DE102004006776B4 - Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung - Google Patents

Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung Download PDF

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Abstract

Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, welche mit einer Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik des Einlaßventils oder/und des Auslaßventils und einer Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks ausgerüstet ist, um die Ansaugmenge zu steuern, und aufweist:
eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmenge für den Zeitpunkt nach Ablauf einer bestimmten Zeit,
eine Einheit zum Bestimmen des von der Ventilöffnungscharakteristik-Steuereinheit in einer bestimmten Zeit einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik und
eine Einheit zum Bestimmen des von der Ansaugdruck-Steuereinheit in einer bestimmten Zeit einstellbaren Ansaugdruckbereichs,
wobei auf der Grundlage der Ansaugzielmenge die Ventilöffnungscharakteristik und der Ansaugdruck von der jeweiligen Steuereinheit auf die Zielgröße innerhalb des jeweiligen einstellbaren Bereichs gebracht werden.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung.
  • 2. Stand der Technik
  • Eine Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung gemäß dem Stand der Technik ist mit einem Ventiltaktänderungsmechanismus zum Steuern des Öffnungszeitpunktes des Einlaßventils oder/und des Auslaßventils und einem Drosselventil zum Steuern des Ansaugdrucks, d. h. der Menge der in die Brennkammer zu saugenden Luft (nachfolgend „Ansaugmenge" genannt) ausgerüstet, um den Ventilöffnungszeitpunkt und den Öffnungsgrad des Drosselventils (genauer ausgedrückt, den Ansaugdruck) koordiniert zu steuern. Im japanischen Dokument 2000-204983 A wird ein Steuerungsablauf dargestellt, der anhand einer ermittelten Schwankung in der Betriebsdauer eines Einlaßventils einen Zielwert für die Ansaugmenge festlegt. Für den Fall, dass die Schwankung groß ist, und/oder der Zielwert für die Ansaugmenge klein ist, wird ein Zielwert für den Druck in einem Ansaugrohr auf einen niedrigeren Wert korrigiert. Basierend auf einem korrigierten Zielwert für den Druck in einem Ansaugrohr und einem Zielwert für die Ansaugmenge wird ein Zielwert für die Dauer eines Öffnungs- und Schließvorgangs des Einlassventils festgelegt.
  • Bei diesem Typ Ansaugmenge-Steuervorrichtung verursachen Änderungen in der Ventilfedercharakteristik Reibungsänderungen infolge von Verschmutzung usw. manchmal Verzögerungen beim Öffnen oder Schließen der Ventile jedes Zylinders in unterschiedlicher Länge oder auch nur bei einem einzigen Zylinder. Mit anderen Worten, die Ansaugmenge schwankt manchmal über die Zeit oder zwischen den einzelnen Zylindern.
  • In der europäischen Patentveröffentlichung EP 1 022 442 B1 wird eine Vorrichtung zur Steuerung der Einlassluftmenge eines Verbrennungsmotors mit variabler Ventilzeitpunktsteuerungseinrichtung offenbart. Diese Vorrichtung steuert die Einlassluftmenge auf der Grundlage von zumindest einem Einlassventil-Öffnungszeitpunkt und einem Einlassventil-Schießzeitpunkt. Sie verfügt über einen Erfassungsabschnitt, der die Schwankungen der Betätigungsverzögerungen des Einlassventils erfasst und auf der Basis von Motorbetriebsparametern die gewünschte Einlassluftmenge arithmetisch berechnet, den gewünschten Innendruck kompensiert, eine Drosselöffnung steuert und damit den Einlassventil-Öffnungszeitpunkt und Einlassventil-Schießzeitpunkt regelt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei der genannten Ansaugmenge-Steuervorrichtung wird die Ansaugzielmenge im allgemeinen aus dem Betriebzustand der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung bestimmt und daraus die Ventilöffnungscharakteristik oder der Ansaugdruck veranschlagt. Für dieses Veranschlagen der Ventilöffnungscharakteristik oder des Ansaugdrucks wird ein Verfahren angewendet, bei welchem die Ansaugzielmenge erhalten und eine optimale Kombination hinsichtlich Brennstoffverbrauch, Emission, Drehmomentschwankung und anderer Bedingungen in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung gewährleistet wird. Die Ventilöffnungscharakteristik oder der Ansaugdruck, welche(r) auf diese Weise veranschlagt wurde, wird als Zielwert zur Steuerung der Ventilöffnungscharakteristik des Einlaß- oder des Auslaßventils oder des Drosselventilöffnungsgrades verwendet.
  • In der Praxis kann aber durch die erwähnte Zeitverzögerung oder durch andere Leistungsfaktoren des Ventiltaktänderungsmechanismus usw. die Ventilöffnungscharakteristik oder der Ansaugdruck in der vorbestimmten Zeit (zum Beispiel Steuerperiode) den Steuerzielwert nicht erreicht werden.
  • Die Ventilöffnungscharakteristik oder der Ansaugdruck, welche(r) in diesen Fällen gerade noch genutzt werden kann, ist in bezug auf die Ansaugmenge zwangsläufig nicht immer optimal. Das heißt zum Beispiel, daß manchmal eine Ventilöffnungscharakteristik oder ein Ansaugdruck vorliegt, welche(r) in der vorbestimmten Zeit innerhalb des jeweiligen Bereichs einstellbar ist und das Erreichen der Ansaugzielmenge oder annähernd dieser gewährleisten kann. In einem solchen Fall ist genügend Spielraum für das Erreichen einer geeigneten Ansaugmenge vorhanden. Dieses Problem wird aber im erwähnten japanischen Dokument 2000-204983 nicht beachtet.
  • Deshalb ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung, welche in der Lage ist, durch Steuern der Ventilöffnungscharakteristik des Einlaßventils oder/und des Auslaßventils und des Ansaugdrucks die Ansaugmenge besser zu steuern.
  • Diese Erfindung beleuchtet verschiedene Aspekte der Bereitstellung der in den Ansprüchen definierten Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung.
  • Ein erster Aspekt dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung, welche mit einer Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik des Ansaugventils oder/und des Auslaßventils und einer Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks ausgerüstet ist, um durch Steuern dieser beiden Parameter die Ansaugmenge zu steuern, und mehrere andere Einheiten aufweist, eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmenge für den Zeitpunkt nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, eine Einheit zum Bestimmen des von der Ventilöffnungs charakteristik-Steuereinheit in einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik, eine Einheit zum Bestimmen des von der Ansaugdruck-Steuereinheit in einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereichs des Ansaugdrucks, wobei von der entsprechenden Einheit die Ventilöffnungscharakteristik und von der entsprechenden Einheit der Ansaugdruck so gesteuert werden, daß diese auf der Grundlage der Ansaugzielmenge den im jeweiligen einstellbaren Bereich vorgegeben Zielwert erreichen.
  • Wenn die anzusteuernden Zielwerte, das heißt die Ventilöffnungszielcharakteristik und der Ansaugzieldruck nicht im jeweiligen Bereich liegen und die in der vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereiche nicht in Betracht gezogen werden, kommt es vor, daß die mit diesen Zielwerten erreichte Ansaugmenge sich von der Ansaugzielmenge manchmal erheblich unterscheidet. Wenn aber innerhalb des jeweiligen Bereichs eine andere Ventilöffnungscharakteristik und ein anderer Ansaugdruck gewählt werden, besteht die Möglichkeit, die Ansaugzielmenge oder diese annähernd zu erreichen.
  • Da gemäß der vorliegenden Erfindung die Steuerung der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks auf die innerhalb des jeweiligen einstellbaren Bereichs vorgegeben Zielwerte in der vorbestimmten Zeit erfolgt, um die Ansaugzielmenge zu erreichen, wird verhindert, daß unerwünschte Werte der Ventilöffnungscharakteristik, des Ansaugdrucks und der Ansaugmenge eingestellt werden. Durch geeignetes Einstellen der Zielwerte für die Ventilöffnungscharakteristik und den Ansaugdruck kann eine optimale Ansaugmenge innerhalb des einstellbaren Bereichs in der vorbestimmten Zeit zuverlässig erreicht werden, das heißt, daß die Ansaugmenge optimaler gesteuert wird. Anzumerken ist, daß der in dieser Spezifikation verwendete Begriff „Ventilöffnungscharakteristik" sich auf den Ventilhub, den Aktionswinkel oder/und den Öffnungs-/Schließzeitpunkt bezieht.
  • Ein zweiter Aspekt dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, welche außerdem eine Einheit zum Schätzen der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks zwecks Einstellens der Ansaugzielmenge nach einem bestimmten Verfahren aufweist, wobei in dem Fall, daß die Ventilöffnungscharakteristik und der Ansaugdruck, welche von dieser Einheit geschätzt wurde, im jeweiligen einstellbaren Bereich liegen, diese geschätzten Werte als Zielwerte vorgegeben werden, während in dem Fall, daß der geschätzte Wert der Ventilöffnungscharakteristik oder/und der geschätzte Wert des Ansaugdrucks nicht im einstellbaren Bereich liegt/liegen, Werte der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks, welche innerhalb des einstellbaren Bereichs liegen und die Ansaugzielmenge oder annähernd diese gewährleisten, als Zielwerte vorgegeben werden.
  • Die Ventilöffnungscharakteristik und der Ansaugdrucks zum Erreichen der Ansaugzielmenge bei optimalen Werten hinsichtlich Brennstoffverbrauch, Emission, Drehmomentschwankung und weiterer Bedingungen in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung werden nach einem bestimmten Verfahren geschätzt. Die geschätzten Werte sind aber nicht zwangsläufig in der vorbestimmten Zeit einstellbar. Wenn in einem solchen Fall die geschätzten Werte der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks zu Zielwerten gemacht werden, kann die mit Bezug auf den ersten Aspekt erläuterte Unzulänglichkeit auftreten. Wenn die geschätzte Ventilöffnungscharakteristik oder/und der geschätzte Ansaugdruck nicht im einstellbaren Bereich liegt/liegen, werden gemäß dieser Erfindung die Zielwerte für diese inner halb des jeweiligen einstellbaren Bereich so vorgegeben, daß diese die Ansaugzielmenge oder annähernd die Ansaugzielmenge gewährleisten, so daß wie unter dem ersten Aspekt der Erfindung die Möglichkeit besteht, eine optimale Ansaugmenge innerhalb des einstellbaren Bereiches und in der vorbestimmten Zeit zuverlässig zu erreichen, das heißt eine bessere Steuerung der Ansaugmenge durchzuführen.
  • Ein dritter Aspekt dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, wobei im Falle der Bestimmung des in der vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik zusätzliche Beschränkungen hinsichtlich des Betreibens der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung in Betracht gezogen werden. Auch wenn der Mechanismus und die Leistung der Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik das Einstellen der gewünschten Ventilöffnungscharakteristik gewährleistet, kann der Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung dieser Einstellung entgegen wirken. Da gemäß der vorliegenden Erfindung solche Beschränkungen in Betracht gezogen werden können, besteht die Möglichkeit, die aus der Steuerung der Ansaugmenge eventuell sich ergebenden Unzulänglichkeiten zu verhindern.
  • Ein vierter Aspekt dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß dem dritten Aspekt, wobei zu den das Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung betreffenden Beschränkungen die positionelle Beziehung zwischen dem Einlaßventil und dem Auslaßventil und/oder die Ventilöffnungscharakteristik des Einlaßventils und die des Auslaßventils gehören. Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, das eventuelle Auftreten von Unzulänglichkeiten aus der Steuerung der Ansaugmenge beim Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung zu verhindern. So besteht zum Beispiel die Möglichkeit, eine Ventilüberlagerung über eine vorbestimmte Größe hinaus zu verhindern und dadurch die Menge von Ablagerungen auf dem Einlaßventil zu reduzieren. Wenn außerdem die Offenstellung oder die Schließstellung des Einlaßventils als eine Beschränkung des Betreibens der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung nicht hinter eine vorbestimmte Stellung gelangen kann, ist Klopfen der Maschine vermeidbar.
  • Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt, wobei im Falle des Bestimmens des in der vorbestimmten zeit einstellbaren Ansaugdruckbereichs weitere das Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung betreffende Beschränkungen in Betracht gezogen werden. Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugemenge-Steuervorrichtung gemäß dem fünften Aspekt, wobei zu den das Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung betreffenden Beschränkungen gehört, daß der Ansaugdruck unter einem vorbestimmten Druck gehalten wird.
  • Gemäß dem fünften und auch dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht die Möglichkeit, das Auftreten von Unzulänglichkeiten, welche sich aus dem Steuern der Ansaugmenge ergeben können, zu verhindern. Wenn gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung beim Steuern der Ansaugmenge das Ansteigen des Ansaugdrucks über den vorbestimmten Wert verhindert wird und die Maschine so konstruiert ist, daß der Ansaugdruck ein Unterdruck ist, verursacht zum Beispiel durch einen Bremsunterstützungsmechanismus, kann durch entsprechende Vorgabe des vorbestimmten Drucks eine so konstruierte Maschine gut betrieben werden.
  • Ein siebenter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung, welche die Ansaugmenge durch eine Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik des Einlaßventils oder/und des Auslaßventils und durch eine Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks steuert und weitere Einheiten aufweist, eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmenge für den Zeitpunkt nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, eine Einheit zum Bestimmen der Ventilöffnungszielcharakteristik auf der Grundlage der Ansaugzielmenge, eine Einheit zum Bestimmen des Ansaugzieldrucks auf der Grundlage der Ansaugzielmenge und der Ventilöffnungszielcharakteristik, eine Einheit zum Bestimmen des von der Ansaugdrucksteuereinheit in einer vorbestimmten Zweit einstellbaren Ansaugdruckbereichs, eine Einheit zum Bestimmen des einstellbaren Betriebsbereichs aus den einstellbaren Bereichen der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks und eine Einheit zum Bestimmen eines geeigneten Betriebpunktes aus dem Betriebsbereich, wenn der aus der Ventilöffnungszielcharakteristik und dem Ansaugzieldruck bestimmte Betriebspunkt nicht im einstellbaren Betriebsbereich liegt, und zum Zurücksetzen der von der Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik und der Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks eingestellten Zielwerte von diesem Betriebspunkt.
  • Ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß dem siebenten Aspekt, wobei die Bestimmungs- und Rückstelleinheit den Betriebspunkt bestimmt, bei welchem die Ansaugzielmenge oder annähernd diese im einstellbaren Betriebsbereich erreicht wird, und die von der Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik und der Einheit zum Steuern des An saugdrucks eingestellten Zielwerte von diesem Betriebspunkt zurücksetzt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher erkennbar.
  • 1 zeigt schematisch die Konfiguration einer mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüsteten Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung.
  • 2 zeigt schematisch Details des Ansaugsystems usw. der in 1 dargestellten Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung.
  • 3 zeigt eine Nockenwelle mit Nocken für ein Einlaßventil der in 1 dargestellten Maschine.
  • 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung für die Durchführung der Nockenbewegung bei der in 1 dargestellten Maschine.
  • 5 zeigt in Diagrammform die Änderung des Ventilhubs sowie den Aktionswinkel des Einlaßventils als Funktion der Nockenbewegung.
  • 6 zeigt Details der in 1 angedeuteten Einheit zum Verschieben des Ventilöffnungs-/Schließzeitpunktes.
  • 7 zeigt in Diagrammform die Verschiebung des Öffnungs-/Schließzeitpunktes des Einlaßventils als Funktion der von der Einheit gemäß 6 durchgeführten Bewegung.
  • 8 zeigt im Flußplan das Programm zur Steuerung der Ansaugmenge mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 zeigt ein Beispiel der Verschiebung eines angenommenen Zielwertes KP innerhalb eines einstellbaren Bereichs Ax bei Übergang von Schritt 111 zu Schritt 113 gemäß dem in 8 dargestellten Programm.
  • 10 zeigt ein Beispiel der Verschiebung eines Aktionswinkels Sa in Verbindung mit einem Ansaugdruck Pm zum Erreichen einer Ansaugzielmenge Qao innerhalb des einstellbaren Bereichs Ax bei Übergang von Schritt 117 zu Schritt 119 gemäß dem in 8 dargestellten Programm.
  • 11 zeigt ein Beispiel der Verschiebung eines Aktionswinkels Sa in Verbindung mit einem Ansaugdruck Pm, bei welchen das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao nicht innerhalb des Bereichs Ax gewährleistet wird.
  • 12 zeigt in Diagrammform ein Beispiel der mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreichbaren Änderung der Ansaugmenge Qa, des Aktionswinkels Sa und des Ansaugdrucks Pm als Funktion der Zeit.
  • 13 zeigt ein weiteres Beispiel des in 12 dargestellten Diagramms.
  • 14 zeigt in Diagrammform ein Beispiel der mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erreichbaren Änderung der Ansaugmenge Qa, des Verschiebewinkels evt des Ansaugventilöffnungs-/schließzeitpunktes, des Aktionswinkels Sa, der Offenstellung IVO des Ansaugventils und des Ansaugdrucks Pm als Funktion der Zeit.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden in Verbindung mit den beilliegenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesen Zeichnungen sind identische oder ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt schematisch die Konfiguration einer mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüsteten Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung und 2 Details des Ansaugsystems usw. der in 1 dargestellten Maschine. In 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 den Maschinenkörper, das Bezugszeichen 2 die Einlaßventile, das Bezugszeichen 3 die Auslaßventile, das Bezugszeichen 4 die Nocken zum Öffnen und Schließen der Einlaßventile, das Bezugszeichen 5 die Nocken zum Öffnen und Schließen der Auslaßventile, das Bezugszeichen 6 die mit den Nocken 4 bestückte Nockenwelle für die Einlaßventile und das Bezugszeichen 7 die mit den Nocken 5 bestückte Nockenwelle für die Auslaßventile.
  • 3 zeigt Details der mit den Nocken 4 bestückten Nockenwelle 6 für die Einlaßventile. Wie aus 3 hervor geht, ändert bei dieser Ausführungsform das Profil des Nockens 4 sich in Richtung Nockenwellenmittellinie, d. h., der Nocken 4 ist links höher als rechts. Wenn das rechte Ende des Nockens 4 den Stößel des Einlaßventils berührt, wird dessen Hub kürzer als bei Berührung zwischen diesem und dem linken Ende des Nockens 4.
  • Bei dieser Ausführungsform wird mit einer Änderung des Ventilhubs der Aktionswinkel (d. h. die Öffnungsdauer) des Einlaßventils geändert. Demzufolge wird bei dieser Ausführungsform der Aktionswinkel des Einlaßventils bei einem kurzen Hub (Berührung zwischen dem rechten Ende des Nockens 4 und dem Ventilstößel) kleiner als bei einem langen Hub (Berührung zwischen dem linken Ende des Nockens 4 und dem Ventilstößel).
  • In den 1 und 2 kennzeichnet das Bezugszeichen 8 die Brennkammer jedes Zylinders und das Bezugszeichen 9 eine Einheit zum Verschieben der mit den Nocken 4 bestückten Nockenwelle 6 und somit zum Verändern des Hubs sowie des Aktionswinkels der Einlaßventile 2. Mit anderen Worten, durch Betätigen der Nockenverschiebungseinheit 9 kann die Nockenwelle 6 axial und dadurch der Berührungspunkt zwischen dem Ventilstößel und dem Nocken 4 entlang der Nockenkante von links nach rechts (3) verschoben werden. Zwangsläufig wird auch der Öffnungsbereich der Einlaßventile 2 verändert. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet einen Treiber zum Steuern der Nockenverschiebungseinheit 9.
  • Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet eine Einheit zum Verschieben des Öffnungs-/Schließzeitpunktes ohne Veränderung des Ventilhubs und des Aktionswinkels der Einlaßventile 2. Durch Betätigen dieser Einheit 11 kann der Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Einlaßventile 2 vorverlegt oder verzögert werden. Dadurch besteht auch die Möglichkeit, die Ventiltaktüberlagerung einzustellen. Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet ein Steuerventil zum Einstellen des Öldrucks für das Betätigen der Einheit 11.
  • Das Bezugszeichen 13 kennzeichnet eine Kurbelwelle, das Bezugszeichen 14 eine Ölwanne, das Bezugszeichen 15 ein Brennstoffeinspritzelement, das Bezugszeichen 16 einen Sensor zum Erfassen des Ventilhubs, des Aktionswinkels und der Verschiebung des Öffnungs-/Schließzeitpunktes der Einlaßventile 2 und das Bezugszeichen 17 einen Sensor zum Erfassen der Maschinendrehzahl. Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet einen Ansaugdrucksensor zum Erfassen des Drucks im Ansaugrohr für das Einleiten von Luft in die Zylinder (nachfolgend „Ansaugdruck" genannt), das Bezugszeichen 19 ein Luftstrommeßelement, das Bezugszeichen 20 einen Sensor zum Erfassen der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung, das Bezugszeichen 21 einen Sensor zum Erfassen der Temperatur der aus dem Ansaugrohr in die Zylinder strömenden Luft (nachfolgend „Ansaugtemperatur" genannt) und das Bezugszeichen 22 eine elektronische Steuereinheit (ECU). Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet die Maschinenzylinder, das Bezugszeichen 53 einen Ansaugbehälter, das Bezugszeichen 54 ein Abgasrohr, das Bezugszeichen 55 eine Zündkerze und das Bezugszeichen 56 ein Drosselventil. Die Bezugszeichen 51 und 52 kennzeichnen Ansaugrohre. Bei dieser Ausführungsform kann der Öffnungsgrad des Drosselventils 56 unabhängig vom Betatigungsweg des Beschleunigungspedals (nachfolgend „Pedalbetätigung" genannt) verändert werden. Der Ansaugdruck wird über den Öffnungsgrad des Drosselventils gesteuert.
  • Bei dieser Ausführungsform wird durch koordiniertes Steuern der Öffnungscharakteristik des Ansaugventils 2 und des Öffnungsgrades des Drosselventils 56 (genauer ausgedrückt des Ansaugdrucks) die in die Brennkammer 8 zu leitende Luftmenge gesteuert. Anzumerken ist, daß bei anderen Ausführungsformen die Ansaugmenge auch durch Steuerung des Öffnungsgrades eines Leerlaufdrehzahl-Steuerventils (nicht dargestellt) gesteuert werden kann.
  • 4 zeigt Details der in 1 angedeuteten Nockenbewegungseinheit 9. In 4 kennzeichnet das Bezugszeichen 30 einen an die Nockenwelle 6 für die Ansaugventile 2 angeschlossenen Magnet, das Bezugszeichen 31 eine den Magnet 30 nach links ziehende Spule und das Bezugszeichen 32 eine den Magnet 30 nach rechts drückende Druckfeder. Durch Erhöhung des die Spule 31 speisenden elektrischen Stroms wird die mit den Nocken 4 bestückte Nockenwelle 6 weiter nach links gezogen, so daß der Ventilhub und der Aktionswinkel der Einlaßventile 2 verkleinert werden.
  • 5 zeigt die Veränderung des Ventilhubs und des Aktionswinkels der Einlaßventile 2 bei Betätigung der Nockenbewegungseinheit 9. Wie aus 5 hervor geht, werden bei Verringerung des die Spule 31 speisenden elektrischen Stroms der Ventilhub und der Aktionswinkel der Einlaßventile vergrößert (durchgehende Linie --> gestrichelte Linie --> Strich-Punkt-Linie). Bei dieser Ausführungsform wird bei Betätigung der Nockenbewegungseinheit 9 auch der Zeitpunkt verändert, zu welchem der Hub der Einlaßventile 2 den Spitzenwert erreicht. Genauer ausgedrückt, bei Vergrößerung des Hubs der Einlaßventile 2 wird der Zeitpunkt, zu welchem dieser den Spitzenwert erreicht, nach hinten verschoben, d. h. verzögert.
  • 6 zeigt Details der in 1 angedeuteten Einheit 11 zum Verschieben des Ventilöffnungs-/Schließzeitpunktes. In 6 kennzeichnet das Bezugszeichen 40 eine Ölleitung zum Verschieben des Öffnungs-/Schließzeitpunktes der Einlaßventile 2 in Richtung Vorverlegung, das Bezugszeichen 41 eine Ölleitung zum Verschieben dieses Zeitpunktes in Richtung Verzögerung und das Bezugszeichen 42 eine Ölpumpe. Bei Erhöhung des Öldrucks in der Leitung 40 wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Einlaßventile 2 vorverlegt. Das heißt, daß die Drehphase der Nockenwelle 6 in bezug auf jene der Kurbelwelle 13 vorverlegt wird. Dagegen wird bei einer Erhöhung des Öldrucks in der Leitung 41 der Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Einlaßventile verzögert. Das heißt, daß die Drehphase der Nockenwelle 6 in bezug auf die Kurbelwelle 13 verzögert wird.
  • 7 zeigt die Verschiebung des Öffnungs-/Schließzeitpunktes der Einlaßventile 2 in Abhängigkeit von der Betätigung der Einheit 11. Wie aus 7 hervor geht, wird bei Erhöhung des Öldrucks in der Leitung 40 der Öffnungs-/Schließzeitpunkt der Einlaßventile 2 in Richtung Vorverlegung verschoben (durchgehende Linie --> gestrichelte Linie --> Strich-Punkt-Linie). Dabei wird aber der Aktionswinkel der Einlaßventile 2 nicht verändert.
  • Anzumerken ist, daß bei dieser Ausführungsform von der Nockenbewegungseinheit 9 und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit 11 nur die Öffnungscharakteristik der Einlaßventile 2, aber nicht jene der Auslaßventile 3 verändert wird. Bei einer anderen Ausführungsform besteht jedoch die Möglichkeit, durch Ausrüsten der Maschine mit einer Nockenbewegungseinheit und einer Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit für die Auslaßventile 3 auch deren Öffnungscharakteristik zu verändern. In diesem Fall kann der Einstellbereich der Ventilüberlagerung vergrößert werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Einlaßventile 2 von den Nocken 4 und die Auslaßventile 3 von den Nocken 5 mechanisch betätigt, doch bei einer weiteren Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit, nur die Einlaßventile oder nur die Auslaßventile oder beide elektromagnetisch zu betätigen.
  • Wie bereits erwähnt, kann mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtung dieser Ausführungsform die Öffnungscharakteristik der Einlaßventile 2 durch die Nockenbewegungseinheit 9 und die Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit 11 und der Ansaugdruck durch das Drosselventil 56 gesteuert werden. Außerdem wird durch koordiniertes Steuern der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks die Ansaugmenge gesteuert. Nachfolgend wird in Verbindung mit dem in 8 dargestellten Flußplan ein spezifisches Verfahren dafür beschrieben.
  • Wie bereits erwähnt, ist in 8 das Programm zur Steuerung der Ansaugmenge mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtung dieser Ausführungsform dargestellt. Dieses Programm wird von einer ECU 22 zu bestimmten Zeiten, d. h. nach jeder Unterbrechung der Steuerperiode Ts durchgeführt. In Schritt 101 als ersten Schritt dieses Programms wird die nach Ablauf einer der Steuerperiode Ts entsprechenden Zeit zu realisierende Ansaugzielmenge Qao bestimmt. Die Bestimmung der Ansaugzielmenge Qao erfolgt zusammen mit der Brennstoffmenge, welche nach Ablauf einer der Steuerperiode Ts entsprechenden Zeit in Abhängigkeit vom Maschinenbetriebszustand zugeführt wurde, genauer ausgedrückt, auf der Grundlage des aus der momentanen Maschinendrehzahl NE und dem Betätigungsweg L des Beschleunigungspedals abgeleiteten erforderlichen Drehmoments.
  • Nach der Bestimmung der Ansaugzielmenge Qao in Schritt 101 geht der Ablauf zu Schritt 103 über, um einen angenommenen Zielhub Ltk und einen angenommenen Aktionszielwinkel Sak des Einlaßventils 2 zu bestimmen. Aus der bisherigen Beschrei bung dieser Ausführungsform dürfte klar sein, daß der Hub Lt und der Aktionswinkel Sa in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen. Mit dem Bestimmen des Aktionswinkels Sa wird auch der Hub Lt bestimmt, so daß in der Praxis der angenommene Aktionszielwinkel Sak einer Tabelle entnommen wird.
  • Genauer ausgedrückt, der angenommene Aktionszielwinkel Sak wird einer vorbereiteten Tabelle für den Aktionswinkel Sa entnommen, welcher eine optimale Kombination hinsichtlich Brennstoffverbrauch, Emission, Drehmomentschwankung, Maschinendrehzahl NE, Ansaugzielmenge Qao und Ventiltakt des Einlaßventils 2 gewährleistet (d. h., dem von der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit um den Verschiebungswinkel evt vorverlegten oder verzögerten Öffnungs-/Schließ-Standartzeitpunkt entspricht). Diese Tabelle wird experimentell oder auf andere Weise erstellt und vorher in der ECU 22 gespeichert.
  • Anzumerken ist, daß auch die Möglichkeit besteht, den der Tabelle direkt entnommenen Aktionswinkel Sa nicht als Aktionszielwinkel Sak vorzugeben, sondern diesen in Übereinstimmung mit der Kühlwassertemperatur Tw zu korrigieren. So wird zum Beispiel in dem Fall, daß bei einer niedrigen Kühlwassertemperatur Tw der Aktionswinkel Sa mindestens einen konstanten Wert Sa1 annimmt, diese Beeinträchtigung genutzt, um das Warmfahren der Maschine zu beschleunigen. Mit anderen Worten, wenn der dieser Tabelle entnommene Aktionswinkel Sa dieser Beschränkung nicht unterliegt, wird Sa1 zum angenommenen Aktionszielwinkel Sak. Diese Beschränkung des Aktionswinkels Sa hinsichtlich Beschleunigung des Warmfahrens der Maschine wird aber manchmal eliminiert, um die Ansaugzielmenge Qao oder eine dieser angenäherte Ansaugmenge in bezug auf den später beschriebenen Ansaugdruck Pm zu gewährleisten.
  • Nach dem Bestimmen des angenommenen Aktionszielwinkels Sak (und des angenommenen Zielhubs Ltk) in Schritt 103 geht der Ablauf zu Schritt 105 über, um den angenommenen Ansaugzieldruck Pmk zu bestimmen, welcher durch Kombination mit dem angenommenen Aktionszielwinkel Sak (und dem angenommenen Zielhub Ltk) die Ansaugzielmenge Qao gewährleistet.
  • Der angenommenen Ansaugzieldruck Pmk kann einer vorbereiteten Tabelle für den Ansaugdruck Pm, welcher die Ansaugzielmenge Qao für die Maschinendrehzahl NE, den Aktionswinkel Sa usw. gewährleistet, entnommen werden, wird bei der vorliegenden Ausführungsform aber aus der Gleichung Pmk = (b0 + b1 × Sak + b2 × Sak2 + Qao)/(a0 + a1 × Sak) + C (1)berechnet. Diese experimentell ermittelte Gleichung (1) widerspiegelt die Beziehung zwischen dem angenommenen Ansaugzieldruck Pmk und dem angenommenen Aktionszielwinkel Sak oder der angenommenen Ansaugzielmenge Qao. In dieser Gleichung sind a0, a1, b0, b1 uns b2 Koeffizienten, welche aus der Maschinendrehzahl NE ermittelt wurden, während C eine aus der Maschinendrehzahl NE, dem angenommenen Aktionszielwinkel Sak und der Ansaugzielmenge Qao bestimmte Konstante ist. Die Tabelle, welcher die Koeffizienten a0, a1, b0, b1 und b2 entnommen werden können, und die Tabelle, welcher die Konstante C entnommen werden kann, werden vorher zusammengestellt und in der ECU 22 gespeichert.
  • Die Konstante C ist ein Wert, welcher nur für den spezifischen Betriebsbereich gilt, in dem der angenommene Ansaugzieldruck Pmk nicht zum ersten Begriff auf der rechten Seite der Gleichung (1) paßt. Dadurch wird ein genauerer angenommener Ansaugzieldruck Pmk für diesen spezifischen Betriebbereich aus der Gleichung (1) erhalten. Wenn zur tatsächlichen Bestimmung des angenommenen Ansaugzieldrucks Pmk in einigen Fällen die Konstante C in Verbindung mit der genannten Tabelle verwendet wird, kann ein Verkomplizieren der Gleichung (1) zur Berechnung des angenommenen Ansaugzieldrucks Pmk verhindert werden.
  • Wenn der angenommenen Ansaugzieldruck Pmk aus der Gleichung (1) berechnet wird, kann der Aufwand zum Suchen der Tabelle zum direkten Ablesen des Ansaugzieldrucks Pmk verringert und die Steuerung erleichtert werden.
  • Um die Ansaugmenge genauer zu ermitteln, kann der Ventiltakt des Einlaßventils 2 den Argumenten der Tabellen zum Herausfinden der Koeffizienten a0, a1, b0, b1 und b2 und der Konstanten C zuaddiert werden. Bei einer Ausführungsform, bei welcher der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslaßventils 3 variabel ist, kann dieser den Argumenten der Tabellen zum Herausfinden der Koeffizienten a0, a1, b0, b1 und b2 und der Konstanten C ebenfalls zuaddiert werden. Alternativ zum Addieren des Auslaßventiltaktes und der Argumente dieser Tabellen besteht die Möglichkeit, die Größe Qao in Gleichung (1) um einen aus dem Ventiltakt des Auslaßventils 3 ermittelten Wert ΔQao zu ergänzen (d. h. Qao + ΔQao), um den Ventiltakt des Auslaßventils 3 mit in Betracht zu ziehen. Dieses Verfahren erweist sich als effizient, wenn die aus dem Ventiltakt des Auslaßventils 3 resultierende Änderung der Ansaugmenge klein ist. Da die Argumente der Tabellen zum Herausfinden der Koeffizienten a0, a1, b0, b1 und b2 und der Konstanten C nicht vergrößert werden, kann eine Erweiterung des Steuerungsumfangs verhindert werden.
  • Bei einer mit einem Wirbelsteuerventil oder einem anderen Ansaugstromsteuerventil zur Gewährleistung einer besonderen Strömung zur Brennkammer 8 ausgerüsteten Ausführungsform oder einer mit einem steuerbaren Ventil zur Änderung der Ansaugmenge im Ansaugrohr ausgerüsteten Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit, mehrere Tabellen zum Herausfinden der Koeffizienten a0, a1, b0, b1 und b2 und der Konstanten C in Übereinstimmung mit dem Öffnungs-/Schließzustand der Ventile bereitzustellen oder die Argumente dieser Tabellen um den Öffnungsgrad dieser Ventile zu ergänzen. Dadurch wiederum besteht die Möglichkeit, den Effekt des Ansaugstromsteuerventils und jenen des Ansaugmengensteuerventils zu verbessern und eine genauere Ansaugmenge vorzugeben.
  • Die in den Schritten 103 und 105 ablaufenden Prozesse (Bestimmung des angenommenen Aktionszielwinkels Sak und des angenommenen Ansaugzieldruckes Pmk) dienen dazu, nach einem bestimmten Verfahren die Ventilöffnungscharakteristik und den Ansaugdruck zu ermitteln, welche die erwähnte Ansaugzielmenge Qao gewährleisten. In den nachfolgenden Schritten 107 und 109 werden der Bereich des Aktionswinkels Sa (und des Hubs Lt) und jener des Ansaugdrucks Pm bestimmt, welche über eine vorbestimmte Zeit der Steuerperiode Ts realisierbar sind.
  • Zuerst wird in Schritt 107 der in der Steuerperiode Ts einstellbare Bereich As des Aktionswinkels Sa bestimmt. Dabei werden mindestens die mechanische Obergrenze und mechanische Untergrenze Samax bzw. Samin sowie die Leistungsobergrenze Sapax und die Leistungsuntergrenze Sapin in Betracht gezogen. In diesem Fall ist die „mechanische Obergrenze Samax" der maximale Aktionswinkel im Mechanismus. Bei dieser Ausführungsform ergibt der maximale Aktionswinkel sich aus der Stellung des von Nockenbewegungseinheit 9 bewegten Kolbens 4, in welcher dessen linkes Ende den Ventilstößel berührt (3) Die „mechanische Untergrenze Samin" ist der minimale Aktionswinkel im Mechanismus. Bei dieser Ausführungsform ergibt der minimale Aktionswinkel sich aus der Stellung des von der Nockenbewegungseinheit 9 bewegten Nockens 4, in welcher dessen rechtes Ende den Ventilstößel berührt (3).
  • Die Leistungsobergrenze Sapax wird durch die Gleichung Sapax = Sapr + Ts·dSammax ausgedrückt, mit Sapr als momentanen Aktionswinkel und dSamax als Obergrenze der Aktionswinkelveränderungsrate einschließlich Ansprechverzögerung der Nockenbewegungseinheit 9 usw. (dabei bedeutet plus eine Vergrößerung und minus eine Verkleinerung des Aktionswinkels). Die Leistungsuntergrenze Sapin wird durch die Gleichung Sapin = Sapr + Ts·dSamin ausgedrückt, mit dSamin als Untergrenze der Aktionswinkeländerungsrate einschließlich Ansprechverzögerung der Nockenbewegungseinheit 9 usw. (dabei bedeutet minus eine Verringerung und plus eine Vergrößerung des Aktionswinkels. Mit anderen Worten, der von der Obergrenze Sapax und der Untergrenze Sapin repräsentierte Bereich ist der Leistungsbereich der Vorrichtung, welcher das Bestreichen des Aktionswinkelbereichs in einer bestimmten Zeit der Steuerperiode Ts ermöglicht.
  • Der genannte Bereich As wird grundsätzlich aus der mechanischen Obergrenze und Untergrenze Samax bzw. Samin und der Leistungsobergrenze Sapax und der Leistungsuntergrenze Samin bestimmt. Das heißt, der kleinere der Werte der mechanischen Obergrenze Samax und der Leistungsobergrenze Sapax wird zur Obergrenze SaMAX des Bereichs As und der größere der Werte der mechanischen Untergrenze Samin und der Leistungsuntergrenze Sapin wird zur Untergrenze SaMIN des Bereichs As.
  • Es muß darauf hingewiesen werden, daß der im Mechanismus nicht einstellbare Aktionswinkelbereich selbstverständlich der in der vorbestimmten Zeit der Steuerperiode Ts nicht einstellbare Bereich ist. Wenn bei dieser Ausführungsform der Bereich As des Aktionswinkels Sa in der vorbestimmten Zeit einstellbar ist, bedeutet das, daß nicht nur die Leistungsobergrenze Sapax und die Leistungsuntergrenze Sapin, sondern auch die mechanische Obergrenze Samax und die mechanische Untergrenze Samin einbezogen wurden.
  • Zur Bestimmung des Bereichs As können auch weitere Beschränkungen hinsichtlich des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung herangezogen werden. Auch wenn im Mechanismus und durch die Leistung der Nockenbewegungseinheit 9 usw. eine positionelle Beziehung zwischen den Einlaßventilen und den Auslaßventilen aufgebaut oder Unterschiede in den Öffnungscharakteristiken dieser Ventile erzeugt werden können, erscheint deren Nutzung zum Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung nicht immer ratsam. Wenn zum Betreiben der Maschine die Beschränkung vorgenommen wird, die positionelle Beziehung zwischen den Einlaßventilen und den Auslaßventilen oder Unterschiede in den Öffnungscharakteristiken dieser Ventile nicht zu nutzen, können eventuell aus der Ansaugmengensteuerung resultierende Unzulänglichkeiten unterdrückt werden. Bei der Bestimmung des Bereichs As könnten zusätzliche Beschränkungen, welche sich auf den Steuerbereich des Aktionswinkels beziehen, in Betracht bezogen werden.
  • Wenn zum Beispiel das Öffnen des Einlaßventils 2 (d. h. der Öffnungszeitpunkt) zu stark verzögert wird, können Klopfgeräusche auftreten. Um das zu verhindern, sollte die Offenstellung IVO des Einlaßventils 2 nicht hinter die vorbestimmte Offenstellung IVOmax gelegt werden. Außerdem genügt es, die Vorverlegung durch minus und die Verzögerung durch plus zu kennzeichnen und die Relation IVO ≤ IVOmax zu gewährleisten. Mit Sa als Aktionswinkel des Einlaßventils 2, Sa0 als Mittellage des Einlaßventilaktionswinkels bei nicht betätigter Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit 11 für das Einlaßventil und evt als der von dieser Einheit verschobene Winkel (minus bei Vorverlegung und plus bei Verzögerung) kann die Offenstellung IVO durch die Gleichung IVO = Sa0 – Sa/2 + evt ausgedrückt werden. Wenn diese Gleichung in die erwähnte Ungleichung eingesetzt wird, entsteht die Ungleichung Sa ≥ 2 (Sa0 + evt – IVOmax).
  • Um ein Verschieben der Offenstellung IVO des Einlaßventils 2 gegenüber der vorbestimmten Offenstellung IVOmax nach hinten zu verhindern, muß der Aktionswinkel Sa mindestens 2 (Sa0 + evt – IVOmax) betragen. Wenn beim Bestimmen des Bereichs As eine Verschiebung der Offenstellung IVO des Einlaßventils 2 gegenüber der vorbestimmten Offenstellung nach hinten als zusätzliche Beschränkung hinsichtlich des Aktionswinkelsteuerbereichs verhindert werden soll, müssen zur Bestimmung der Untergrenze SaMIN dieses Bereichs die mechanische Untergrenze Samin, die Leistungsuntergrenze Sapin und 2 (SaO + evt – IVOmax) miteinander verglichen, wobei der größte dieser drei Werte zu SaMIN wird.
  • Klopfgeräusche entstehen auch, wenn die Schließstellung (der Schließzeitpunkt) des Einlaßventils 2 zu weit nach hinten verschoben ist. Wenn ein Verschieben der Schließstellung IVC des Einlaßventils gegenüber der vorbestimmten Schließstellung IVCmax wie im Falle der Offenstellung IVO verhindert werden soll, gilt Sa ≤ 2 (IVCmax – Sa0 – evt) Um ein Verschieben der Schließstellung IVC des Einlaßventils gegenüber der vorbestimmten Schließstellung IVCmax nach hin ten zu verhindern, darf der Aktionswinkel Sa nicht größer sein als 2 (IVCmax – Sa0 – evt). Wenn beim Bestimmen des Bereichs As eine Verschiebung der Schließstellung IVC gegenüber der vorbestimmten Schließstellung IVCmax nach hinten als zusätzliche Beschränkung hinsichtlich des Aktionswinkelsteuerbereichs verhindert werden soll, werden zur Bestimmung der Obergrenze SaMAX dieses Bereichs die mechanische Obergrenze Samax, die Leistungsobergrenze Sapax und 2 (IVCmax – Sa0 – evt) miteinander verglichen, wobei der kleinste dieser drei Werte zu SaMAX wird.
  • Wenn beim Bestimmen des Bereichs As die Ventilüberlagerung OL als zusätzliche Beschränkung hinsichtlich des Aktionswinkelsteuerbereichs nicht mehr als die vorbestimmte Überlagerung Olmax beträgt, gilt die Beziehung OL (=XVC – IVO) ≤ Olmax, mit XVC als Schließstellung des Auslaßventils 3 (zum Beispiel in dem Fall, wenn von der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit auch der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslaßventils 3 verändert werden kann).
  • Wie bereits erwähnt, kann die Offenstellung des Einlaßventils 2 durch die Gleichung IVO = Sa0 – Sa/2 + evt ausgedrückt werden. Die Schließstellung XVC des Auslaßventils 3 kann durch die Gleichung XVC = XVC0 + evtex ausgedrückt werden, mit XVC0 als Schließstellung des Auslaßventils bei nicht betätigter Öffnungs-/Schließtakt-Verschiebungseinheit und evtex als der von der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit für die Auslaßventile 3 bewirkte Verschiebungswinkel (bei Vorverlegung minus und bei Verzögerung plus). Wenn die Gleichungen für IVO und XVC in die erwähnte Ungleichung (OL (=XVC – IVO) ≤ Olmax) eingesetzt werden, wird die Ungleichung Sa ≤ 2 (Olmax + Sa0 + evt – XVC – evtex) erhalten.
  • Um eine Ventilüberlagerung von mehr als Olmax zu verhindern, darf der Aktionswinkel Sa nicht größer sein als 2 (Olmax + Sa0 + evt – XVCO – evtex). Wenn beim Bestimmen des Bereichs As die Ventilüberlagerung OL als zusätzliche Beschränkung hinsichtlich des Aktionswinkelsteuerbereichs nicht mehr als die vorbestimmte Überlagerung Olmax beträgt, werden zur Bestimmung der Obergrenze SaMAX dieses Bereichs die mechanische Obergrenze Samax, die Leistungsobergrenze Sapax und 2 (Olmax + Sa0 + evt – XVC0 – evtex) miteinander verglichen, wobei der kleinste dieser drei Werte zu SaMAX wird. Wenn die Ventilüberlagerung nicht mehr als die vorbestimmte Größe beträgt, können Ablagerungen auf dem Einlaßventil 2 infolge des Rückströmens von Abgas in Richtung Einlaß verhindert werden.
  • Wenn in Schritt 107 unter Beachtung der mechanischen Beschränkungen, der Leistungsbeschränkungen und weiterer zusätzlicher Beschränkungen der in der Steuerperiode Ts einstellbare Bereich As des Aktionswinkels Sa bestimmt wurde, geht der Ablauf zu Schritt 109 über, um den in der Steuerperiode Ts einstellbaren Bereich Ap des Ansaugdrucks Pm zu bestimmen. Beim Bestimmen des Bereichs Ap werden mindestens die mechanische oder physikalische Obergrenze Pmax und Untergrenze Pmin des Ansaugdrucks Pm sowie die Leistungsobergrenze Pmpax und die Leistungsuntergrenze Pmpin des Drosselventils 56 in Betracht gezogen.
  • Da die vorliegende Ausführungsform nicht mit einem Kompressor ausgerüstet ist, gilt als Obergrenze Pmax der Atmosphärendruck. Als Untergrenze Pmin gilt ein Vakuum. Die Leistungsobergrenze Pmpax wird durch die Gleichung Pmpax = Pmpr + Ts·dPmax ausgedrückt, mit Pmpr als momentaner Ansaugdruck und dPmax als Obergrenze der Ansaugdruckänderungsrate bei Betätigung des Drosselventils 56 zur Änderung des Ansaugdrucks unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung dieses Ventils usw. (plus bei Erhöhung und minus bei Verringerung des Ansaugdrucks). Die Leistungsuntergrenze Pmpin wird durch die Gleichung Pmpin = Pmpr + Ts·dPmin ausgedrückt, mit dPmax als Untergrenze der Ansaugdruckänderungsrate bei Betätigung des Drosselventils 56 zur Änderung des Ansaugdrucks unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung dieses Ventils usw. (plus bei Erhöhung und minus bei Verringerung des Ansaugdrucks). Der durch die Leistungsobergrenze Pmpax und die Leistungsuntergrenze Pmpin repräsentierte Bereich ist der von der Vorrichtung in einer vorbestimmten Zeit der Steuerperiode Ts einstellbare Ansaugdruckbereich.
  • Der Bereich Ap wird grundsätzlich aus der mechanischen oder physikalischen Obergrenze Pmax und Untergrenze Pmin sowie aus der Leistungsobergrenze Pmpax und der Leistungsuntergrenze Pmpin bestimmt. Das heißt, der kleinere der beiden Werte Pmax und Pmpax wird zur Obergrenze PmMAX und der größere der beiden Werte Pmin und Pmpin zur Untergrenze PmMIN des Bereichs Ap.
  • Anzumerken ist, daß bei dieser Ausführungsform auch wie im Falle des in einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereichs As des Ansaugdrucks Pm zur Bestimmung des Bereichs Ap nicht nur die Leistungsobergrenze Pmpax und die Leistungsuntergrenze Pmpin, sondern auch die mechanische oder physikalische Obergrenze Pmax und Untergrenze Pmin herangezogen werden.
  • Wenn der Bereich Ap auf gleiche Weise wie der Bereich As bestimmt wird, besteht die Möglichkeit, weitere Beschränkungen hinsichtlich des Betreibens der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung in Erwägung zu ziehen. Wenn vom mechanischen oder physikalischen Standpunkt und vom Leistungsstandpunkt aus gesehen der gewünschte Ansaugdruck auch eingestellt werden kann, könnten bei Verwendung dieses Drucks manchmal Unzulänglichkeiten auftreten. Wenn die Beschränkung besteht, den Ansaugdruck nicht zu verwenden, können Unzulänglichkeiten, welche sich aus der Steuerung der Ansaugmenge ergeben, verhindert werden. Das heißt, daß beim Bestimmen des Bereichs Ap zusätzliche Beschränkungen hinsichtlich des auf das Bertreiben der Maschine bezogenen Steuerbereichs des Ansaugdrucks herangezogen werden können.
  • Wenn zum Beispiel der Fakt genutzt wird, daß beim Bremsunterstützungsmechanismus oder beim Reinigen von verdampftem Brennstoff ein Ansaugunterdruck entsteht, darf in Anbetracht der Ansaugmengensteuerung der Ansaugdruck Pm nicht höher sein als der vorbestimmte Druck Pvmin. Das heißt in diesem Fall Pm ≤ Pvmin. Wenn beim Bestimmen des Bereichs Ap diese Beschränkung des Ansaugdrucksteuerbereichs in Betracht gezogen wird, müssen zur Bestimmung der Obergrenze PmMAX dieses Bereichs Pmax, Pmpax und Pvmin miteinander verglichen werden, wobei der kleinste dieser drei Werte zu PmMAX wird.
  • In der bisherigen Beschreibung wurde darauf hingewiesen, daß die Beschränkungen das Betätigen der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit für die Einlaßventile und die Auslaßventile und die Hilfseinheit betreffen, bei welcher der Ansaugdruck negativ ist und der Steuerbereich des Aktionswinkels oder des Ansaugdrucks durch diesen beeinflußt wird, doch bei der vorliegenden Erfindung können auch zusätzliche Beschränkungen genutzt werden, welche den Steuerbereich des Aktionswinkels oder des Ansaugdrucks betreffen und das Betätigen des Wirbelsteuerventils oder anderer Elemente beeinflussen.
  • Nach dem Bestimmen des Bereichs Ap in Schritt 109 geht der Ablauf zu Schritt 111 über, um zu prüfen, ob der Zielpunkt KP, bestimmt durch den in Schritt 103 ermittelten angenommenen Aktionszielwinkel Sak und den in Schritt 105 bestimmten angenommenen Ansaugzieldruck Pmk im einstellbaren Bereich Ax liegt, welcher sich aus dem in Schritt 107 bestimmten Bereich As und dem in Schritt 109 bestimmten Bereich Ap ergibt.
  • Wenn das der Fall ist, geht der Ablauf zu Schritt 113 über, in welchem der angenommenen Zielpunkt KP als entgültiger Zielpunkt OP vorgegeben wird. Das heißt, der angenommene Aktionszielwinkel Sak wird als Aktionszielwinkel Sao und der angenommene Ansaugzieldruck Pmk als Ansaugzieldruck Pro vorgegeben. Danach geht der Ablauf zu Schritt 115 über, um die Nockenbewegungseinheit 9 und das Drosselventil 56 so anzusteuern, daß der Aktionswinkel Sa zum Aktionszielwinkel Sao und der Ansaugdruck Pm zum Ansaugzieldruck Pmo wird, und anschließend das Steuerprogramm zu beenden.
  • 9 zeigt den Fall, in welchem der angenommene Zielpunkt KP im einstellbaren Bereich Ax liegt, d. h. den Übergang von Schritt 111 zu Schritt 113 des in 8 dargestellten Steuerprogramms. In 9 ist auf der Abszisse der Aktionswinkel Sa und auf der Ordinate der Ansaugdruck Pm aufgetragen. Das durch die Strich-Punkt-Linie angedeutete Quadrat kennzeichnet den einstellbaren Bereich Ax.
  • Der Punkt GP (Sapr, Pmpr) repräsentiert den Aktionswinkel Sa und den Ansaugdruck Pm vor Durchführung des momentanen Steuerprogramms. Die Kurve EQ ist die Kurve gleicher Ansaugmenge, wobei der von einem bestimmten Aktionswinkel Sa und einem bestimmten Ansaugdruck Pm gebildete Schnittpunkt die Ansaugzielmenge Qao darstellt. Die Kurve OM ist die optimale Betriebskurve als Funktion des Aktionswinkels Sa und des Ansaugdrucks Pm, welche das Erreichen von Optimalwerten hinsichtlich des Brennstoffverbrauchs, der Emission, der Drehmomentschwankung und anderer Konditionen gewährleistet. Wie aus 9 ebenfalls hervor geht, ist der Punkt, an welchem die Kurve EQ die Kurve OM schneidet, im allgemeinen der angenommene Zielpunkt KP (Sak, Pmk), ausgenommen den Fall, daß der den angenommenen Aktionszielwinkel Sak ergebende Wert in Übereinstimmung mit der Kühlwassertemperatur Tw korrigiert wird. Genauer ausgedrückt, die in den Schritten 101 bis 105 ablaufenden Vorgänge können als die Vorgänge angesehen werden, bei welchen nach dem Schnittpunkt zwischen der Kurve EQ als Kurve gleicher Ansaugmenge und der Kurve OM als optimale Betriebskurve gesucht wird, ausgenommen den Fall, daß der den angenommenen Aktionszielwinkel Sak bildende Wert in Übereinstimmung mit der Kühlwassertemperatur Tw korrigiert wird. Anzumerken ist, daß die Kurve EQ als Kurve gleicher Ansaugmenge und die Kurve OM als optimale Betriebskurve sich in Übereinstimmung mit dem Betätigungszustand der Öffnung-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit 11 für die Ansaugventile 2, d. h. mit dem von dieser Einheit bewirkten Verschiebungswinkel ändern.
  • Wie bereits erwähnt, ist in 9 der Fall dargestellt, daß der angenommene Zielpunkt KP innerhalb des einstellbaren Bereichs Ax liegt und in Schritt 113 als entgültiger Zielpunkt OP (OP = KP) vorgegeben wird. Dabei werden die Nockenbewegungseinheit 9 und das Drosselventil 56 so betätigt, daß der Aktionswinkel Sa und der Ansaugdruck Pm sich in der angedeuteten Pfeilrichtung vom Punkt GP zum Zielpunkt OP bewegen und die Ansaugzielmenge Qao in der vorbestimmten Zeit (bei dieser Ausführungsform während der Steuerperiode Ts) erreicht wird, worauf das Programm endet.
  • 10 zeigt ähnlich wie 9 den Fall, in welchem der Aktionswinkel Sa und der Ansaugdruck Pm gewährleisten, daß die Ansaugzielmenge Qao im einstellbaren Bereich liegt, d. h. den Übergang von Schritt 117 zu Schritt 119. In Schritt 119 werden der Aktionswinkel Sa und der Ansaugdruck Pm so gewählt, daß diese dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten liegen und die Ansaugzielmenge Qao innerhalb des einstellbaren Bereichs Ax liegt und somit KP zum entgültigen Zielpunkt OP (Sao, Pmo) machen. Von den beiden Schnittpunkten der Kurve EQ mit der Kante des einstellbaren Bereichs Ax (Strich-Punkt-Linie) wird jener als entgültiger Zielpunkt OP gewählt, welcher dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten liegt. Um die Steuerung zu erleichtern, wird am angenommenen Zielpunkt KP eine Gerade LQ an die Kurve EQ als Kurve gleicher Ansaugmenge gelegt und von den beiden Schnittpunkten dieser Geraden mit der Kante des einstellbaren Bereichs Ax jener als entgültiger Zielpunkt OP gewählt, welcher dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten liegt und Pm = PmMAX entspricht. Diese Vorgehensweise ist in 10 dargestellt.
  • Wenn der Zielpunkt OP auf die in 10 durch den angedeuteten Pfeil gekennzeichnet Weise eingestellt wird, arbeiten die Nockenverschiebungseinheit 9 und das Drosselventil 56 so, daß der Aktionswinkel Sa und der Ansaugdruck Pm sich von den Werten am Punkt GP zu den Werten am Punkt OP ändern und die Ansaugzielmenge Qao in der vorbestimmten Zeit der Steuerperiode Ts gewährleistet wird, worauf das Steuerprogramm endet.
  • Wenn der angenommene Zielpunkt KP wie in 10 dargestellt zum entgültigen Zielpunkt OP gemacht wird, würden bei Ablauf der vorbestimmten Zeit der Steuerperiode Ts der Aktionswinkel Sa und der Ansaugdruck Pm wahrscheinlich nahe dem Schnittpunkt der optimalen Betriebslinie OM mit der Linie Pm = PmMAX als Kante des einstellbaren Bereichs Ax liegen. Die in diesem Fall erreichbare Ansaugmenge würde hier enden und sich von der Ansaugzielmenge Qao wesentlich unterscheiden.
  • Wenn in Schritt 117 ermittelt wird, daß es keine geeignete Kombination aus Aktionswinkel Sa und Ansaugdruck Pm gibt, welche im einstellbaren Bereich Ax die Ansaugzielmenge Qao gewährleistet, geht der Ablauf zu Schritt 121 über. In Schritt 121 wird die Kombination aus Aktionswinkel Sa und Ansaugdruck Pm gewählt, welche im einstellbaren Bereich Ax das Erreichen der Ansaugmenge Qao annähernd gewährleistet, und zum entgültigen Zielpunkt OP (Sao, Pmo) gemacht. Danach geht der Ablauf zu Schritt 115 über, um die Nockenbewegungseinheit 9 und das Drosselventil 56 so zu betätigen, daß der Aktionswinkel Sa zum Aktionszielwinkel Sao und der Ansaugdruck Pm zum Ansaugzieldruck Pro wird, worauf das Steuerprogramm endet.
  • 11 zeigt den Fall, bei welchem es keine Kombination aus Aktionswinkel Sa und Ansaugdruck Pm gibt, um im einstellbaren Bereich Ax die Ansaugzielmenge Qao zu erreichen, d. h. den Übergang von Schritt 117 zu Schritt 121. Deshalb wird in Schritt 121 die Kombination aus Aktionswinkel Sa und Ansaugdruck Pm gewählt, welche im einstellbaren Bereich Ax das Erreichen der Ansaugmenge Qao annähernd gewährleistet, und zum entgültigen Zielpunkt OP (Sao, Pro) gemacht. Die in 11 angedeutete Kombination aus Aktionswinkel Sa und Ansaugdruck Pm, welche die Ansaugzielmenge Qao annähernd gewährleistet, wird durch eine Kante des einstellbaren Bereichs Ax repräsentiert; genauer ausgedrückt, der Punkt, an welchem die Linie Pm = pmMAX die Linie Sa = SaMAX schneidet, ist die Ecke des einstellbaren Bereichs Ax. Dieser Punkt wird zum Zielpunkt OP.
  • Wenn der Zielpunkt OP auf die durch den Pfeil in 11 gekennzeichnet Weise erhalten wird, werden die Nockenbewegungseinheit 9 und das Drosselventil 56 so betätigt, daß der Aktionswinkel Sa und der Ansaugdruck Pm am Punkt GP sich zu den Werten am Zielpunkt OP ändern, damit in der vorbestimmten Zeit der Steuerperiode Ts die Ansaugmenge annähernd zur Ansaugzielmenge Qao wird. Danach endet das Steuerprogramm.
  • Wenn wie bei dem in 11 dargestellten Fall der angenommene Zielpunkt KP zum entgültigen Zielpunkt OP gemacht wird, würde nach Ablauf der vorbestimmten Zeit Ts der Aktionswinkel Sa und der Ansaugdruck Pm nahe dem Punkt liegen, an welchem die optimale Betriebslinie OM die Linie Pm = PmMAX schneidet, wobei dieser Schnittpunkt die Ecke des einstellbaren Bereichs Ax kennzeichnet. In diesem Fall wird der Unterschied zwischen der erreichten Ansaugemenge und der Ansaugzielmenge Qao gegenüber dem Unterschied zwischen der Ansaugmenge bei dem in Schritt 121 eingestellten Zielpunkt OP und der Ansaugzielmenge Qao größer.
  • Es muß nochmals darauf hingewiesen werden, daß der in Schritt 119 oder Schritt 121 zum Erreichen der Ansaugzielmenge Qao oder annähernd der Ansaugzielmenge Qao eingestellte Zielpunkt OP sich vom angenommenen Zielpunkt KP unterscheidet. Selbst wenn zur Beschleunigung des Warmfahrens der Maschine eine Korrektur des angenommenen Aktionszielwinkels auf den Wert Sak erfolgt, wird ein Aktionszielwinkel Sao eingestellt, welcher sich von jenem unterscheidet. Das heißt, daß bei Übergang zu Schritt 119 oder zu Schritt 121 die in Schritt 103 vorgenommene Änderung des Aktionswinkels zwecks Verbesserung des Warmfahrens der Maschine manchmal aufgehoben wird, um die Ansaugzielmenge Qao oder annähernd diese Menge in bezug auf den erreichbaren Ansaugdruck Pm zu erreichen (darauf wird in Verbindung mit 13 später näher eingegangen).
  • Wenn bei der Ansaugmenge-Steuervorrichtung dieser Ausführungsform der ursprünglich eingestellte Aktionszielwinkel Sak und der ursprünglich eingestellte Ansaugzieldruck Pmk zum Erreichen der Ansaugzielmenge Qao nicht im einstellbaren Bereich As bzw. Ap liegen, werden der Aktionszielwinkel Sao und der Ansaugzieldruck Pmo als entgültige Steuerzielwerte so zurückgesetzt, daß die Ansaugmenge annähernd zur Ansaugzielmenge Qao oder zu einer Ansaugzielmenge Qa in den einstellbaren Bereichen As und Ap wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Ansaugmenge im einstellbaren Bereich und in der vorbestimmten Zeit auf einen optimalen Wert zu bringen und somit besser zu steuern.
  • Als Beispiel wurde der Fall beschrieben, bei welchem aus dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung zuerst der Ventiltakt des Einlaßventils 2 bestimmt wird und danach werden aus dem bestimmten Ventiltakt ein angenommener Aktionszielwinkel Sak und ein angenommener Ansaugzieldruck Pmk zum Erreichen der Ansaugzielmenge Qao bestimmt, jedoch besteht bei einer anderen Ausführungsform auch die Möglichkeit, zur Steuerung der Ansaugmenge den Ventiltakt des Einlaßventils 2 sicher zu steuern.
  • Nachfolgend werden in Verbindung mit den Figuren, welche Veränderungen der Ansaugmenge, des Aktionswinkels, des Ansaugdrucks usw. als Funktion der Zeit zeigen, einige Beispiele der mit der Ansaugmenge-Steuervorrichtung dieser Ausführungsform durchgeführten Ansaugmengensteuerung beschrieben. Begonnen wird mit 12 als Grundlage, in welcher auf der Abszisse die Zeit aufgetragen ist und auf der Ordinate von oben nach unten die Ansaugmenge Qa, der Aktionswin kel Sa und der Ansaugdruck Pm aufgetragen sind. Bei der Ansaugmengenkurve wird die Ansaugzielmenge Qa durch die dünne Linie, die tatsächliche Ansaugmenge Qa durch die Haltelinie repräsentiert. Bei der Aktionswinkelkurve wird der angenommene Aktionszielwinkel Sak durch die dünne Linie, der tatsächliche Aktionszielwinkel Sa durch die Haltelinie repräsentiert. Bei der Ansaugdruckkurve wird der angenommene Ansaugzieldruck Pmk durch die dünne Linie, der tatsächliche Ansaugdruck Pm oder der Ansaugzieldruck Pro durch die Haltelinie repräsentiert. Anzumerken ist, daß der jeweilige Kurvenabschnitt, in welchem die dünne Linie und die Haltelinie einander überlagert sind, nur als Haltelinie dargestellt ist.
  • Bei dem in 12 dargestellten Fall liegt vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 die Kombination aus dem angenommenen Aktionszielwinkel Sak und dem angenommenen Ansaugzieldruck Pmk, d. h. der angenommene Zielpunkt KP im einstellbaren Bereich Ax. In diesem Fall entspricht der angenommene Aktionszielwinkel Sak dem Aktionszielwinkel Sao und der angenommenen Ansaugzieldruck Pmk dem Ansaugzieldruck Pro, welche das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao gewährleisten.
  • Vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 liegt der angenommene Zielpunkt KP nicht mehr im einstellbaren Bereich Ax, während die Kombination aus dem Aktionswinkel Sa und dem Ansaugdruck Pm das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao im einstellbaren Bereich Ax ermöglicht. In diesem Fall wird von den Kombinationen aus dem Aktionswinkel Sa und dem Ansaugdruck Pm, welche das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao gewährleisten, die dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten liegende ausgewählt und dieser Punkt zum entgültigen Zielpunkt OP (Sao, Pro) gemacht. Im Zeitraum t1 bis t2 gemäß 12 wird ein Aktionswinkel Sa, welcher kleiner ist als der angenommene Aktionszielwinkel Sak zum Aktionszielwinkel Sao und ein Ansaugdruck Pm, welcher größer ist als der angenommenen Ansaugzieldruck Pmk zum Ansaugzieldruck Pmo, um einen Ausgleich dafür zu schaffen, daß der Aktionszielwinkel Sao klein ist. Mit dem Aktionszielwinkel Sao und dem Ansaugzieldruck Pmo wird das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao gewährleistet. Ein Sonderfall dieser Steuerung liegt vor, wenn infolge der langsamen Vergrößerung des Aktionswinkels Sa der angenommene Aktionszielwinkel Sak nicht eingestellt werden kann.
  • Von t2 an liegt der angenommenen Zielpunkt KP nicht mehr im einstellbaren Bereich Ax und es gibt keine Kombination aus Aktionswinkel Sa und Ansaugdruck Pm, welche das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao im einstellbaren Bereich Ax gewährleistet. In diesem Fall wird eine Kombination aus Aktionswinkel Sa und Ansaugdruck Pm gewählt, welche das Erreichen einer der Ansaugzielmenge Qao am nächsten liegende Ansaugmenge gewährleistet, und dieser Punkt zum entgültigen Zielpunkt OP (Sao, Pro) gemacht.
  • Zum Zeitpunkt t2 erreicht der Ansaugdruck Pm die mechanische oder physikalische Obergrenze Pmax (zum Beispiel Atmosphärendruck) und kann nicht weiter erhöht werden. Da der Aktionszielwinkel Sao kleiner ist als der angenommenen Aktionszielwinkel Sak, kann keine Korrektur nicht vorgenommen und die Ansaugzielmenge Qao nicht erreicht werden. Die zu diesem Zeitpunkt genutzte Kombination aus dem Aktionszielwinkel Sao und dem Ansaugzieldruck Pro gewährleistet aber das Erreichen einer der Ansaugzielmenge Qao am nächsten liegende Ansaugmenge innerhalb des einstellbaren Bereichs Ax. Danach erreicht auch der Aktionswinkel Sa die mechanische Obergrenze Samax, so daß eine Kombination aus dem Aktionswinkel Samax und dem Ansaugdruck Pmax das Erreichen einer der Ansaugziel menge Qao am nächsten liegende Ansaugmenge zu diesem Zeitpunkt innerhalb des einstellbaren Bereichs Ax gewährleistet.
  • Nachfolgend wird der in 13 dargestellte Fall beschrieben. In diesem Fall liegt die Beschränkung vor, daß zur Verbesserung des Warmfahrens der Maschine der Aktionswinkel Sa von der Kühlwassertemperatur Tx beeinflußt und der angenommene Aktionszielwinkel Sak korrigiert wird, doch zum Erreichen der Ansaugzielmenge Qao wird diese Beschränkung durch Änderung des Ansaugdrucks kompensiert.
  • Auch in 13 ist auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate sind die Ansaugmenge Qa, der Aktionswinkel Sa und der Ansaugdruck Pm aufgetragen. Bei dem in 13 dargestellten Fall wird die Ansaugzielmenge Qao ständig erreicht, so daß die dünne Linie, welche Qao repräsentiert, der Haltelinie, welche die tatsächliche Ansaugmenge Qa repräsentiert, überlagert ist.
  • Bei der Aktionswinkelkurve repräsentiert die dünne Linie den angenommenen Aktionszielwinkel Sak und die Haltelinie den tatsächlichen Aktionswinkel Sa oder den tatsächlichen Aktionszielwinkel Sao. Die Stich-Punkt-Linie repräsentiert den angenommenen Aktionszielwinkel Sak', wenn hinsichtlich des Aktionswinkels Sa keine Beschränkung vorliegt. Zur Beschleunigung des Warmfahrens der Maschine sollte der Aktionswinkel Sa einen konstanten Wert Sa1 nicht unterschreiten. Zwischen t0 und t1 sinkt der Aktionswinkel Sak' aber unter den Wert Sa1, so daß der angenommene Aktionszielwinkel Sak von Sak' auf Sa1 korrigiert wird (Sak = Sa1, bei t0 ≤ t ≤ t2). Bei der Ansaugdruckkurve repräsentiert die dünne Linie den angenommenen Ansaugzieldruck Pmk und die Haltelinie den tatsächlichen Ansaugdruck Pm oder den Ansaugzieldruck Pmo. Die Strich-Punkt-Linie repräsentiert den Ansaugdruck Pmk' zum Erreichen der dem Aktionswinkel Sak' entsprechenden Ansauzielmenge Qao.
  • Bei dem in 13 dargestellten Fall liegt im Zeitraum t0 bis t1 die Kombination aus dem angenommenen Aktionszielwinkel Sak und dem angenommenen Ansaugzieldruck Pmk, d. h. der angenommenen Zielpunkt KP nicht im einstellbaren Bereich Ax, doch es gibt eine Kombination aus dem Aktionswinkel Sa und dem Ansaugdruck Pm, welche das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao im einstellbaren Bereich Ax gewährleistet. In diesem Fall wird zum Erreichen der Ansaugzielmenge Qao eine Kombination aus dem Aktionswinkel Sa und dem Ansaugdruck Pm gewählt, welche dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten kommt, so daß dieser zum entgültigen Zielpunkt OP (Sao, Pmo) wird.
  • Von t0 bis t1 wird unter Beachtung des beschleunigten Warmfahrens der Maschine usw. der Aktionswinkel Sa vorzugsweise zum angenommenen Aktionszielwinkel Sak gemacht, der diesem entsprechende Ansaugdruck Pmk unter die mechanische oder physikalische Untergrenze Pmin abgesenkt, doch das ist nicht einstellbar. Da zum Erreichen des Ansaugzielmenge Qao im realisierbaren Bereich Ax von den Kombinationen aus dem Aktionswinkel Sa und dem Ansaugdruck Pm jene gewählt wird, welche dem angenommenen Zielpunkt KP am nächsten kommt, werden ein Aktionswinkel unter Sa1 und der Ansaugdruck Pmin ausgewählt, so daß dieser Punkt zum entgültigen Zielpunkt OP (Sao, Pro) wird. Die Kombination aus dem Aktionszielwinkel Sao und dem Ansaugzieldruck Pro gewährleistet das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao.
  • Ab t1 liegt der angenommene Zielpunkt KP im realisierbaren Bereich Ax. In diesem Fall stimmt der angenommene Aktionszielwinkel Sak mit dem Aktionszielwinkel Sao und der ange nommene Ansaugzieldruck Pmk mit dem Ansaugzieldruck Pro überein, so daß durch Sao und Pmo das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao gewährleistet wird.
  • Nachfolgend wird der in 14 dargestellte Fall beschrieben. In diesem Fall wird außer der Beschränkung hinsichtlich des Steuerbereichs des Aktionswinkels noch die Beschränkung, daß die Offenstellung IVO des Ansaugventils 2 nicht hinter die vorbestimmte Offenstellung IVOmax zu liegen kommt, in Betracht gezogen. In 14 ist auf der Abszisse die Zeit aufgetragen, während auf der Ordinate von oben nach unten die Ansaugmenge Qa, der Verschiebungswinkel evt des Öffnungs-/Schließzeitpunktes des Ansaugventils, die Offenstellung IVO des Ansaugventils 2 und der Ansaugdruck Pm aufgetragen sind. Außer bei der Ansaugmenge Qa sind bei den anderen Parametern an zwei Steuermustern A und B Veränderungen zu verzeichnen, dargestellt durch eine dünne Linie (A) und eine Haltelinie (B). Da die Ansaugmenge Qa sich bei beiden Steuermustern auf gleiche Weise ändert, wird diese durch die Haltelinie repräsentiert. Bei der die Offenstellung des Einlaßventils 2 repräsentierenden Kurve gilt die Strich-Punkt-Linie als Grenzstellung IVOmax (am weitesten nach hinten verlegte zulässige Stellung), welche eine auf den Steuerbereich des Aktionswinkels bezogene zusätzliche Beschränkung darstellt. Die Stellung IVOmax wird aus der Ansaugzielmenge Qa bestimmt.
  • Wie 14 zeigt, wird beim Vorlegen des Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlaßventils 2 zum Zeitpunkt t1 die Grenzstellung IVOmax nicht überschritten, wenn der Verschiebungswinkel evt des Öffnungs-/Schließzeitpunktes sich im Steuermuster A1, der Aktionswinkel Sa sich im Steuermuster A2 und die Offenstellung IVO sich im Steuermuster A3 verändert. Das heißt, der Vorgang spielt sich nicht hinter der Grenzstellung IVOmax ab. Um die Ansaugzielmenge Qao zu erreichen, wird der Ansaugdruck im Steuermuster A4 verändert.
  • Wenn aber der Verschiebungswinkel evt des Öffnungs-/Schließzeitpunktes sich im Steuermuster B1 ändert (d. h. zum Beispiel, wenn von der Öffnungs-/Schließzeitpunkt-Verschiebungseinheit 11 der Verschiebungswinkel nur langsam verändert wird) und der Aktionswinkel Sa sich im Steuermuster A2 ändert und die Ansaugzielmenge Qa trotzdem erreicht werden kann, würde die Offenstellung IVO am Überschreiten der Grenzstellung IVOmax enden. Da in diesem Fall der Verschiebungswinkel evt des Öffnungs-/Schließzeitpunktes im Vergleich zum Steuermuster A1 nach hinten verlegt ist, reicht dessen Größe nicht aus, die Offenstellung IVO von der Grenzstellung IVOmax nach vorn zu verlegen, selbst wenn der Aktionswinkel Sa sich im Steuermuster A2 ändert.
  • Das heißt in diesem Fall, daß der im Steuermuster A2 abrufbare Wert des Aktionswinkels Sa nicht im einstellbaren Bereich As liegt (besonders der einstellbare Bereich As bei Einbeziehung der den Steuerbereich des Aktionswinkels betreffenden Beschränkungen). Wenn gemäß 14 der Verschiebungswinkel evt des Öffnungs-/Schließzeitpunktes sich im Steuermuster B1 ändert, wird die Veränderung des Aktionswinkels Sa im Steuermuster B2 vorgenommen und ein bestimmter Wert im einstellbaren Bereich As gewählt. Dadurch wird auch die Offenstellung IVO im Steuermuster B3 verändert und bezüglich der Grenzstellung IVOmax nicht nach hinten verlegt. Entsprechend der Änderung des Aktionswinkels Sa im Steuerbereich B2 wird der Ansaugdruck Pm im Steuermuster B4 verändert, um die Ansaugzielmenge Qao zu erreichen.
  • Zu dem in 14 dargestellten Fall muß bemerkt werden, daß die Ansaugzielmenge Qao sowohl im Steuermuster A als auch im Steuermuster B von t0 bis t1, von t1 bis t2 und auch immer nach t2 erreicht wird. Demzufolge verläuft die Steuerung des Aktionswinkels Sa und die des Ansaugdrucks Pm im Steuermuster A und im Steuermuster B zu allen Zeiten äquivalent, wenn der angenommene Zielpunkt KP im einstellbaren Bereich Ax oder auch außerhalb dieses Bereichs liegt, doch es gibt eine Kombination aus dem Aktionswinkel Sa und dem Ansaugdruck Pm, welche das Erreichen der Ansaugzielmenge Qao im einstellbaren Bereich Ax gewährleistet.
  • Obwohl diese Erfindung anhand spezifischer Ausführungsformen beschrieben wurde, dürften Experten auf diesem Gebiet mögliche Modifikationen erkennen, ohne daß diese von der Grundkonzeption und vom Geltungsbereich dieser Erfindung abweichen.
  • Mit dieser Erfindung wird eine Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung bereitgestellt, mit welcher die Ventilöffnungscharakteristik und der Ansaugdruck so gesteuert werden, daß eine geeignete Ansaugmenge erhalten wird. Diese Vorrichtung ist mit einer Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik und einer Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks ausgerüstet, um die Ansaugmenge zu steuern, und weist außerdem weitere Einheiten auf, eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmenge für den Zeitpunkt nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, eine Einheit zum Bestimmen des einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik in einer vorbestimmten Zeit und eine Einheit zum Bestimmen des einstellbaren Ansaugdruckbereichs in einer vorbestimmten Zeit, wobei zum Erreichen der Ansaugzielmenge die Ventilöffnungscharakteristik und der Ansaugdruck von den genannten Einheiten auf Zielwerte innerhalb des jeweils einstellbaren Bereichs gesteuert werden.

Claims (8)

  1. Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, welche mit einer Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik des Einlaßventils oder/und des Auslaßventils und einer Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks ausgerüstet ist, um die Ansaugmenge zu steuern, und aufweist: eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmenge für den Zeitpunkt nach Ablauf einer bestimmten Zeit, eine Einheit zum Bestimmen des von der Ventilöffnungscharakteristik-Steuereinheit in einer bestimmten Zeit einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik und eine Einheit zum Bestimmen des von der Ansaugdruck-Steuereinheit in einer bestimmten Zeit einstellbaren Ansaugdruckbereichs, wobei auf der Grundlage der Ansaugzielmenge die Ventilöffnungscharakteristik und der Ansaugdruck von der jeweiligen Steuereinheit auf die Zielgröße innerhalb des jeweiligen einstellbaren Bereichs gebracht werden.
  2. Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung gemäß Anspruch 1, welche außerdem eine Einheit zum Bestimmen der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks nach einem bestimmten Verfahren zwecks Erreichens der Ansaugzielmenge aufweist, wobei dann, wenn die Ventilöffnungscharakteristik und der Ansaugdruck, von der jeweiligen Einheit annähernd bestimmt, im jeweiligen einstellbaren Bereich liegen, diese annähernd bestimmten Werte als Zielwerte vorgegeben werden, während in dem Fall, daß die annähernd bestimmte Ventilöffnungscharakteristik oder/und der annähernd bestimmte Ansaugdruck nicht im jeweiligen einstellbaren Bereich liegt (liegen), die Ventilöffnungscharakteristik und der Ansaugdruck, welche der Ansaugzielmenge am nächsten kommen oder diese gewährleisten und innerhalb des jeweiligen einstellbaren Bereichs liegen, als Zielwerte vorgegeben werden.
  3. Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung gemäß Anspruch 1, wobei in dem Fall, daß der Bereich der Ventilöffnungscharakteristik in der vorbestimmten Zeit einstellbar ist, das Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung betreffende zusätzliche Beschränkungen in Betracht gezogen werden.
  4. Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung gemäß Anspruch 3, wobei zu den das Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung betreffenden zusätzlichen Beschränkungen die positionelle Beziehung zwischen dem Einlaßventil und dem Auslaßventil und die Öffnungscharakteristik dieser beiden Ventile gehören.
  5. Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung gemäß Anspruch 1, wobei in dem Fall, daß der Ansaugdruckbereich in der vorbestimmten Zeit einstellbar ist, das Betreiben der Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung betreffende zusätzliche Beschränkungen in Betracht gezogen werden.
  6. Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung gemäß Anspruch 5, wobei zu den das Betreiben der Maschine mit Innerer Verbrennung betreffenden Beschränkungen das Beibehalten eines Ansaugdrucks nicht größer als ein vorbestimmter Druck gehört.
  7. Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung, welche über eine Einheit zum Steuern der Ventilöffnungscharakteristik des Einlaßventils oder/und des Auslaßventils und eine Einheit zum Steuern des Ansaugdrucks die Ansaugmenge steuert und aufweist: eine Einheit zum Bestimmen der Ansaugzielmenge für den Zeitpunkt nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, eine Einheit zum Bestimmen der von der entsprechenden Steuereinheit auf der Grundlage der Ansaugzielmenge eingestellten Ventilöffnungszielcharakteristik, eine Einheit zum Bestimmen des von der entsprechenden Einheit auf der Grundlage der Ansaugzielmenge und der Ventilöffnungszielcharakteristik eingestellten Ansaugzieldrucks, eine Einheit zum Bestimmen des von der entsprechenden Einheit in einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Bereichs der Ventilöffnungscharakteristik, eine Einheit zum Bestimmen des von der entsprechenden Einheit in einer vorbestimmten Zeit einstellbaren Ansaugdruckbereichs, eine Einheit zum Bestimmen eines einstellbaren Betriebsbereichs aus den einstellbaren Bereichen der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks und eine Einheit zum Bestimmen eines geeigneten Betriebspunktes innerhalb des Betriebsbereichs, wenn der aus der Ventilöffnungszielcharakteristik und dem Ansaugzieldruck bestimmte Betriebspunkt nicht im einstellbaren Bereich liegt, und zum Zurücksetzen der Zielwerte der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks von diesem Betriebspunkt.
  8. Ansaugmenge-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Innerer Verbrennung gemäß Anspruch 7, wobei die Zielwertnachstelleinheit den Betriebspunkt bestimmt, bei welchem die Ansaugzielmenge oder die angenäherte Ansaugzielmenge im einstellbaren Betriebsbereich gewährleistet wird, und den von der jeweiligen Einheit eingestellten Zielwert der Ventilöffnungscharakteristik und des Ansaugdrucks von diesem Betriebspunkt zurücksetzt.
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