DE102005011622B4

DE102005011622B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Ventilzeitsteuerung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102005011622B4
Application number: DE102005011622.1A
Authority: DE
Inventors: Ryo Miyakoshi; Kenichi Machida; Masahiko Watanabe; Yoshiyuki Kobayashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2025-03-15
Also published as: CN1667246A; JP4425155B2; JP2005291200A; CN100441843C; DE102005011622A1; US20050199200A1; US7159545B2

Abstract

Vorrichtung zur Ventilzeitsteuerung für eine Brennkraftmaschine (101), die einen Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung enthält, der die Öffnungs- und Schließzeiten eines Einlassventils (105) und/oder eines Auslassventils (107) der Maschine (101) ändert, dadurch gekennzeichnet, dass
bei Erfassung einer Anforderung zum Anhalten der Maschine (101) die Vorrichtung zur Ventilzeitsteuerung den Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung solcherart steuert, dass die Öffnungs- und Schließzeiten auf eine Startzeiteinstellung für einen Maschinenstart gesetzt werden, wobei die Startzeiteinstellung in Richtung Voreilung verstellt wird, die gegenüber einer maximalen Nacheilung voreilt und
die Vorrichtung eine Stellgröße speichert, die an den Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung bei einem Zustand, bei dem die Öffnungs- und Schließzeiten zu der Startzeiteinstellung konvergieren, als eine Stellgröße des Anhaltezeitpunkts ausgegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ventilzeitsteuerung für eine Brennkraftmaschine, die einen Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung besitzt, der eine Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten (eine Ventilzeitsteuerung) eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils einer Maschine ändert.
Eine Vorrichtung zur Ventilzeitsteuerung für eine Brennkraftmaschine ist aus JP H11-241608-A bekannt. In dieser Vorrichtung wird der Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung in der Weise gesteuert, dass eine Ventilzeitsteuerung eines Einlassventils auf eine maximal verzögerte Zeitsteuerung gesetzt wird, die wegen der trägheitsbedingten Drehung unmittelbar nach dem Anhalten der Maschine maximal verzögert ist, und dass andererseits die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils zum Zeitpunkt des Startens der Maschine auf eine Startzeitsteuerung gesetzt wird, die um mehr als der maximal verzögerte Zeitpunkt voreilt.
Der oben beschriebene Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung ist im Stand der Technik ein so genannter hydraulischer Mechanismus, und da er einen Aufbau besitzt, bei dem eine Ventilzeitsteuerung geändert wird, indem ein Öldruck bereitgestellt wird, wenn eine Kurbelwelle sich zu drehen beginnt, wobei zum Zeitpunkt des Startens der Maschine ein Anlassen beginnt, hängt die Geschwindigkeit der Änderung der Öffnungs- und Schließzeiten von einem Förderdruck einer Ölpumpe ab.
Deswegen wird zum Startzeitpunkt der Maschine eine zeitliche Verzögerung von der maximal verzögerten Zeitsteuerung zur Startzeitsteuerung bewirkt, bei der der Förderdruck der Ölpumpe gering ist, und es besteht die Möglichkeit, dass eine Kraftstoffeinspritzung/Zündung ausgeführt wird, bevor die Startzeitsteuerung erreicht wird, wobei die Gefahr besteht, dass eine Verschlechterung der Emission und eine Instabilität der Verbrennung bewirkt werden.
Dabei kann eine oben beschriebene Verzögerung verbessert werden, wenn ein elektromechanischer Mechanismus als Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung verwendet wird. Um jedoch eine Verschlechterung der Emission und die Instabilität der Verbrennung zum Startzeitpunkt zu verhindern, muss die Möglichkeit bestehen, den Beginn der Startzeitsteuerung genauer auszuführen, wobei z. B. die Ventilzeitsteuerung des Maschinenventils in der Weise gesteuert wird, dass sie zum Startzeitpunkt der Maschine schneller der Startzeitsteuerung entspricht, oder dergleichen.
Ähnliche Vorrichtungen zur Ventilzeitsteuerung für Brennkraftmaschinen sind aus JP 2004-011591 A , JP 2003 - 129806 A und JP 2003-247434 A bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur variablen Ventilzeitsteuerung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei denen die oben beschriebenen Probleme nicht bestehen und bei denen eine Verschlechterung der Emission und eine Instabilität der Verbrennung zum Startzeitpunkt der Maschine wirkungsvoll verhindert werden, indem die Ansprechempfindlichkeit verbessert wird, wenn die Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils auf eine Startzeitsteuerung gesetzt wird, die zum Startzeitpunkt der Maschine zum Starten der Maschine geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 10. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Um diese Aufgabe zu lösen, erfolgt in einer ersten Erfindung eine Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils' der Maschine zum Startzeitpunkt einer Maschine in der Weise, dass sie eine Startzeitsteuerung ist, die um mehr als eine Steuerung mit maximaler Nacheilung, die maximal verzögert ist, voreilt, wobei die Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten zum Anhaltezeitpunkt der Maschine ebenfalls in der Weise erfolgt, dass sie die Startzeitsteuerung ist.
Dabei ist die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt so strukturiert, dass ein Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung, der die Öffnungs- und Schließzeiten variiert, in der Weise angesteuert wird, dass die Öffnungs- und Schließzeiten so gesteuert werden, damit sie der Startzeitsteuerung entsprechen, und eine manipulierte Variable, die an den Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung ausgegeben wird, wird als eine manipulierte Variable des Anhaltezeitpunkts in dem Zustand gespeichert, in dem die Steuerung der öffnungs- und Schließzeiten sich der Startzeitsteuerung nähert, und eine manipulierte Variable des Startzeitpunkts, die an den Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung zum Zeitpunkt des Startens der Maschine ausgegeben wird, wird auf der Grundlage der gespeicherten manipulierten Variable des Anhaltezeitpunkts gesetzt.
Die Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten kann vorzugsweise zu einem willkürlichen Zeitpunkt erfasst werden und die Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten, d. h. die Ansteuerung des Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung wird auf der Grundlage einer Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten, die zu einem willkürlichen Zeitpunkt erfasst wird, gesteuert.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung setzt darüber hinaus zum Zeitpunkt des Startens der Maschine eine manipulierte Variable des Startzeitpunkts auf der Grundlage einer manipulierten Variable, die gemäß einer Maschinentemperatur gesetzt wurde, und gibt die gesetzte manipulierte Variable des Startzeitpunkts an einen Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung aus, der die Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten eines Einlassventils und eines Auslassventils variiert und die Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten so steuert, dass sie eine Startzeitsteuerung ist, die um mehr als eine Steuerung mit maximaler Nacheilung, die maximal verzögert ist, voreilt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:

1 eine Systemdarstellung einer Brennkraftmaschine, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft;
2 eine Schnittansicht, die einen Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung (VTC) zeigt, der die Ausführungsform betrifft;
3 eine Darstellung, die den VTC in einem Zustand der maximalen Nacheilung zeigt;
4 eine Darstellung, die den VTC in einem Zustand der maximalen Voreilung zeigt;
5 eine Darstellung, die den VTC in einem Zustand der mittleren Voreilung zeigt;
6 eine Darstellung, die einen Zustand der Anbringung einer Spiralfeder in dem VTC zeigt;
7 eine Darstellung, die eine Kennlinie einer Änderung der magnetischen Flussdichte eines Hysteresematerials in dem VTC zeigt;
8 eine Darstellung, die eine Hysteresebremse in dem VTC zeigt und dem Querschnitt längs der Linie B-B von 2 entspricht;
9 vergrößerte Elemente von 8 und die Richtungen von Magnetfeldern in der Hysteresebremse;
10 schematische Darstellungen, in denen 9 in einer linearen Form entwickelt ist, wobei 10A eine Strömung des Magnetflusses in einem Ausgangszustand zeigt und 10B eine Strömung des Magnetflusses zeigt, wenn sich ein Hysteresering dreht;
11 eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einer Maschinendrehzahl und einem Bremsdrehmoment des VTC zeigt;
12 eine perspektivische Explosionsansicht, die die Relativverlagerung-Erfassungsmittel des VTC zeigt;
13 vergrößerte Elemente von 12;
14 eine Darstellung, die die Relativverlagerung-Erfassungsmittel des VTC schematisch zeigt;
15 einen Ablaufplan der Ventilzeitsteuerung zum Anhaltezeitpunkt der Maschine gemäß der Ausführungsform;
16 einen Ablaufplan der Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt der Maschine gemäß der Ausführungsform;
17 einen Ablaufplan zum Anhaltezeitpunkt und zum Startzeitpunkt der Maschine;
18 einen Ablaufplan der Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt der Maschine gemäß einer weiteren Ausführungsform;
19 ein Beispiel einer Tabelle zum Setzen einer (grundlegenden) manipulierten Variable des Startzeitpunkts gemäß einer Maschinentemperatur;
20 eine Darstellung, die ein Drehelement und einen Spaltsensor zeigt, die eine Struktur zum Erfassen einer Drehposition einer Nockenwelle darstellen;
21 eine Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Spalt und einem Ausgang des Spaltsensors zeigt; und
22 eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem Ausgang des Spaltsensors und einem Drehwinkel der Nockenwelle (Drehelement) zeigt.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. 1 ist eine Darstellung einer Ausführungsform einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs. In 1 ist eine elektronisch gesteuerte Drossel 104 in ein Einlassrohr 102 einer Brennkraftmaschine 101 eingesetzt. Die elektronisch gesteuerte Drossel 104 ist eine Vorrichtung, die das Öffnen und Schließen eines Drosselventils 103b durch einen Drosselmotor 103a steuert. Dabei wird Luft über eine elektronisch gesteuerte Drossel 104 und ein Einlassventil 105 in eine Verbrennungskammer 106 der Maschine 101 angesaugt.
Eine Zündkerze 133 ist in jeder Kammer der Maschine vorgesehen, wodurch eine Funkenzündung ausgeführt wird und eine Luft-Brennstoff-Mischung gezündet und verbrannt wird. Abgas wird von der Verbrennungskammer 108 über ein Abgasventil 107 ausgestoßen, wobei das Abgas anschließend durch einen vorderen katalytischen Wandler 108 und einen hinteren katalytischen Wandler 109b gedrückt wird und das Gas dann in die Atmosphäre entladen wird.
Das Einlassventil 105 und das Auslassventil 107 werden jeweils so gesteuert, dass sie durch Nocken, die an einer Nockenwelle 134 der Einlassseite und einer Nockenwelle 110 der Auslassseite vorgesehen sind, geöffnet und geschlossen werden.
Ein Mechanismus zur variablen Ventilzeitsteuerung (VTC) 113 ist an der Nockenwelle 134 der Einlassseite vorgesehen.
Der VTC 113 ist ein Mechanismus, der eine Steuerung der Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils 105 (eine Ventilzeitsteuerung) variiert, indem eine Drehphase der Nockenwelle 134 der Einlassseite in Bezug auf eine Nockenwelle 102 verändert wird, wobei Einzelheiten davon später beschrieben werden.
Es wird angemerkt, dass die vorliegende Ausführungsform so aufgebaut ist, dass der VTC 113 lediglich an der Seite des Einlassventils 105 vorgesehen ist. Sie kann jedoch eine Struktur sein, bei der der VTC 113 auf der Seite des Auslassventils 107 an Stelle der Seite des Einlassventils 105 oder zusätzlich zur Seite des Einlassventils 105 vorgesehen ist.
Es wird angemerkt, dass ein elektromagnetisches Brennstoffeinspritzventil 131 am Einlassschlitz 130 jedes Zylinders vorgesehen ist und das Brennstoffeinspritzventil 131 so gesteuert wird, dass das Ventil durch ein Einspritzimpulssignal von einer Maschinensteuereinheit 114 (ECU) öffnet und Brennstoff, der auf einen vorgegebenen Druck eingestellt ist, zum Einlassventil 105 ausspritzt.
Ausgangssignale von mehreren Sensoren werden in die ECU 114 eingegeben, die einen Mikroprozessor enthält und die elektronisch gesteuerte Drossel 104, den VTC 113, die Zündkerze 133 und das Brennstoffeinspritzventil 131 steuert, indem auf der Grundlage dieser Signale eine Verarbeitung berechnet wird.
Als die mehreren Sensoren sind vorgesehen: ein Gaspedalsensor APS 116, der eine Öffnung eines Vergasers erfasst, eine Luftdurchfluss-Messeinrichtung 115, die eine Einlassluftmenge Qa der Maschine 101 erfasst, ein Kurbelwinkelsensor 117, der ein Referenz-Kurbelwinkelsignal REF bei einer Referenz-Drehposition bei jedem Kurbelwinkel von 180° aufnimmt und ein Einheitswinkelsignal POS bei jedem Einheitskurbelwinkel von der Kurbelwelle 120 aufnimmt, ein Drosselsensor 118, der eine Öffnung TVO des Drosselventils 103b erfasst, ein Wassertemperatursensor 119, der eine Kühlwassertemperatur Tw in der Maschine 101 erfasst, ein Nockensensor 132, der ein Nockensignal CAM bei einer Referenzdrehposition bei jedem Nockenwinkel von 90° (ein Kurbelwinkel von 180°) von der Nockenwelle 134 der Einlassseite aufnimmt, ein Drucksensor 135, der einen Verbrennungsdruck in der Kammer 106 erfasst, ein Spannungssensor 136, der eine Batteriespannung Vb erfasst, und dergleichen. Es wird angemerkt, dass eine Maschinendrehzahl Ne auf der Grundlage einer Periode des Referenzkurbelwinkelsignals REF oder einer Häufigkeit der Erzeugung von Einheitswinkelsignalen POS pro Zeiteinheit berechnet wird.
Anschließend wird der Aufbau des VTC-Mechanismus 113 unter Bezugnahme auf die 2 bis 14 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, besitzt der VTC-Mechanismus 113 ein Taktkettenrad 502, das am vorderen Endabschnitt der Kurbelwelle 134 so angebracht ist, dass es relativ drehbar ist, und das so beschaffen ist, dass es über eine (nicht gezeigten) Taktkette mit der Kurbelwelle 120 verbindet, einen Montagewinkel-Betätigungsmechanismus 504, der an einer inneren Umfangsseite des Taktkettenrads 502 angeordnet ist und einen Montagewinkel zwischen dem Taktkettenrad 502 und der Kurbelwelle 134 betätigt, Betätigungskraft-Bereitstellungsmittel 505, die an der Rückseite angeordnet sind, die sich näher an der Kurbelwelle 134 befindet als der Montagewinkel-Betätigungsmechanismus 504 und die den Montagewinkel-Betätigungsmechanismus 504 antreiben, Relativverlagerung-Erfassungsmittel 506, die einen Winkel einer relativen Drehverlagerung (eine Drehphase) der Kurbelwelle 134 in Bezug auf das Taktkettenrad 502 erfassen, und ein VTC-Deckel 532, der an einem Zylinderkopfdeckel des Zylinderkopfes angebracht ist und die vorderen Oberflächen des Montagewinkel-Betätigungsmechanismus 504 und der Relativverlagerung-Erfassungsmittel 506 bedeckt.
Bei dem VTC 113 ist ein Element 507 angetriebenen Welle durch einen Nockenbolzen 510 an dem Endabschnitt der Nockenwelle 134 befestigt.
Ein Flansch 507a ist so vorgesehen, dass er mit dem Element 507 der angetriebenen Welle einteilig ist.
Das Taktkettenrad 502 ist aus einem Zylinderabschnitt 502a mit großem Durchmesser, an dem ein Zahnradabschnitt 503, an dem die Taktkette in Eingriff ist, gebildet ist, einem Zylinderabschnitt 502b mit kleinem Durchmesser und einem Scheibenabschnitt 502c, der zwischen dem Zylinderabschnitt 502a und dem Zylinderabschnitt 502b verbindet, aufgebaut.
Der Zylinderabschnitt 502b ist so angebracht, dass er durch ein Kugellager 530 in Bezug auf den Flansch 507a des Elements 507 der angetriebenen Welle drehbar ist.
Wie in den 3 bis 5 gezeigt ist (die dem Querschnitt längs der Linie A-A von 2 entsprechen), sind in einem radialen Muster längs radialer Richtungen des Taktkettenrads 502 an der Oberfläche an der Seite des Zylinderabschnitts 502b des Scheibenabschnitts 502c drei Nute 508 ausgebildet.
Ferner sind drei vorstehende Abschnitte 509, die in einem radialen Muster in radialen Richtungen vorstehen, so gebildet, dass sie mit der seitlichen Stirnfläche der Nockenwelle 134 des Flanschabschnitts 507a des Elements 507 der angetriebenen Welle einteilig sind.
Die Basisenden von drei Verbindungselementen 511 sind jeweils mit entsprechenden vorstehenden Abschnitten 509 so verbunden, dass sie durch Stifte 512 drehbar sind.
Zylindrische Nasen 513, die an den entsprechenden Nuten 508 in der Weise in Eingriff sind, dass sie frei schwingen können, sind so ausgebildet, dass sie mit den oberen Enden von entsprechenden Verbindungselementen 511 einteilig sind.
Da die entsprechenden Verbindungselemente 511 in einem Zustand, in dem entsprechende Nasen 513 an entsprechenden Nuten 508 in Eingriff sind, über Stifte 512 mit dem Element 507 der angetriebenen Welle verbunden sind, werden das Taktkettenrad 502 und das Element 507 der angetriebenen Welle dann, wenn die oberen Stirnseite von Verbindungselementen 511 durch das Aufnehmen einer äußeren Kraft längs der Nute 508 verlagert werden, durch die Wirkungen der entsprechenden Verbindungselemente 511 relativ gedreht.
Ferner sind Aufnahmelöcher 514, die sich zur Seite der Nockenwelle 134 öffnen, an Nasen 513 von entsprechenden Verbindungselementen 511 ausgebildet.
Ein Eingriffstift 516, der an einem Spiralschlitz 515, der später beschrieben wird, in Eingriff gelangt und eine Schraubenfeder 517, die den Eingriffstift 516 gegen den Spiralschlitz 515 drückt, sind in dem Aufnahmeloch 514 aufgenommen.
Andererseits ist ein Zwischendrehelement 518 des Scheibentyps so unterstützt, dass es über ein Lager 529 an dem Element 507 der angetriebenen Welle, das sich weiter entfernt an der Seite der Nockenwelle 134 als der vorstehende Abschnitt 509 befindet, frei schwenken kann.
Der Spiralschlitz 515 ist an der Stirnfläche (der Seite des vorstehenden Abschnitts 509) des Zwischendrehelements 518 gebildet und Eingriffstifte 516 an den oberen Enden der entsprechenden Verbindungselemente 511 sind an dem Spiralschlitz 515 in Eingriff.
Der Spiralschlitz 515 ist so gebildet, dass er den Durchmesser in der Drehrichtung des Taktkettenrads 502 allmählich verringert.
Dementsprechend werden dann, wenn das Zwischendrehelement 518 in einem Zustand, in dem die entsprechenden Eingriffstifte 516 an dem Spiralschlitz 515 in Eingriff sind, in Richtung Nacheilung in Bezug auf das Taktkettenrad 502 relativ verlagert wird, die oberen Endabschnitte von entsprechenden Verbindungselementen 511 in die radiale Richtung nach innen bewegt, indem sie durch den Spiralschlitz 515 geleitet werden, wobei sie durch die Nute 508 geführt werden.
Wenn das Zwischendrehelement 518 in Bezug auf das Taktkettenrad 502 in Richtung Voreilung relativ verlagert wird, werden dagegen die oberen Endabschnitte von entsprechenden Verbindungselementen 511 in der radialen Richtung nach außen bewegt.
Der Montagewinkel-Betätigungsmechanismus 504 enthält Nute 508, Verbindungselemente 511, Nasen 513, Eingriffstifte 516, das Zwischendrehelement 518, den Spiralschlitz 515 und dergleichen des Taktkettenrads 502.
Wenn eine Betätigungskraft für Drehungen von den Betätigungskraft-Bereitstellungsmitteln 505 an dem Zwischendrehelement 518 ausgeübt wird, werden die oberen Enden der Verbindungselemente 511 in radialen Richtungen verlagert, wobei die Verlagerung als eine Drehkraft übertragen wird, die den Winkel der Relativverlagerung zwischen dem Taktkettenrad 502 und dem Element 507 der angetriebenen Welle über Verbindungselemente 511 ändert.
Die Betätigungskraft-Bereitstellungsmittel 505 besitzen eine Spiralfeder 519, die das Zwischendrehelement 518 in die Drehrichtung des Taktkettenrads 502 drückt, und eine Hysteresebremse 520, die eine Bremskraft erzeugt, die das Zwischendrehelement 518 in eine Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des Taktkettenrads 502 dreht.
Dabei steuert die ECU 114 die Bremskraft der Hysteresebremse 520 gemäß einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 101 und in Übereinstimmung damit kann das Zwischendrehelement 518 in Bezug auf das Taktkettenrad 502 bis zu einer Position gedreht werden, in der die Druckkraft der Spiralfeder 519 und die Bremskraft der Hysteresebremse 520 im Gleichgewicht sind.
Wie in 6 gezeigt ist, ist die Spiralfeder 519 in einem Zylinderabschnitt 502a des Taktkettenrads 502 angeordnet, wobei ein äußerer Umfangsendabschnitt 519a am inneren Umfang des Zylinderabschnitts 502a in Eingriff ist und ein innerer Umfangsendabschnitt 519b an einem Eingriffschlitz 518b eines Basisabschnitts 518a des Zwischendrehelements 518 in Eingriff ist.
Die Hysteresebremse 520 besitzt einen Hysteresering 523, eine elektromagnetische Spule 524, die als Magnetfeld-Steuermittel dient, sowie ein Spulenjoch 525, das die Magnetisierung der elektromagnetischen Spule 524 induziert.
Der Hysteresering 523 ist an dem hinteren Endabschnitt des Zwischendrehelements 518 über eine Halteplatte 522 und einen Vorsprung 522a, der so vorgesehen ist, dass er mit der hinteren Endfläche der Halteplatte 522 einteilig ist, angebracht.
Eine Erregung (ein Erregungsstrom) der elektromagnetischen Spule 524 wird durch die ECU 114 gemäß einem Betriebszustand der Maschine gesteuert.
Der Hysteresering 523 enthält einen Zylinderabschnitt 523a und einen Zylinderabschnitt 523b des Scheibentyps, der durch eine Schraube 523c mit dem Zylinderabschnitt 523a verbunden ist.
Er ist so aufgebaut, dass der Basisabschnitt 523a mit der Halteplatte 522 mittels entsprechender Vorsprünge 522a verbunden ist, die in Buchsen 521 eingepresst sind, die an Positionen in gleichmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung vorgesehen sind.
Der Hysteresering 523 ist ferner aus einem Material gebildet, das die Eigenschaft besitzt, dass der Magnetfluss so geändert wird, dass eine Phasenverzögerung in Bezug auf eine Änderung des äußeren Magnetfelds vorhanden ist (siehe 7), wobei der Zylinderabschnitt 523b durch das Spulenjoch 525 die Bremswirkung aufnimmt.
Das Spulenjoch 525 ist so gebildet, dass es die elektromagnetische Spule 524 umgibt, wobei ihre äußere Umfangsfläche außerhalb der Zeichnung an einem Zylinderkopf befestigt ist.
Ferner unterstützt die Seite des inneren Umfangs des Spulenjochs 525 die Nockenwelle 134 in der Weise, dass sie über ein Nadellager 528 frei schwenkbar ist, wobei die Seite des Basisabschnitts 523a des Hystereserings 523 so unterstützt ist, dass sie durch ein Kugellager 531 frei schwenkbar ist.
Ferner sind ein Paar bearbeitete Passflächen 526 und 527, die über einen ringförmigen Spalt einander zugewandt sind, an der Seite des Zwischendrehelements 518 des Spulenjochs 525 gebildet.
In dem Paar bearbeiteter Passflächen 526 und 527 sind entlang der Umfangsrichtung mehreren Unregelmäßigkeiten nacheinander ausgebildet, wie in 8 gezeigt ist (die dem Querschnitt längs der Linie B-B von 2 entspricht), wobei konvexe Abschnitte 526a und 527a von diesen Unregelmäßigkeiten einen Magnetpol (eine Magnetfeld-Erzeugungseinheit) bilden.
Ferner sind konvexe Abschnitte 526a an der einen bearbeiteten Passfläche 526 und konvexe Abschnitte 527a an der anderen bearbeiteten Passfläche 527 in der Umfangsrichtung abwechselnd ausgebildet, wobei benachbarte konvexe Abschnitte 526a und 527a der bearbeiteten Passflächen 526 und 527 insgesamt in der Umfangsrichtung verschoben sind.
Demzufolge wird ein in der Umfangsrichtung abgelenktes Magnetfeld zwischen zueinander benachbarten konvexen Abschnitten 526a und 527a der bearbeiteten Passfläche 526 und 527 durch Erregung der elektromagnetischen Spule 524 erzeugt (siehe 9). Es wird angemerkt, dass der Zylinderabschnitt 523a des Hystereserings 523 in den Spalt zwischen beiden bearbeiteten Passfläche 526 und 527 berührungsfrei eingesetzt ist.
Nun wird das Funktionsprinzip der Hysteresebremse 520 unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. 10A zeigt einen Zustand, in dem der Hysteresering 523 (das Hysteresematerial) zunächst magnetisiert wird, und 10B zeigt einen Zustand, in dem der Hysteresering 523 aus dem Zustand von 10A verlagert (gedreht) wird.
In dem Zustand von 10A wird in dem Hysteresering 523 ein Magnetfluss in der Weise erzeugt, dass er längs einer Richtung des Magnetfelds zwischen beiden bearbeiteten Passflächen 526 und 527 des Spulenjochs 525 verläuft (eine Magnetfeldrichtung, die von dem konvexen Abschnitt 527a der bearbeiteten Passfläche 527 zum konvexen Abschnitt 526a der bearbeiteten Passfläche 526 verläuft).
Wenn der Hysteresering 523 von diesem Zustand zu dem in 10B gezeigten Zustand überführt wird, indem eine äußere Kraft F1 aufgenommen wird, wird der Hysteresering 523 in dem äußeren Magnetfeld verlagert. Deswegen weist der Magnetfluss in dem Hysteresering 523 zu diesem Zeitpunkt eine Phasenverzögerung auf und die Richtung des Magnetflusses in dem Hysteresering 523 wird in Bezug auf die Richtung des Magnetfelds zwischen den bearbeiteten Passflächen 526 und 527 verschoben (geneigt).
Demzufolge werden eine Strömung des Magnetflusses (magnetische Kraftlinien), die vom konvexen Abschnitt 527a der bearbeiteten Passfläche 527 in den Hysteresering 523 eintreten, und eine Strömung des Magnetflusses (magnetische Kraftlinien), die zu dem konvexen Abschnitt 526a der anderen bearbeiteten Passfläche 526 aus dem Hysteresering 523 austreten, verzerrt und zu diesem Zeitpunkt wird eine Gegenschubkraft, die so wirkt, dass die Verzerrungen in den Magnetflüssen korrigiert werden, zwischen den bearbeiteten Passflächen 526 und 527 ausgeübt, wobei die Gegenschubkraft als eine Zugkraft F2 dient, die den Hysteresering 523 bremst.
Wenn im Einzelnen unter Bezugnahme auf die oben beschriebene Hysteresebremse 520 der Hysteresering 523 in dem Magnetfeld zwischen den bearbeiteten Passflächen 526 und 527 verlagert wird, wird auf Grund einer Divergenz zwischen der Richtung des Magnetflusses und der Richtung des Magnetfelds im Hysteresering 523 eine Bremskraft erzeugt, wobei die Bremskraft einen konstanten Wert besitzt, der zu der Stärke des Magnetfelds, d. h. zu einem Betrag eines Erregungsstroms der elektromagnetischen Spule 524, unabhängig von einer Drehgeschwindigkeit des Hystereserings 523 (eine Relativgeschwindigkeit zwischen den bearbeiteten Passflächen 526 und 527 und dem Hysteresering 523) im Wesentlichen proportional ist.
Es wird angemerkt, dass 11 ein Testergebnis darstellt, bei dem eine Beziehung zwischen einer Drehgeschwindigkeit und einem Bremsmoment in einer Hysteresebremse 520 untersucht wird, während ein Erregungsstrom von a auf d (a < b < c < d) geändert wird. Aus dem Testergebnis ist klar, dass bei der Hysteresebremse 520 eine Bremskraft, die stets einem Erregungsstrom entspricht, erreicht werden kann, ohne dass irgendeine Auswirkung einer Drehgeschwindigkeit vorhanden ist.
Wie in den 2, 12 und 13 gezeigt ist, enthalten Relativverlagerung-Erfassungsmittel 506 einen Magnetfeld-Erzeugungsmechanismus, der an der Seite des Elements 507 der angetriebenen Welle vorgesehen ist, und einen Sensormechanismus, der an der Seite der VTC-Abdeckung 532, die die Befestigungsseite der Einheit ist, vorgesehen ist und der eine Änderung eines Magnetfelds von dem Magnetfeld-Erzeugungsmechanismus erfasst.
Der Magnetfeld-Erzeugungsmechanismus besitzt eine Magnetbasis 533, die aus einem nichtmagnetischen Material gebildet ist, das an der vorderen Stirnseite des Flansches 507a des Elements 507 der angetriebenen Welle befestigt ist, einen Permanentmagneten 534, der in einer Nut 533a aufgenommen ist, die an dem oberen Endabschnitt der Magnetbasis 533 gebildet ist, und der durch einen Stift 533c befestigt ist, eine Sensorbasis 535, die an dem oberen Endrand des Zylinderabschnitts 502b des Taktkettenrads 502 befestigt ist, sowie ein erstes und ein zweites Jochelement 537 bzw. 538, die über einen zylindrischen Jochhalter 536 an der vorderen Stirnfläche der Sensorbasis 535 befestigt sind.
Ein Dichtelement 551, das das Eintreten von Schmutz und dergleichen in den Sensormechanismus verhindert, ist zwischen die äußere Umfangsfläche der Magnetbasis 533 und die innere Umfangsfläche der Sensorbasis 535 eingesetzt.
Wie in 12 gezeigt ist, besitzt die Magnetbasis 533 ein Paar vorstehende Wände 533b und 533b, die eine Nut 533a bilden, deren Oberseite und Unterseite geöffnet sind, wobei ein Permanentmagnet 534 zwischen beiden vorstehenden Wänden 533b und 533b aufgenommen ist.
Der Permanentmagnet 534 ist oval gebildet, damit er der Form der Nut 533a entspricht, und das Zentrum des oberen Endabschnitts und das Zentrum des unteren Endabschnitts sind jeweils auf die Zentren des Nordpols und des Südpols ausgerichtet.
Wie in den 12 und 13 gezeigt ist, enthält das erste Jochelement 537 einen plattenförmigen Basisabschnitt 57a, der an der Sensorbasis 535 befestigt ist, einen fächerförmigen Jochabschnitt 537b, der so vorgesehen ist, dass er mit der inneren Umfangskante des Basisabschnitts 537a einteilig ist, und einen zylindrischen zentralen Jochabschnitt 537c, der so vorgesehen ist, dass er mit einem Hauptabschnitt des fächerförmigen Jochabschnitts 537b einteilig ist. Die hintere Stirnfläche des zentralen Jochabschnitts 537c ist an der vorderen Oberfläche des Permanentmagneten 534 angeordnet.
Das zweite Jochelement 538 enthält einen plattenförmigen Basisabschnitt 538a, der an der Sensorbasis 535 befestigt ist, einen plattenförmigen kreisbogenförmigen Jochabschnitt 538b, der so vorgesehen ist, dass er mit der oberen Endkante des Basisabschnitts 538a einteilig ist, und einen ringförmigen Jochabschnitt 538c, der so vorgesehen ist, dass er mit dem hinteren Endabschnitt des kreisbogenförmigen Jochabschnitts mit gleicher Krümmung einteilig ist.
Der ringförmige Jochabschnitt 538c ist so angeordnet, dass er die äußere Umfangsseite eines vierten Jochelements 542, das später beschrieben wird, umgibt.
Der Sensormechanismus besitzt einen ringförmigen Elementhalter 540, ein drittes Jochelement 541, das als ein Korrekturjoch dient, ein flaschenzylinderförmiges viertes Jochelement 542, das als ein Korrekturjoch dient, eine Kunstharz-Schutzkappe 543, ein Schutzelement 544 und ein Hall-Element 545.
Der Elementhalter 540 ist an der Innenseite der VTC-Abdeckung 532 angeordnet und unterstützt den vorderen Endabschnitt des Jochhalters 536 in der Weise, dass er über ein Kugellager 539 frei drehbar ist, das angebracht ist, indem es darin eingesetzt ist, oder das auf andere Weise befestigt ist. Wie in 12 gezeigt ist, sind ferner drei vorstehende Abschnitte 540a in gleichmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung einteilig vorgesehen, wobei Enden von Stiften 546 jeweils so befestigt sind, dass sie in Befestigungslöchern eingepasst sind, die durch Bohren von entsprechenden vorstehenden Abschnitten 540a vorgesehen sind.
Ferner wird der Außenring des Kugellagers 539 infolge einer Federkraft einer Schraubenfeder 549, die zwischen die innere Oberfläche der VTC-Abdeckung 532 und das vierte Jochelement 542 eingesetzt ist, in die Richtung der Nockenwelle 134 gedrückt und in Übereinstimmung damit wird die Positionierung der Achsenrichtung ausgeführt, wobei die Erzeugung eines Spiels verhindert wird.
Ferner sind drei Löcher 532a in gleichmäßigen Intervallen in der Umfangsrichtung an der Innenseite der VTC-Abdeckung 532 ausgebildet und Gummibuchsen 547 sind jeweils in den Löchern 532a befestigt. Die anderen Endabschnitte der Stifte 546 sind in die Löcher eingesetzt, die in die Zentren der entsprechenden Gummibuchsen 547 gebohrt sind, und in Übereinstimmung damit wird der Elementhalter 540 an der VTC-Abdeckung 532 unterstützt. Es wird angemerkt, dass ein Anschlagkörper 548, der die Öffnungen an den äußeren Seiten der entsprechenden Haltelöcher 506a verschließt, auf die VTC-Abdeckung 532 geschraubt ist.
Das dritte Jochelement 541 ist im Wesentlichen als ein Scheibentyp gebildet und ist so angeordnet, dass es dem zentralen Jochabschnitt 537c des ersten Jochelements 537 über einen Luftspalt G mit einem vorgegebenen Betrag (etwa 1 mm) zugewandt ist.
Ein Luftspalt G1 ist zwischen der inneren Umfangsfläche des ringförmigen Jochabschnitts 538c des zweiten Jochele- ments 538 und einer äußeren Umfangsfläche des Zylinderabschnitts 542b des vierten Jochelements 542 gebildet.
Das vierte Jochelement 542 ist durch einen Bolzen oder dergleichen an dem inneren Umfang des Elementhalters 540 befestigt und besitzt einen Basisabschnitt 542a des Scheibentyps, der an dem Elementhalter 540 befestigt ist, einen Zylinderabschnitt 542b mit kleinem Durchmesser, der so vorgesehen ist, dass er mit der seitlichen Stirnfläche des Hall-Elements 545 des Basisabschnitts 542a einteilig ist, und einen Vorsprung 542c, der an der unteren Wand vorgesehen ist, die von dem Zylinderabschnitt 542c umgeben ist. Der Vorsprung 542c ist zu dem Permanentmagneten 534, dem zentralen Jochelement 537c des ersten Jochelements 537 und dem dritten Jochelement 541 koaxial angeordnet.
Die Schutzkappe 543 ist an der inneren Umfangsfläche des Zylinderabschnitts 542b des vierten Jochelements 542 befestigt und unterstützt das dritte Jochelement 541.
Das Schutzelement 544 ist so eingesetzt, dass es an dem äußeren Umfang eines zylindrischen Vorsprungs 542c angebracht ist, der so vorgesehen ist, dass er mit dem Zentrum der unteren Wand des vierten Jochelements 542 einteilig ist.
Das Hall-Element 545 wird zwischen dem dritten Jochelement 541 und dem Vorsprung 542c des vierten Jochelements 542 gehalten, wobei seine Verbindungsleitung 545a mit der ECU 114 verbunden ist.
Der VTC 113 ist in der oben beschriebenen Weise aufgebaut und während sich die Maschine dreht (z. B. während des Leerlaufbetriebs vor dem Anhalten der Maschine), wird infolge der Abschaltung der Erregung der elektromagnetischen Spule 524 der Hysteresebremse 520 durch die Kraft der Belastungsfeder 519 (siehe 3) bewirkt, dass sich das Zwischendrehelement 519 maximal in Bezug auf das Taktkettenrad 502 in die Richtung dreht, in der sich die Maschine dreht.
Demzufolge wird eine Drehphase der Nockenwelle 120 in Bezug auf die Kurbelwelle 120 auf der Seite der maximalen Nacheilung aufrechterhalten, bei der die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 102 maximal verzögert ist (Zeitsteuerung bei maximaler Nacheilung).
Wenn ein Befehl angewiesen wird, die Drehphase aus diesem Zustand zur Seite der maximalen Nacheilung zu verändern, wird die Erregung der elektromagnetischen Spule 524 der Hysteresebremse 520 eingeschaltet, wodurch auf das Zwischendrehelement 518 eine Kraft gegen die Spiralfeder 519 ausgeübt wird. Demzufolge wird das Zwischendrehelement 518 so bewegt, dass es sich in Bezug auf das Taktkettenrad 502 dreht und demzufolge werden Eingriffstifte 516 an den oberen Enden von Verbindungselementen 511 zum Spiralschlitz 515 geleitet, wobei die oberen Endabschnitte von Verbindungselementen 511 längs der Nut 508 in der radialen Richtung verlagert werden und ein Montagewinkel zwischen dem Taktkettenrad 502 und dem Element 307 der angetriebenen Welle so verändert wird, dass er sich infolge der Wirkungen der Verbindungselemente 511 auf der Seite der maximalen Voreilung befindet, wie in 5 gezeigt ist. Folglich befindet sich die Drehphase auf der Seite der maximalen Voreilung, bei der die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 105 maximal zur Voreilung verlagert ist (Zeitsteuerung bei maximaler Voreilung).
Darüber hinaus wird dann, wenn ein Befehl erteilt wird, dass die Drehphase aus diesem Zustand (Seite der maximalen Voreilung) zu der Seite der maximalen Nacheilung verändert wird, die Erregung der elektromechanischen Spule 524 der Hysteresebremse 520 ausgeschaltet und das Zwischendrehelement 518 wird so bewegt, dass es sich wieder durch die Spiralfeder 319 in die Rückkehrrichtung dreht. Dann schwenken die Verbindungselemente 311 infolge der Eingriffstifte 316, die durch den Spiralschlitz 315 geleitet werden, in der zu der oben beschriebenen Richtung entgegengesetzten Richtung und ein Montagewinkel zwischen dem Taktkettenrad 302 und dem Element 307 der angetriebenen Welle wird so verändert, dass er sich infolge der Wirkungen von Verbindungselementen 311 auf der Seite der maximalen Voreilung befindet, wie in 3 gezeigt ist.
Die Drehphase (der Nockenwelle 134 in Bezug auf die Kurbelwelle), die durch den VTC 113 geändert werden kann, kann so geändert werden, dass sie nicht nur, wie oben beschrieben wurde, zwei Typen von Phasen auf der Seite der maximalen Nacheilung und auf der Seite der maximalen Voreilung darstellt, sondern außerdem eine willkürliche Phase, wie z. B. einen Zwischenzustand der Voreilung, der in 4 gezeigt ist, durch die Steuerung der Bremskraft der Hysteresebremse 520 einnimmt, wobei die Phase durch den Ausgleich der Kraft der Belastungsfeder 519 und der Bremskraft der Hysteresebremse 520 aufrechterhalten werden kann.
Es wird angemerkt, dass die Erregung der elektromechanischen Spule 524 der Hysteresebremse 520 ausgeschaltet ist, wenn die Maschine angehalten ist. Wenn die Maschine angehalten ist, ist die Reibung jedoch groß, und da eine größere Kraft erforderlich ist, um das Zwischendrehelement 518 zu drehen, kann das Zwischendrehelement 518 nicht wie während des Betriebs der Maschine allein durch die Kraft der Belastungsfeder 519 zur Seite der Nacheilung (in der Rückkehrrichtung) gedreht werden. Deswegen wird die Ventilzeitsteuerung, die unmittelbar vor dem Anhalten eingestellt wurde, im Wesentlichen in diesem Zustand aufrechterhalten.
Die Erfassung eines Winkels der Relativverlagerung (Drehphase) durch Relativverlagerung-Erfassungsmittel 506 wird ferner in der folgenden Weise ausgeführt. Es wird angemerkt, dass 14 Relativverlagerung-Erfassungsmittel 506 schematisch zeigt.
Wie in 14 gezeigt ist, wird eine relative Drehphase zwischen der Nockenwelle 134 und dem Taktkettenrad 502 verändert und wenn der Permanentmagnet 534 der Relativverlagerung-Erfassungsmittel 506 z. B. um einen Winkel θ gedreht wird, wird ein Magnetfeld Z, das vom Zentrum P des Nordpols ausgegeben wird, zu dem fächerförmigen Jochabschnitt 537b des ersten Jochelements 537 übertragen und wird zu dem zentralen Jochelement 537c übertragen, wobei das Magnetfeld Z darüber hinaus über den Luftspalt G durch das dritte Jochelement 541 zu dem Hall-Element 545 übertragen wird.
Das Magnetfeld Z, das zu dem Hall-Element 545 übertragen wurde, wird über den Vorsprung 542c des vierten Jochelements 542 vom Hall-Element 545 zu dem Zylinderabschnitt 542c des vierten Jochelements 542 übertragen und wird weiter über den Luftspalt G1 zu dem ringförmigen Jochabschnitt 538c des zweiten Jochelements 538 übertragen und wird über den kreisbogenförmigen Jochabschnitt 538b zum Südpol zurückgeführt.
Da die Magnetflussdichte des Magnetfelds Z sequenziell geändert wird, da der Drehwinkel θ des Permanentmagneten 534 sequenziell geändert wird, wird die sequenzielle Änderung der Magnetflussdichte durch das Hall-Element 545 erfasst, wobei die Änderung seiner Spannungen zur ECU 114 ausgegeben werden.
Demzufolge kann in der ECU 114 ein Winkel der relativen Drehverlagerung (ein Voreilungswert einer Drehphase) der Nockenwelle 134 in Bezug auf die Kurbelwelle 120 zu einem beliebigen Zeitpunkt durch eine Berechnung auf der Grundlage der sequenziellen Erfassungssignale (Spannungsänderungen), die über die Versorgungsleitung 545a ausgegeben werden, sequenziell ermittelt werden.
Die in der vorliegenden Ausführungsform vorhandene ECU 114 kann im Einzelnen eine Drehphase (eine Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 105) der Nockenwelle 134 der Einlassseite in Bezug auf die Kurbelwelle 120 bei jeder Drehperiode der Nockenwelle 134 der Einlassseite auf der Grundlage von Ausgangssignalen des Kurbelwellensensors 117 und des Nockensensors 132 (erste Drehphasen-Erfassungsmittel) erfassen und kann die Drehphase zu beliebigen Zeitpunkten auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Hall-Elements 545 (zweite Drehphasen-Erfassungsmittel) sequenziell erfassen.
Genauer beschrieben, die ersten Drehphasen-Erfassungsmittel erfassen (berechnen) die Drehphase durch das Zählen von Einheitswinkelsignalen POS von dem Zeitpunkt, an dem ein Referenz-Kurbelwinkelsignal REF erzeugt wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem ein Nockensignal CAM erzeugt wird. Die zweiten Drehphasen-Erfassungsmittel erfassen (berechnen) dagegen die Drehphase auf der Grundlage einer sequenziellen Änderung der Magnetflussdichte des Magnetfelds Z, das durch das Hall-Element 545 erfasst wird.
Da die beiden Drehphasen-Erfassungsmittel vorgesehen sind, wird z. B. auf diese Weise bei einer großen Drehzahl die Drehphase der Nockenwelle 134 der Einlassseite in Bezug auf die Kurbelwelle 120 durch die ersten Drehphasen-Erfassungsmittel stabil und genau erfasst und zum Zeitpunkt einer geringen Drehzahl, bei der eine Erfassungsperiode der Drehphase durch die ersten Drehphasen-Erfassungsmittel länger wird als eine Erregungsperiode der Ventilzeitsteuerung und dergleichen, wird eine Drehphase durch die zweiten Drehphasen-Erfassungsmittel erfasst. Demzufolge kann eine Verschlechterung der Steuerungsfähigkeit verhindert werden.
In der vorliegenden Erfindung eilt übrigens eine Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 105 zum Zeitpunkt des Startens der Maschine (Startzeitsteuerung) um mehr als der maximal verzögerte Zeitpunkt vor. Das ist der Fall, da versucht wird, eine Leistungsabgabe auf Grund der Tatsache zu verbessern, dass die Ventilzeitsteuerung bei einer großen Drehzahl nacheilt, während die Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt der Maschine auf Öffnungs- und Schließzeiten eingestellt ist, bei denen das Startverhalten nicht verschlechtert ist.
Deswegen erfasst die ECU 114 eine Ist-Ventilzeitsteuerung (Ist-Drehphase) durch die zweiten Drehphasen-Erfassungsmittel während des Ankurbelns der Maschine, d. h. wenn ein Startermotor durch die Betätigung eines Schlüsselschalters (Zündschalter) eingeschaltet wird, und steuert den VTC 113 in der Weise, dass bewirkt wird, dass die Ist-Ventilzeitsteuerung mit der Startzeitsteuerung übereinstimmt (die Steuereinrichtung erregt die elektromagnetische Spule 524 der Hysteresebremse 520).
Dabei besitzt der VTC 113 einen Aufbau, bei dem eine Ventilzeitsteuerung durch eine Bremskraft einer elektromagnetischen Bremse verändert wird, und da der VTC 113 im Wesentlichen zum gleichen Zeitpunkt betätigt werden kann, wenn eine manipulierte Variable an den VTC 113 ausgegeben wird (Erregung der elektromagnetischen Spule 524), kann eingeschätzt werden, dass sein Ansprechverhalten auch zum Zeitpunkt des Startens der Maschine besser ist als das Ansprechverhalten einer hydraulischen VTC. In der vorliegenden Ausführungsform (erste Ausführungsform) wird jedoch die folgende Ventilzeitsteuerung ausgeführt, um das Startverhalten zu verbessern, wobei das Ansprechverhalten weiter verbessert wird.
15 ist ein Ablaufplan, der die Ventilzeitsteuerung zum Zeitpunkt des Anhaltens der Maschine zeigt. Dieser Ablauf beginnt, wenn ein Befehl zum Anhalten der Maschine erfasst wird (wenn z. B. der Schlüsselschalter ausgeschaltet wird).
Im Schritt S11 wird die Startzeitsteuerung (Drehphase zum Startzeitpunkt) θs auf eine Soll-Ventilzeitsteuerung (Soll-Drehphase) θtg gesetzt (θtg ← θs).
Im Schritt S12 wird eine Ist-Ventilzeitsteuerung (Ist-Drehphase) θdet des Einlassventils 105 erfasst. Diese Erfassung erfolgt auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Hall-Elements 545, d. h. durch die zweiten Drehphasen-Erfassungsmittel.
Im Schritt S13 wird z. B. auf der Grundlage einer Abweichung Er zwischen der Soll-Drehphase θtg und der Ist-Drehphase θdet ein Rückführungswert U der manipulierten Variable des VTC 113 (ein Betrag der Erregung der elektromagnetischen Spule 324) durch die folgende Formel berechnet und ein Rückführungswert der manipulierten Variable des VTC 113 (ein Betrag der Erregung der elektromagnetischen Spule 324) wird ausgegeben. $U = Up + Ui + Ud$
$Up = Gp * Er$
$Ui = Gi * Er * Ts + Uiz$
$Dd = Gd * (Er - Erz) / Ts$
Dabei gilt:

Up: proportionale manipulierte Variable (proportionaler Anteil);
Ui: integrierte manipulierte Variable (integrierter Anteil);
Ud: differentielle manipulierte Variable (differentieller Anteil);
Gp: Proportionalverstärkung;
Gi: Integralverstärkung;
Gd: Differenzverstärkung;
Ts: Steuerungsperiode;
Uiz: vorheriger Wert der integrierten manipulierten Variable; und
Erz: vorheriger Wert der Abweichung.

Im Schritt S14 wird festgestellt, ob eine Ist-Drehphase θdet zur Soll-Drehphase θtg konvergiert. Eine derartige Feststellung wird z. B. in Übereinstimmung damit ausgeführt, ob ein Absolutwert der Abweichung Er kleiner als ein vorgegebener Wert Es oder gleich diesem Wert ist. Wenn die Ist-Drehphase θdet zur Soll-Drehphase θtg konvergiert, geht die Routine zum Schritt S15 und wenn die Ist-Drehphase θdet nicht zur Soll-Drehphase θtg konvergiert, geht die Routine zurück zum Schritt S12 und die Rückführungssteuerung wird fortgesetzt.
Im Schritt S15 wird eine zurückgeführte manipulierte Variable U während der Zeit der Ausgabe, d. h. in einem Zustand, in dem die Ist-Drehphase θdet zur Soll-Drehphase θtg konvergiert, als eine manipulierte Änderung Ue gespeichert (Ue ← U).
Im Schritt S16 wird festgestellt, ob die Maschine vollständig angehalten wurde, und wenn das der Fall ist, geht die Routine zum Schritt S17 und die Ausgabe der manipulierten Rückführungsvariable U (Erregung der elektromagnetischen Spule 324) wird angehalten, wobei dieser Ablauf beendet ist. In Übereinstimmung damit wird die Startzeitsteuerung während des Anhaltens der Maschine im Wesentlichen aufrechterhalten.
16 ist ein Ablaufplan der Ventilzeitsteuerung zum Zeitpunkt des Startens der Maschine (Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt). Dieser Ablauf wird begonnen, wenn ein Befehl zum Starten der Maschine erfasst wird (z. B. dann, wenn der Startermotor eingeschaltet wird), und wird zu vorgegebenen Zeitpunkten ausgeführt.
Im Schritt S21 wird festgestellt, ob sich die Maschine im Startvorgang befindet (ob die Maschine noch nicht vollständig angesprungen ist). Eine derartige Feststellung erfolgt z. B. auf der Grundlage von Änderungen bei einem Ausgangssignal des Drucksensors 135 und einer Maschinendrehzahl Ne. Wenn die Maschine sich noch im Startvorgang befindet (die Maschine ist noch nicht vollständig angesprungen), geht die Routine zum Schritt S22. Wenn der Startvorgang abgeschlossen ist (die Maschine ist vollständig angesprungen), geht die Routine zum Schritt S30 und der Funktionsablauf wird an die gewöhnliche Ventiltaktsteuerung übergeben (Rückführungssteuerung).
Im Schritt S22 wird festgestellt, ob eine grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts bereits gesetzt wurde. Wenn die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts bereits gesetzt wurde, geht die Routine zum Schritt S24 und wenn die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts noch nicht gesetzt wurde, geht die Routine zum Schritt S23.
Im Schritt S23 wird die manipulierte Variable Ue des Anhaltezeitpunkts vom vorhergehenden Anhalten gelesen und auf eine grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts gesetzt, die ausgegeben wird, wenn ein Befehl zum Starten der Maschine erfasst wird (Us0 ← Ue). Es wird angemerkt, dass die manipulierte Variable Us des Startzeitpunkts vorzugsweise so gesetzt wird, dass sie gemäß einer Maschinentemperatur zum Zeitpunkt des Startens (eine Kühlwassertemperatur Tw) korrigiert ist. Das ist der Fall, da ein Wert des Spulenstroms der elektromagnetischen Spule 524 gemäß einer Spulentemperatur schwankt (je höher die Temperatur ist, desto stärker wird der Spulenstrom verringert) und ein Nockendrehmoment gemäß einer Temperatur des Hydraulikfluids schwankt. Eine derartige Wassertemperatur-Korrektur wird z. B. ausgeführt, indem ein Wassertemperatur-Korrekturfaktor auf der Grundlage einer Kühlwassertemperatur Tw zum Zeitpunkt des Startens bestimmt wird, indem im Voraus ein Tabellen-Datensatz nachgeschlagen wird oder dergleichen, und indem die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts mit dem Wassertemperatur-Korrekturfaktor multipliziert wird.
In den Schritten S24 bis S26 erfolgen die Operationen in der gleichen Weise wie in den Schritten S11 bis S13 von 15 und die Startzeitsteuerung (Drehphase des Startzeitpunkts) θs wird auf eine Soll-Ventilzeitsteuerung (Soll-Drehphase) θtg gesetzt und eine Ist-Ventilzeitsteuerung (Ist-Drehphase) θdet des Einlassventils 105 wird erfasst und auf der Grundlage der Abweichung Er zwischen ihnen wird eine manipulierte Rückführungsvariable U des VTC 113 berechnet. Es wird angemerkt, dass die Erfassung der Abweichung der Ist-Drehphase θdet durch die zweiten Drehphasen-Erfassungsmittel ausgeführt wird.
Im Schritt S27 wird eine manipulierte Variable Us des Startzeitpunkts berechnet, indem die manipulierte Rückführungsvariable U, die im Schritt S26 berechnet wurde, und die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts (oder einer grundlegenden manipulierten Variable des Startzeitpunkts nach einer Wassertemperatur-Korrektur), die im Schritt S23 gesetzt wurde, addiert werden.
Im Schritt S28 wird ein Betriebssteuersignal auf der Grundlage der berechneten manipulierten Variable Us des Startzeitpunkts an die elektromagnetische Spule 324 ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt sollte eine Korrektur auf der Grundlage einer Batteriespannung Vb ausgeführt werden. Das ist der Fall, da ein großer Energieverbrauch erforderlich ist, um den Startermotor beim Starten anzusteuern, und eine Batteriespannung wird stärker verringert als bei anderen Zuständen wie z. B. beim Anhalten der Maschine. Eine derartige Korrektur auf Grund der Batteriespannung wird z. B. wie in der folgenden Formel in einfacher Weise ausgeführt: $\begin{array}{l} Ausgabebetriebswert = (manipulierte Variable Us \\ des Startzeitpunkts (Spannung) / Batteriespannung \\ Vd) \times 100 (%) . \end{array}$
Dann wird im Schritt S29 die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts zurückgesetzt (es wird bewirkt, dass Us0 = 0) und dieser Ablauf endet.
Wenn demzufolge ein Befehl zum Starten der Maschine erfasst wird, wird dann, wenn die Ventilzeitsteuerung beim vorgehenden Anhalten der Maschine zur Startzeitsteuerung (manipulierte Variable Ue des Anhaltezeitpunkts) konvergierte, eine manipulierte Variable auf die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts als eine vorwärtsgesteuerte manipulierte Variable gesetzt und der VTC 113 wird sofort durch eine manipulierte Variable Us des Startzeitpunkts angesteuert, bei der die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts und die manipulierte Rückführungsvariable U addiert sind (anschließend wird eine Rückführungssteuerung ununterbrochen ausgeführt).
Da jetzt durch die oben beschriebene Zeitsteuerung zum Anhaltezeitpunkt der Maschine (15) bewirkt wird, dass die Ventilzeitsteuerung in ähnlicher Weise wie die Startzeitsteuerung erfolgt, kann die Ventilzeitsteuerung rasch in der Weise gesteuert werden, dass sie der Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt entspricht.
17 ist ein Ablaufplan, der Änderungen zum Zeitpunkt des Anhaltens und zum Zeitpunkt des Startens der Maschine in der vorliegenden Ausführungsform (erste Ausführungsform) zeigt.
Wenn der Schlüsselschalter ausgeschaltet wird, wird die Soll-Ventilzeitsteuerung (unterbrochene Linie) als die Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt eingesetzt (Zeitpunkt t1). Demzufolge wird der VTC 113 so gesteuert, dass bewirkt wird, dass eine Ist-Ventilzeitsteuerung (volle Linie) mit der Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt übereinstimmt. Wenn bewirkt wird, dass die Ist-Ventilzeitsteuerung mit der Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt übereinstimmt (mit dieser konvergiert), wird eine manipulierte Variable des VTC 113 gespeichert (Zeitpunkt t2) und daraufhin wird die Maschine angehalten (Zeitpunkt t3). Da die Ausgabe der manipulierten Rückführungsvariable an den VTC 113 nach der Bestätigung des Anhaltens der Maschine unterbrochen wird, hält der VTC 113 während der Dauer des Anhaltens der Maschine die Ventilzeitsteuerung des Startzeitpunkts ständig aufrecht.
Andererseits wird dann, wenn der Startermotor durch eine Betätigung eines Schlüsselschalters (EIN) eingeschaltet wird, die Soll-Ventilzeitsteuerung als die Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt eingesetzt und die manipulierte Variable Ue des Anhaltezeitpunkts, die beim vorhergehenden Anhaltezeitpunkt gespeichert wurde, wird als eine grundlegende manipulierte Variable (vorwärtsgesteuerte manipulierte Variable) Us0 des Anhaltezeitpunkts eingesetzt und eine manipulierte Variable Us des Startzeitpunkts, bei der die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Anhaltezeitpunkts und die manipulierte Rückführungsvariable U addiert sind, wird an den VTC 113 ausgegeben (Zeitpunkt t4). Demzufolge beginnt zum Startzeitpunkt die Steuerung etwa bei der Ventilzeitsteuerung des Anhaltezeitpunkts und darüber hinaus wird zunächst die manipulierte Variable Ue des Anhaltezeitpunkts als die manipulierte Variable Us des Startzeitpunkts an den VTC 113 ausgegeben, und da eine Rückführungssteuerung in der Weise ausgeführt wird, dass bewirkt wird, dass eine Ist-Ventilzeitsteuerung mit der Zeitsteuerung zum Startzeitpunkt übereinstimmt, konvergiert anschließend die Ventilzeitsteuerung rasch zu der Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt. Wenn das Starten beendet ist (die Maschine ist vollständig angelassen), wird der Funktionsablauf von der Steuerung der Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt an die gewöhnliche Steuerung der Ventilzeitsteuerung übergeben (Zeitpunkt t5).
Wie oben beschrieben wurde, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 105 so gesteuert, dass sie zum Zeitpunkt des Anhaltens der Maschine (wenn ein Befehl zum Anhalten der Maschine erfasst wird) eine Startzeitsteuerung ist, die zum Starten der Maschine geeignet ist, wobei die manipulierte Variable, die in einem Zustand an den VTC 113 ausgegeben wird, in dem die Ventilzeitsteuerung zur Startzeitsteuerung konvergiert, als eine manipulierte Variable zum Anhaltezeitpunkt gespeichert wird, und nachdem die Maschine vollständig angehalten wurde, wird die Ausgabe der manipulierten Variable an den VTC 113 beendet. Dann wird zum Zeitpunkt des Startens der Maschine (wenn ein Befehl zum Starten der Maschine erfasst wird) eine manipulierte Variable des Startzeitpunkts, die an den VTC 113 ausgegeben werden soll, auf der Grundlage der gespeicherten manipulierten Variable des Anhaltezeitpunkts gesetzt.
Demzufolge kann zum Startzeitpunkt der Maschine die Ventilzeitsteuerung rasch so gesteuert werden, dass sie der Startzeitsteuerung entspricht, die um mehr als eine Steuerung mit maximaler Nacheilung, die maximal verzögert ist, voreilt, wodurch die Situation vermieden wird, bei der durch Einspritzen von Brennstoff und Zünden ein erstes Explosionsereignis stattfindet, bevor die Ventilzeitsteuerung die Startzeitsteuerung erreicht, und eine Verschlechterung der Emission und eine Instabilität der Verbrennung verhindert werden können. Es wird angemerkt, dass unter der Voraussetzung, dass die oben beschriebene Ventilzeitsteuerung zum Anhaltezeitpunkt der Maschine ausgeführt wird (15), die Startzeitsteuerung der Maschine eine gewöhnliche Ventilzeitsteuerung (Rückführungssteuerung) sein kann.
Ferner wird in dem Ablauf von 16 die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts ausgegeben wird, unmittelbar nachdem die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts im Schritt S23 gesetzt wurde, wobei anschließend die Rückführungssteuerung ausgeführt werden kann.
Als VTC 113 der vorliegenden Ausführungsform wird ferner ein VTC 113 mit einem Aufbau verwendet, bei dem die Ventilzeitsteuerung, die unmittelbar vor dem Anhalten verwendet wird, während des Anhaltens der Maschine beibehalten wird. Die vorliegende Ausführungsform kann jedoch bei einem VTC 113 mit einem Aufbau angewendet werden, bei dem die Ventilzeitsteuerung, die unmittelbar vor dem Anhalten verwendet wird, während des Anhaltens der Maschine nicht beibehalten wird (z. B. ein Aufbau, bei dem dann, wenn eine Erregung eines Aktuators unterbrochen wird, die Ventilzeitsteuerung auf eine maximale Nacheilung gesetzt wird). Da in diesem Fall ebenso wenigstens die manipulierte Variable Ue des Anhaltezeitpunkts zum gleichen Startzeitpunkt der Maschine wie bei der herkömmlichen Technik an den VTC 113 ausgegeben wird, kann die Konvergenz zur Ventilzeitsteuerung des Startzeitpunkts erreicht werden.
Ferner wird die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts in dem Ablauf von 16 lediglich bei dem allerersten Ma1 gesetzt, nachdem der Startermotor eingeschaltet wurde, und wird zu der manipulierten Rückführungsvariablen U addiert. Die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts kann jedoch in Übereinstimmung mit den Charakteristiken des VTC 113 mehrfach addiert werden, wobei die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts bei jeder zusätzlichem Addition allmählich verkleinert werden kann. Wenn die vorliegenden Ausführungsform bei einer Struktur angewendet wird, bei der die Ventilzeitsteuerung, die unmittelbar vor dem Anhalten vorhanden ist, während des Anhaltens der Maschine nicht aufrechterhalten wird, ist sie demzufolge besonders wirkungsvoll.
Anschließend wird die Ventilzeitsteuerung in Bezug auf eine weitere Ausführungsform (eine zweite Ausführungsform) beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine manipulierte Variable, durch die die Ventilzeitsteuerung zu einem Startzeitpunkt aufrechterhalten werden kann, in Übereinstimmung mit einem Zustand zum Startzeitpunkt (z. B. eine Kühlwassertemperatur Tw) im Voraus festgelegt und in einer Tabelle erfasst. Wenn dann ein Befehl zum Starten der Maschine erfasst wird, wird eine manipulierte Variable durch Nachschlagen der Tabelle als eine manipulierte Variable des Startzeitpunkts gesetzt (aufwärtsgeregelte manipulierte Variable) (wobei die Steuerung zum Anhaltezeitpunkt der Maschine gleich der Steuerung von 15 ist).
18 ist ein Ablaufplan der Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt der Maschine in Bezug auf die zweite Ausführungsform. Dieser Ablauf wird ebenso wie der Ablauf von 16 dann begonnen, wenn ein Befehl zum Starten der Maschine erfasst wird, und wird zu im Voraus festgelegten Zeitpunkten ausgeführt.
Da die Schritte S31, S32 und S34 bis S40 gleich den Schritten S21, S22 und S24 bis S30 der oben beschriebenen 16 sind, wird ihre Beschreibung an dieser Stelle weggelassen.
Im Schritt S32 geht die Routine zum Schritt S33, wenn die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts noch nicht gesetzt wurde.
Im Schritt S33 wird eine grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts durch Nachschlagen einer auf der Grundlage einer Kühlwassertemperatur Tw zum Zeitpunkt des Startens im Voraus eingerichteten Tabelle (siehe 19) gesetzt. Der Grund dafür, dass die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts auf der Grundlage einer Kühlwassertemperatur Tw gesetzt wird, ist der gleiche Grund wie für die Ausführung der oben beschriebenen Wassertemperaturkorrektur (siehe S23 von 16).
In der vorliegenden Ausführungsform kann ebenfalls die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts, unmittelbar nachdem sie im Schritt S33 gesetzt wurde, ausgegeben werden und die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts kann mehrmals addiert werden oder die grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts kann bei jeder wiederholten Addition allmählich verkleinert werden.
Wie oben beschrieben wurde, wird in der vorliegenden Ausführungsform die manipulierte Variable Us des Startzeitpunkts als eine vorwärtsgeregelte manipulierte Variable gemäß einem Zustand zum Startzeitpunkt der Maschine (eine Kühlwassertemperatur oder dergleichen) gesetzt und die vorwärtsgeregelte manipulierte Variable Us und die manipulierte Rückführungsvariable U werden addiert und an den VTC 113 ausgegeben. Alternativ wird die manipulierte Variable Us des Startzeitpunkts zuerst ausgegeben und anschließend wird eine Rückführungssteuerung so ausgeführt, dass bewirkt wird, dass die Ventilzeitsteuerung in der gleichen Weise wie eine gewöhnliche Ventilzeitsteuerung mit der Startzeitsteuerung übereinstimmt.
Demzufolge beginnt die Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls zum Startzeitpunkt der Maschine etwa bei der Ventilzeitsteuerung des Startzeitpunkts und die Ventilzeitsteuerung kann rasch aus diesem Zustand zu der Ventilzeitsteuerung zum Startzeitpunkt gesteuert werden. Demzufolge wird die Situation vermieden, bei der durch Einspritzen von Brennstoff und Zünden ein erstes Explosionsereignis stattfindet, bevor die Ventilzeitsteuerung die Startzeitsteuerung erreicht, und eine Verschlechterung der Emission und eine Instabilität der Verbrennung können verhindert werden.
In der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform kann die vorliegenden Ausführungsform ebenfalls bei einem Aufbau angewendet werden, bei dem die Ventilzeitsteuerung, die unmittelbar vor dem Anhalten vorhanden ist, während des Anhaltens der Maschine nicht aufrechterhalten werden kann. Da in diesem Fall eine grundlegende manipulierte Variable Us0 des Startzeitpunkts durch Nachschlagen der Tabelle gesetzt wird, besteht keine Notwendigkeit, die Ventilzeitsteuerung so zu steuern, dass sie zum Zeitpunkt des Anhaltens der Maschine (unmittelbar vor dem Anhalten der Maschine) der Startzeitsteuerung entspricht.
In der vorliegenden Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, wird ein Hall-Element 545 als die zweiten Drehphasen-Erfassungsmittel verwendet, die eine Ist-Ventilzeitsteuerung (Ist-Drehphase) θdet des Einlassventils 105 zu einem willkürlichen Zeitpunkt erfassen. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wie z. B. in 20 gezeigt ist, sind ein Drehelement 401, das sich gemeinsam mit der Nockenwelle 134 dreht, und ein Spaltsensor 402 des elektromechanischen Typs, der so angeordnet ist, dass er sich nahe am äußeren Umfang des Drehelements 401 befindet, vorgesehen, wobei eine Ist-Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 105 sequenziell zu willkürlichen Zeitpunkten auf der Grundlage der Ausgangssignale vom Spaltsensor 402 und vom Kurbelwinkelsensor 117 erfasst werden kann.
In diesem Fall ist das Drehelement 401 direkt oder indirekt über ein weiteres Element an der Nockenwelle 134 befestigt und seine äußere Umfangsfläche ist so gebildet, dass sich ein Abstand von dem Zentrum der Nockenwelle 134 in der Umfangsrichtung allmählich verändert.
Der Spaltsensor 402 gibt ein Ausgangssignal (eine Spannung oder dergleichen) aus, das einem Spalt Gp zwischen der Nockenwelle 134 und der äußeren Umfangsfläche des Drehelements 401, der sich gemäß einer Drehung ändert, an die ECU 114 aus.
Dabei können beliebige Befestigungsverfahren, Befestigungspositionen und dergleichen verwendet werden, bei denen das Drehelement 401 so vorgesehen ist, dass es sich gemeinsam mit der Nockenwelle 134 drehen kann, und beliebige Systeme, bei denen der Spaltsensor 402 sequentiell ein Signal ausgibt, das dem Spalt Gp an der äußeren Umfangsfläche des Drehelements 401 entspricht, können verwendet werden.
Wie in 21 gezeigt ist, ist der Ausgang vom Spaltsensor 402 zu dem Spalt Gp an der äußeren Umfangsfläche des Drehelements 401 im Wesentlichen direkt proportional, und da der Spalt Gp und der Drehwinkel der Nockenwelle 134 einander im Verhältnis 1:1 entsprechen, wie in 22 gezeigt ist, stehen der Ausgang des Spaltsensors 402 und der Drehwinkel der Nockenwelle 134 im Wesentlichen in einem direkten Verhältnis.
Die ECU 114 kann im Einzelnen den Drehwinkel der Nockenwelle 134 sofort (zu einem willkürlichen Zeitpunkt) auf der Grundlage eines Ausgangssignals vom Spaltsensor 402 erfassen.
Da andererseits der Drehwinkel der Nockenwelle 134 durch Zählen, wie häufig Einheitswinkelsignale POS, die am Kurbelwinkelsensor 117 erfasst werden, von einer Referenzdrehposition der Kurbelwelle 120 erzeugt werden, erfasst werden kann, kann die Drehphase der Nockenwelle 134 in Bezug auf die Kurbelwelle 120 zu beliebigen Zeitpunkten auf der Grundlage des Drehwinkels der Nockenwelle 134 und des Drehwinkels der Kurbelwelle 120, die erfasst wurden, erfasst werden.
Es wird angemerkt, dass ein derartiger Aufbau vorhanden sein kann, dass ein Drehelement, bei dem ein Abstand vom Zentrum in der Umfangsrichtung allmählich verändert wird, und ein Spaltsensor an der Kurbelwelle 120 vorgesehen sind, wobei eine Drehphase auf der Grundlage von Ausgangssignalen von dem Spaltsensor 402 an der Kurbelwelle 120 erfasst wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Vorrichtung, in der der VTC 113 auf der Seite des Einlassventils 105 vorgesehen ist, beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform gilt jedoch ebenfalls dann, wenn der VTC 113 auf der Seite des Auslassventils 107 vorgesehen ist.
Wenn ferner die Drehphase der Nockenwelle 134 der Einlassseite in Bezug auf die Kurbelwelle 120 zu beliebigen Zeitpunkten erfasst werden kann, ist das nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und jede Vorrichtung, die eine Drehphase wenigstens in einer kürzeren Periode als die Periode der Drehphase der Nockenwelle 134 der Einlassseite erfassen kann, kann verwendet werden.
Darüber hinaus wurde in den obigen Beschreibungen der elektromagnetische VTC beschrieben, die Ausführungsform kann jedoch außerdem bei einem hydraulischen VTC angewendet werden.
Der vollständige Inhalt von JP 2004-070937-A , eingereicht am 12. März 2004, und von JP 2005-036149-A , eingereicht am 14. Februar 2005, deren Prioritäten beansprucht wurden, sind hiermit durch Literaturhinweis eingefügt.

Claims

Vorrichtung zur Ventilzeitsteuerung für eine Brennkraftmaschine (101), die einen Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung enthält, der die Öffnungs- und Schließzeiten eines Einlassventils (105) und/oder eines Auslassventils (107) der Maschine (101) ändert, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfassung einer Anforderung zum Anhalten der Maschine (101) die Vorrichtung zur Ventilzeitsteuerung den Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung solcherart steuert, dass die Öffnungs- und Schließzeiten auf eine Startzeiteinstellung für einen Maschinenstart gesetzt werden, wobei die Startzeiteinstellung in Richtung Voreilung verstellt wird, die gegenüber einer maximalen Nacheilung voreilt und die Vorrichtung eine Stellgröße speichert, die an den Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung bei einem Zustand, bei dem die Öffnungs- und Schließzeiten zu der Startzeiteinstellung konvergieren, als eine Stellgröße des Anhaltezeitpunkts ausgegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Stellgröße, die durch Addieren einer Rückführungsstellgröße, die auf einer Abweichung zwischen der Startzeiteinstellung und einem Ist-Zeitpunkt der Öffnungs- und Schließzeiten basiert, zu der gespeicherten Stellgröße des Anhaltezeitpunkts erzielt wird, an den Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung zu einem Zeitpunkt des Startens der Maschine (101) abgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die gespeicherte Stellgröße des Anhaltezeitpunkts in Übereinstimmung mit einer Maschinentemperatur zum Zeitpunkt des Startens der Maschine (101) korrigiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Erfassungseinheit der Öffnungs- und Schließzeiten umfasst, die die Zeitpunkte der Öffnungs- und Schließzeiten zu willkürlichen Zeitpunkten erfassen kann, wobei die Vorrichtung den Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung auf der Grundlage der Öffnungs- und Schließzeiten, die durch die Erfassungseinheit der Öffnungs- und Schließzeiten erfasst wird, steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeiteinstellung eine Struktur ist, bei der bewirkt wird, dass sich die Zeitpunkte der Öffnungs- und Schließzeiten durch eine Veränderung einer Drehphase einer Nockenwelle (134) des Einlassventils (105) oder des Auslassventils (107) in Bezug auf eine Kurbelwelle (120) der Maschine (101) ändern, und die Erfassungseinheit der Öffnungs- und Schließzeiten eine Drehphase der Nockenwelle (134) in Bezug auf die Kurbelwelle (192) erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit der Öffnungs- und Schließzeiten einen Permanentmagneten (534), der an der Kurbelwelle (120) oder an der Nockenwelle (134) vorgesehen ist, und ein Jochelement (537), das an dem anderen von Kurbelwelle (120) und Nockenwelle (134) vorgesehen ist, umfasst, wobei die Erfassungseinheit der Öffnungs- und Schließzeiten die Drehphase auf der Basis einer Magnetflussdichte eines Magnetfeldes des Permanentmagneten (534) erfaßt, wobei die Magnetflussdichte über das Jochelement (537) übertragen wird und in Übereinstimmung mit einer Relativdrehung zwischen Kurbelwelle (120) und Nockenwelle (134) geändert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit der Öffnungs- und Schließzeiten ein Hall-Element (545) umfasst, das die Änderung der Magnetflussdichte erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit der Öffnungs- und Schließzeiten einen ersten Drehwinkelsensor, der den Drehwinkel der Kurbelwelle (120) erfasst, und einen zweiten Drehwinkelsensor, der einen Drehwinkel der Nockenwelle (134) zu einem willkürlichen Zeitpunkt erfassen kann, umfasst, wobei die Erfassungseinheit der Öffnungs- und Schließzeiten die Drehphase auf der Grundlage von Ausgangssignalen von dem ersten Drehwinkelsensor und dem zweiten Drehwinkelsensor erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit der Öffnungs- und Schließzeiten ein Drehelement (401) umfasst, das sich gemeinsam mit der Nockenwelle (134) dreht und bei dem sich ein Abstand von einem Zentrum der Nockenwelle (134) zu deren äußeren Umfangsfläche in einer Umfangsrichtung ändert, wobei der zweite Drehwinkelsensor einen Drehwinkel der Nockenwelle (134) gemäß einem Spalt erfasst, der zwischen der äußeren Umfangsfläche des Drehelements (401) und dem zweiten Drehwinkelsensor gebildet ist.
Verfahren zur Ventilzeitsteuerung für eine Brennkraftmaschine (101), die einen Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung enthält, der die Öffnungs- und Schließzeiten eines Einlassventils (105) und/oder eines Auslassventils (107) der Maschine (101) ändert, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Steuern der Vorrichtung zur Ventilzeitsteuerung den Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung bei Erfassung einer Anforderung zum Anhalten der Maschine (101) solcherart, dass die Öffnungs- und Schließzeiten auf eine Startzeiteinstellung für einen Maschinenstart gesetzt werden, wobei die Startzeiteinstellung in Richtung Voreilung verstellt wird, die gegenüber einer maximalen Nacheilung voreilt, und Speichern einer an den Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeitsteuerung ausgegebenen Stellgröße, in einem Zustand, in dem die Öffnungs- und Schließzeiten zu der Startzeiteinstellung konvergieren als eine Stellgröße eines Anhaltezeitpunkts.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße des Startzeitpunkts berechnet wird, indem eine RückführungsStellgröße, die auf einer Abweichung zwischen der Startzeiteinstellung und einem Ist-Zeitpunkt der Öffnungs- und Schließzeiten basiert, zu der gespeicherten Stellgröße des Anhaltezeitpunkts addiert wird, und die erzielte Stellgröße an den Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeiteinstellung zu einem Zeitpunkt des Startens der Maschine (101) abgibt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherte Stellgröße des Anhaltezeitpunkts in Übereinstimmung mit einer Maschinentemperatur zum Zeitpunkt des Startens der Maschine (101) korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Steuern des Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeiteinstellung auf der Grundlage einer Öffnungs- und Schließzeit, die zu einem willkürlichen Zeitpunkt erfasst wurde.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (113) zur variablen Ventilzeiteinstellung eine Struktur ist, bei der bewirkt wird, dass sich die Zeitpunkte der Öffnungs- und Schließzeiten ändern, indem eine Drehphase einer Nockenwelle (134) des Einlassventils (105) oder des Auslassventils (107) in Bezug auf eine Kurbelwelle (120) der Maschine (101) geändert wird, wobei eine Drehphase der Nockenwelle (134) in Bezug auf die Kurbelwelle (120) als Öffnungs- und Schließzeiten erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: Erfassen der Drehphase auf der Basis einer Magnetflussdichte eines Magnetfeldes eines Permanentmagneten (534), der an der Kurbelwelle (120) oder an der Nockenwelle (134) vorgesehen ist, wobei die Magnetflussdichte über ein Jochelement (537) übertragen wird, das an dem anderen von Kurbelwelle (102) und Nockenwelle (134) vorgesehen ist, und wobei die Magnetflussdichte in Übereinstimmung mit einer Relativdrehung zwischen Kurbelwelle (120) und Nockenwelle (134) geändert wird
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetflussdichte durch ein Hall-Element (545) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Erfassen eines Drehwinkels der Kurbelwelle (120) und eines Drehwinkels der Nockenwelle (134), und Erfassen der Drehphase auf der Grundlage des erfassten Drehwinkels der Kurbelwelle (120) und des Drehwinkels der Nockenwelle (134), die erfasst wurden.
Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Erfassen eines Spalts durch einen Spaltsensor (402), wobei der Spalt gebildet ist zwischen einer äußeren Umfangsfläche eines Drehelements (401), das sich zusammen mit der Nockenwelle (134) dreht, und dem Spaltsensor (402), wobei das Drehelement (401) solcherart ausgebildet ist, dass sich ein Abstand zwischen einer Mitte der Nockenwelle (134) zu deren äußeren Umfangsfläche in einer Umfangsrichtung ändert, und Erfassen einer Drehposition der Nockenwelle (134) auf der Basis eines erfassten Spalts.