgang durchgeführt. Der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt ändert sich, während die Motordrehzahl sich von einem Zeitpunkt B verändert, und der erfasste Avancierungswinkelbetrag Vd folgt dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt durch eine Rückkopplungs-Steuerung. Zu einem Zeitpunkt C, da sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt einmal in der Entriegelungsposition befindet, bald aber von der Verriegelungsposition abweicht, tritt der Verriegelungsstift nicht in die Verriegelungsvertiefung ein und führt keinen Entriegelungsvorgang durch.
Auf diese Weise, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt die Verriegelungsposition in einer vorbestimmten Periode passiert, tritt der Verriegelungsstift 155 nicht in die Verriegelungsvertiefung 157 ein. Somit ist es nicht notwendig, einen Entriegelungsvorgang durchzuführen, das unerwartete Auftreten einer Veränderung der Ventileinstellung aufgrund eines Entriegelungsvorgangs in dem Zustand, in dem sich der Verriegelungsstift 155 nicht in der Verriegelungsvertiefung 157 befindet, kann verhindert werden, indem die Durchführung des Entriegelungsvorgangs unterbunden wird, wodurch eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität verhindert werden kann.
Ausführung 3
Nun wird eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben. 9 ist ein Flussdiagramm, welches Steuervorgänge der ECU 21A entsprechend der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In 9 tragen Schritte, welche mit jenen der in 3 gezeigten ersten Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
In dieser dritten Ausführung, wie in 9 gezeigt, ist nur der Schritt S901 der 3 hinzugefügt. In Schritt S901 wird bestimmt, ob die Motordrehzahl kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist (z. B. 400 U/m), und die Ventileinstellungssteuerung geht nur in den Entriegelungsmodus über, wenn die Motorgeschwindigkeit niedriger ist.
Auf diese Weise, da die Ölausstoßmenge einer Ölpumpe, welche kraft des Motors rotiert, groß ist, und der Hydraulikdruck in dem Zustand hoch ist, in dem die Motorgeschwindigkeit hoch ist, sind beide Durchgänge zu einer avancierenden Kammer und einer retardierenden Kammer eines Stellglieds in einem geschlossenen Zustand in einem OCV, und nur ein Leck ist ausreichend für einen Hydraulikdruck stromabwärts des OCV, um einen Verriegelungsstift zu entriegeln, wodurch der Verriegelungsstift nicht in die Verriegelungsvertiefung einhakt. Somit ist es nicht notwendig, einen Entriegelungsvorgang durchzuführen. Darüber hinaus kann das unerwartete Auftreten einer Veränderung der Ventileinstellung aufgrund des Entriegelungsvorgangs in dem Zustand, in dem der Verriegelungsstift nicht eingehakt ist, verhindert werden, wodurch eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität verhindert werden kann.
Obwohl in der dritten Ausführung der Entriegelungsvorgang in dem Zustand unterbunden wird, in dem die Motordrehzahl höher als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, da sich der Motorschmieröldruck zur Betätigung eines Stellglieds mit der Öltemperatur ändert, ändert sich auch die Umdrehungszahl, welche den Entriegelungsvorgang erfordert, gemäß der Öltemperatur. Somit kann sich eine vorbestimmte Umdrehungszahl für den Übergang der Ventileinstellungssteuerung in den Entriegelungsmodus gemäß einer Motortemperatur (Wassertemperatur) ändern. Zusätzlich, da die Wassertemperatur und die Öltemperatur verschieden sind, kann die Öltemperatur aus der Wassertemperatur und anderen Motorbetriebszustandsparametern abgeschätzt werden, um die bestimmte Zahl von Umdrehungen entsprechend der abgeschätzten Öltemperatur zu ändern.
Zusätzlich kann der Hydraulikdruck aus der Wassertemperatur, der Motorumdrehungszahl und anderen Motorbetriebsparametern abgeschätzt werden, um zu bestimmen, ob der Entriegelungsmodus abhängig davon ausgeführt wird, ob der abgeschätzte Hydraulikdruck größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Ausführung 4
Die vierte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. 10 ist ein Flussdiagramm, welches Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In 10 tragen Schritte, welche mit jenen der in 4 gezeigten ersten Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Bei dieser vierten Ausführung, wie in 10 gezeigt, wenn in Schritt S401 bestimmt wird, dass sich die Ventileinstellungssteuerung das letzte Mal nicht im Entriegelungsmodus befindet, (!xul[i – 1]) und sie dieses Mal im Entriegelungsmodus ist (xul), setzt die ECU 21A einen Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) und einen Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) in Schritt S1002. Zusätzlich, wenn im Schritt S401 das Gegenteil bestimmt wird, dekrementiert die ECU 21A den Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) und den Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) in Schritt S1001. In diesem Fall werden der Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) und der Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) im voraus so eingestellt, dass sie nicht auf einen Wert kleiner 0 dekrementiert werden.
Dann bestimmt die ECU 21A in Schritt S404, ob der Entriegelungs-Fortsetzungszähler (cul) größer als 0 ist. Wenn nun bestimmt wird, dass der Entriegelungs-Fortsetzungszähler (cul) größer als 0 ist, d. h. der Entriegelungsmodus fortgesetzt wird, bestimmt die ECU 21A in Schritt S1003, ob der Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) größer als 0 ist. Wenn der Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) größer als 0 ist, stellt die ECU 21A in Schritt S1003 den OCV-Strom auf 1000 mA. Wenn in Schritt S1003 bestimmt wird, dass der Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) nicht größer als 0 ist, stellt die ECU 21A den OCV-Strom auf 100 mA.
Die 11A bis 11C sind Zeitdiagramme eines Betriebs in Übereinstimmung mit der vierten Ausführung. Wie in 11 gezeigt, läuft ein Fahrzeug zum Zeitpunkt A in einem vorbestimmten Fahrzustand, und der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt ist in einer Verriegelungsposition. Während das Gaspedal niedergedrückt wird, um zum Zeitpunkt A das Fahrzeug zu beschleunigen und der Drosselöffnungsgrad (TVO) groß wird, ändert sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt von der Verriegelungsposition hin zur Avancierungsseite. An diesem Punkt, nachdem das OCV für eine vorbestimmte Periode mit einem Strom von 1000 mA betätigt wurde, um eine Steuerung der Avancierungsseite durchzuführen, wird eine Steuerung zur Retardierungsseite durchgeführt, wobei der OCV-Strom auf 100 mA eingestellt wird.
Auf diese Weise, indem abwechselnd der Entriegelungsvorgang zur Avancierungsseite und zur Retardierungsseite geschwungen wird, wird die Wirkung eines Vorgangs zur Freigabe eines Einhakens des Verriegelungsstifts verbessert, wodurch eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität aufgrund eines Einhakens des Verriegelungsstifts verhindert werden kann.
Ausführung 5
Eine fünfte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. 12 ist ein Flussdiagramm, das Steuerungsvorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In 12 tragen Schritte, welche mit jenen der in 4 gezeigten ersten Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Bei dieser fünften Ausführung, wie in 12 gezeigt, wenn in Schritt S401 bestimmt wird, dass die Ventileinstellungssteuerung das letzte Mal nicht im Entriegelungsmodus ist (!xul[i – 1]) und dieses Mal im Entriegelungsmodus ist (xul), stellt die ECU21A in Schritt S403 den Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler ein. Zusätzlich, wenn in Schritt S401 das Gegenteil bestimmt wird, dekrementiert die ECU 21A in Schritt S402 den Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul). In diesem Fall wird der Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul2) im voraus so eingestellt, dass er nicht auf einen Wert kleiner Null dekrementiert wird.
Die ECU 21A bestimmt in Schritt S404, ob der Entriegelungs-Fortsetzungszähler (cul) größer als Null ist. Wenn bestimmt wird, dass der Entriegelungs-Fortsetzungszähler (cul) größer als Null ist, d. h. der Entriegelungsmodus fortgesetzt wird, bestimmt die ECU 21A in Schritt S1201, ob der Soll- Avancierungswinkelbetrag Vt größer als die Verriegelungsposition Vr ist. Wenn bestimmt wird, dass der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt größer als die Verriegelungsposition ist, stellt die ECU 21A in Schritt S1203 den OCV-Strom auf 1000 mA ein. Wenn in Schritt S1201 bestimmt wird, dass der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt nicht größer als die Verriegelungsposition Vr ist, stellt die ECU 21A den OCV-Strom auf 100 mA ein.
Die 13A bis 13C sind Zeitdiagramme eines Betriebs in Überreinstimmung mit der fünften Ausführung. Wie in 13 gezeigt, läuft zum Zeitpunkt A ein Fahrzeug in einem vorbestimmten Fahrzustand, und der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt befindet sich in der Verriegelungsposition. während das Gaspedal niedergedrückt wird, um zum Zeitpunkt A das Fahrzeug zu beschleunigen, und der Drosselöffnungsgrad (TVO) groß wird, ändert sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt von der Verriegelungsposition hin zur Avancierungsseite. An diesem Punkt, da sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt gegenüber der Verriegelungsposition zur Avancierungsseite ändert, befindet sich der Entriegelungsvorgang bei dem OCV-Strom 100 mA auf der Retardierungsseite. Zusätzlich kehrt zum Zeitpunkt D das Gaspedal aus der niedergedrückten Position zurück, um abzubremsen, und der Drosselöffnungsgrad wird klein gemacht. In diesem Fall, da sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt näher zur Retardierungsseite als der Verriegelungsposition ändert, ist der Entriegelungsvorgang bei dem OCV-Strom von 1000 mA auf der Avancierungsseite. Änderungen in dem Soll-Avancierungswinkelbetrag zu anderen Zeitpunkten als dem Zeitpunkt A und dem Zeitpunkt D dienen der Durchführung von Ventileinstellungssteuerungen, welche mit Fahrzuständen übereinstimmen.
Auf diese Weise ist der Entriegelungsvorgang auf der Retardierungsseite in dem Fall, in dem sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt von der Verriegelungsposition zur Avancierungsseite ändert, und der Entriegelungsvorgang ist auf der Avancierungsseite in dem Fall, in dem sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt von der Verriegelungsposition zur Retardierungsseite ändert. Somit kann ein Einhaken des Verriegelungsstifts effizienter losgelassen werden, und die Steuerbarkeit der Ventileinstellung wird verbessert, wodurch eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität verhindert werden kann.
Ausführung 6
Eine sechste Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. 14 ist ein Flussdiagramm, welches Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In 14 haben Schritte, welche mit jenen der in 3 gezeigten ersten Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wie in 14 gezeigt, unterscheidet sich diese sechste Ausführung von der in 3 gezeigten ersten Ausführung darin, dass der Schritt S1401 hinzugefügt ist. Das bedeutet, dass die Ventileinstellungssteuerung nur dann in den Entriegelungsmodus übergeht, wenn sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt aus der Verriegelungsposition Vr ändert, oder der erfasste Avancierungswinkelbetrag Vt dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt nicht folgt, wenn eine vorbestimmte Periode seit dem Startvorgang abgelaufen ist.
Die 15A bis 15C sind Zeitdiagramme eines Betriebs in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführung. Wie in 15 gezeigt, läuft ein Fahrzeug bis zum Zeitpunkt A in einem vorbestimmten Fahrzustand, und der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt befindet sich in der Verriegelungsposition. Während das Gaspedal niedergedrückt wird, um zum Zeitpunkt A das Fahrzeug zu beschleunigen, und der Drosselöffnungsgrad (TVO) groß wird, ändert sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt aus der Verriegelungsposition hin zur Avancierungsseite. An diesem Punkt, obwohl der erfasste Avancierungswinkelbetrag Vd den OCV-Strom I erhöht, um durch Rückkopplungssteuerung dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt zu folgen, kann der erfasste Avancierungswinkelbetrag Vd aufgrund des Einhakens des Verriegelungsstifts dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt nicht folgen. Das Verhaken oder Hängenbleiben des Verriegelungsstifts wird auf geeignete Weise bestimmt, z. B. beruhend darauf, ob die Steuerungsabweichung Ver eine vorbestimmte Zeit größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und ein Entriegelungsvorgang wird zu einem Zeitpunkt B durchgeführt.
Auf diese Weise wird der Entriegelungsvorgang durchgeführt, indem bestimmt wird, dass es ein Verhaken oder Hängen bleiben des Verriegelungsstifts gibt, nur wenn der erfasste Avancierungswinkelbetrag Vd dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt nicht folgen kann, obwohl der erfasste Avancierungswinkelbetrag Vd dies tun sollte. Somit kann das unerwartete Auftreten eines Veränderung der Ventileinstellung, die durch eine Ausführung des Entriegelungsvorgangs obwohl der Verriegelungsstift nicht eingehakt ist, verursacht wird, verhindert werden, wodurch eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität verhindert werden kann.
Ausführung 7
Die siebte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. 16 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In 16 haben Schritte, welche mit jenen der in 3 gezeigten ersten Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wie in 16 gezeigt, unterscheidet sich die siebte Ausführung von der in 3 gezeigten ersten Ausführung darin, dass der in 3 gezeigte Schritt S301 durch den Schritt S1601 in 16 ersetzt ist. Das bedeutet, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt sich aus der Verschlussposition Vr ändert, und der letzte Wert der Steuerabweichung (Ver[i – 1]) kleiner als ein vorbestimmter Wert (z. B. 1°CA) ist (der letzte erfasste Avancierungswinkelbetrag (Vd[i – 1]) dem letzten Soll-Avancierungswinkelbetrag (Vt[i – 1])) folgt, geht die Ventileinstellungssteuerung in den Entriegelungsmodus über. Somit, in dem Fall, in welchem sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt aus der Verriegelungsposition Vr ändert, wird der Entriegelungsvorgang nur durchgeführt, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vd dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt folgen kann.
Auf diese Weise, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vd dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt nicht folgt, befindet sich der Verriegelungsstift nicht in der Verriegelungsvertiefung und wird nicht einhaken bzw. Hängen bleiben. Somit wird der Stiftentriegelungsvorgang nur durchgeführt, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vd dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt folgt, wodurch eine unerwartete Bewegung der Ventileinstellung aufgrund der Ausführung eines Entriegelungsvorgangs in dem Fall, in dem der Verriegelungsstift nicht eingehakt ist, verhindert wird, und eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität kann verhindert werden.
Ferner, obwohl die Verriegelungsposition Vr in der ersten bis siebten Ausführung durch einen Punkt definiert ist, kann sie auch durch einen Bereich mit einer gegebenen Breite bestimmt sein.
Zusätzlich, obwohl die erste bis siebte Ausführung die Steuerung einer Einlass-Ventileinstellung beschreiben, braucht nicht erwähnt zu werden, dass die Ausführungen genauso gut auf die Steuerung der Auslassventil-Einstellung angewendet werden können. Da die Seite mit einem kleinen OCV-Strom zur avanciertesten Position und die Seite mit großem OCV-Strom zur retardiertesten Position im Falle der Abgasseite wird, wenn die Ventileinstellungssteuerung im Entriegelungsmodus auf der Avancierungsseite ist, wird der OCV-Strom auf 100 mA eingestellt, und wenn die Ventileinstellungssteuerung auf der Retardierungsseite ist, wird der OCV-Strom auf 1000 mA eingestellt.
Wie oben beschrieben, gemäß der vorliegenden Erfindung, selbst wenn ein Verriegelungsstift eines Stellglieds, das eine Einrichtung zur Veränderung der Ventileinstellung ist, um eine Veränderung der Ventileinstellung zu verhindern, wenn kein Hydraulikdruck vorhanden ist, wie bei einem Startvorgang, aufgrund einer Abnahme des Hydraulikdrucks, der an einen Verriegelungsstift-Entriegelungsmechanismus angelegt wird, aufgrund des Verschließens beider Durchgänge einer Avancierungskammer und einer Retardierungskammer eines OCV während des Motorbetriebs unerwartet eingerastet bzw. verriegelt wird, können Fehler in der Avancierungs- und Retardierungssteuerung aufgrund des Hängenbleibens bzw. Einhakens des Verriegelungsstifts beseitigt werden, indem ein Entriegelungsvorgang des Verriegelungsstifts durchgeführt wird, wenn eine avancierende und retardierende Steuerung aus dem Stiftverriegelungszustand durchgeführt wird.
Zusätzlich, da der Entriegelungsvorgang nicht durchgeführt wird, wenn der Verriegelungsstift nicht eingehakt ist bzw. hängen bleibt, können Fehler der avancierenden und retardierenden Steuerung aufgrund einer Ausführung des Entriegelungsvorgangs in einem Zustand, in dem der Verriegelungsstift nicht hängen bleibt, beseitigt werden.

Claims

Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren, umfassend: – eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von Motorbetriebszuständen eines Verbrennungsmotors; – Einlass- oder Auslassnockenwellen zur Betätigung von Einlass- bzw. Auslassventilen des Verbrennungsmotors synchron mit der Drehung einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors; – mindestens ein Stellglied, das mit mindestens einer der Nockenwellen zur Betätigung der Ansaug- bzw. Abgasventile verbunden ist; – eine Hydraulikdruck-Zuführungseinheit, um einen Hydraulikdruck zur Betätigung des Stellglieds bereitzustellen; und – eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Hydraulikdrucks, der aus der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführt wird, abhängig von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, während eine relative Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verändert wird, – wobei das Stellglied enthält: eine retardierende Hydraulikkammer, und eine avancierende Hydraulikkammer, zur Einstellung eines einstellbaren Bereichs der relativen Phase; einen Verriegelungsmechanismus zur Einstellung der relativen Phase in eine Verriegelungsposition innerhalb des einstellbaren Bereichs; und – wenn sich die Verriegelungsposition in dem Verriegelungsmechanismus von innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert, die Steuereinrichtung einen Entriegelungsvorgang des Verriegelungsmechanismus durchführt.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung einen von einem Nockenwinkelsensor erfassten Avancierungswinkelbetrag erfasst, der eine Phasendifferenz zwischen Phasen der Kurbelwelle und der Nockenwelle ist, und einen Soll-Avancierungswinkelbetrag berechnet, der eine Ventileinstellung darstellt, die für einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors geeignet ist, um den Entriegelungsvorgang des Verriegelungsmechanismus in dem Fall durchzuführen, in dem der Soll-Avancierungswinkelbetrag oder der erfasste Avancierungswinkelbetrag sich von innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Verriegelungsposition durch den Verriegelungsmechanismus nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus für eine vorbestimmte Periode mit einem Steuerwert der Hydraulikdruck- Zuführungseinheit als vorbestimmtem Steuerwert durchführt.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus nach einer vorbestimmten Periode seit einem Startvorgang des Verbrennungsmotors durchführt.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus nicht durchführt, wenn sich der Verriegelungsmechanismus kürzer als eine vorbestimmte Periode innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Verriegelungsposition befindet.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durchführt, wenn der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich innerhalb eines vorbestimmten Zustands befindet.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich innerhalb des vorbestimmten Zustands befindet, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors sich innerhalb eines vorbestimmten Drehzahlbereichs befindet.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durchführt, indem der Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit an das Stellglied angelegt wird, in eine Betriebsrichtung auf einer Retardierungsseite gesteuert wird.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durchführt, indem der Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit an das Stellglied angelegt wird, in eine Betriebsrichtung in der Reihenfolge einer Avancierungsseite und einer Retardierungsseite oder in der Reihenfolge der Retardierungsseite und der Avancierungsseite gesteuert wird.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durchführt, indem der Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit an das Stellglied angelegt wird, in eine Richtung entgegengesetzt zur Steuerrichtung aus der Verriegelungsposition des Verriegelungsmechanismus gesteuert wird.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durchführt, wenn die Steuereinrichtung ein Hängen bleiben des Verriegelungsmechanismus erfasst.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hängen bleiben des Verriegelungsmechanismus beruhend darauf erfasst wird, ob oder ob nicht ein erfasster Avancierungswinkelbetrag einem Soll-Avancierungswinkelbetrag folgt.
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus zu dem Zeitpunkt durchführt, zu dem der Steuervorgang sich von innerhalb des vorbestimmten Bereichs der Verriegelungsposition im Verriegelungsmechanismus nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert, in dem Zustand, in dem ein erfasster Avancierungswinkelbetrag einem Soll-Avancierungsbetrag im wesentlichen folgt.