DE102006011018A1

DE102006011018A1 - Nockenwinkel-Detektionsapparat, und Nockenphasen-Detektionsapparat für einen Verbrennungskraftmotor, und Verfahren zum Detektieren einer Nockenphase

Info

Publication number: DE102006011018A1
Application number: DE102006011018A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Isesaki Machida
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2006-09-21
Also published as: US20060207534A1; JP2006257958A; US7409936B2; CN1834433A

Abstract

Ein Vierzylinder-Reihenmotor ist mit einem Mechanismus zum Variieren des Ventiltimings ausgestattet, der eine Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle verändert. Ein Nockenwinkelsensor gibt ein Nockenwinkelsignal jeweils bei 45 DEG der Drehung der Nockenwelle ab. Dann wird eine Detektion eines Winkels zwischen einer Referenz-Drehposition der Kurbelwelle und dem Nockenwinkelsignal vorgenommen. Diese Detektion wird ausgeführt, um die Drehphase der Nockenwelle festzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Mechanismus zum Variieren des Ventiltimings in einem Verbrennungskraftmotor, wobei der Mechanismus eine Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle verändert, um das Ventiltiming eines Motorventils zu variieren, und bezieht sich im Besonderen auf eine neue Technologie zum Detektieren der Drehphase der Nockenwelle.

JP 2000-303865A offenbart ein Verfahren zum Detektieren einer Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle in einem Vierzylinder-Reihenmotor, der mit einem Mechanismus zum Variieren des Ventiltimings ausgestattet ist.

Zum Durchführen der obigen Detektionsmethode sind vorgesehen: Ein Kurbelwellen-Winkelsensor, der ein Kurbelwellensignal bei jeweils einem Winkel generiert, der gleich ist mit einer Taktphasendifferenz zwischen Zylindern; und ein Nockenwinkelsensor, welcher ein Nockenwinkelsignal bei einem Winkelintervall generiert, der der gleiche ist, wie der des Kurbelwellensensors, so dass eine Differenz der Phasen beider Signale, d.h., eine Phasendifferenz zwischen dem Nockenwinkelsignal und dem Kurbelwellenwinkelsignal, gemessen wird.

In einem Betriebsbereich, in welchem die Motordrehzahl niedrig ist, beispielsweise am Beginn eines Motorbetriebs, im Leerlaufbetrieb, oder bei einem ähnlichen Zustand, ist es notwendig, das Betriebsverhalten des Motors durch Variieren des Ventiltimings zu verbessern.

Da jedoch in dem bekannten Apparat der Detektionszyklus für das Ventiltiming eingestellt wird mit jeweils der Differenz der Taktphase zwischen Zylindern, wird ein Zeitintervall im Betriebsbereich mit niedriger Drehzahl relativ lang, während dem das Detektionsresultat für das Ventiltiming aktualisiert wird.

Deshalb kann beim Stand der Technik bei einer Feedback-Steuerung des Mechanismus zum Variieren des Ventiltimings im Betriebsbereich mit niedriger Drehzahl ein Überschwingen auftreten.

Im Hinblick auf das oben genannte Problem ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, zu vermeiden, dass in einem Betriebsbereich mit niedriger Drehzahl des Motors ein Zeitintervall exzessiv lang wird, während dem ein Detektionswert für das Ventiltiming aktualisiert wird.

Um diesen Gegenstand zu erzielen, schlägt die vorliegende Erfindung einen Nockenwinkel-Detektionsapparat vor, welcher ein Rotationsglied aufweist, das in Zuordnung oder integral mit einer Nockenwelle rotiert und welches versehen ist mit in gleichen Winkelabständen angeordneten detektierbaren Bereichen zum Detektieren, deren Anzahl eine ganz Zahl n (n ≥ 2) multipliziert mit der Anzahl der Zylinder ist, von denen jeder ein Motorventil aufweist, das jeweils durch die Nockenwelle angetrieben wird, wobei der Apparat einen Sensor zum Detektieren der detektierbaren Bereiche aufweist, mit dem ein Ausgangssignal abgegeben wird, das indikativ ist für ein Nockenwinkelsignal.

Weiterhin sind erfindungsgemäß ein Apparat und ein Verfahren zum Detektieren einer Nockenphase in einem Verbrennungskraftmotor vorgesehen. Ein Rotationsglied ist vorgesehen, das in Zuordnung zu oder integral mit einer Nockenwelle drehbar ist und mit in gleichen Winkelabständen angeordneten detektierbaren Bereichen versehen, deren Anzahl eine ganz Zahl n (n ≥ 2) multipliziert mit der Anzahl der Zylinder ist, die ein durch die Nockenwelle angetriebenes Motorventil aufweisen. In dem Apparat ist ein Sensor vorgesehen zum Abtasten der detektierbaren Bereiche und zum Ausgeben eines Ausgangssignals, das ein Nockenwinkelsignal anzeigt. Dabei wird auch eine Drehposition einer Nockenwelle detektiert, um ein Ausgangssignal abzugeben, das bei jedem Kurbelwellenwinkel äquivalent mit einer Differenz der Taktphasen zwischen Zylindern des Verbrennungskraftmotors ein Referenzwinkelsignal anzeigt, um auf diese Weise eine Differenz in der Phase zwischen dem Nockenwinkelsignal und dem Referenzwinkelsignal zu messen.

Andere Gegenstände und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 ist ein systematisches Diagramm eines Verbrennungskraftmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein Querschnitt, der bei der Ausführungsform der Erfindung einen Mechanismus zum Variieren eines Ventiltimings zeigt.
3 ist ein Musterdiagramm, das Konfigurationen eines Nockenwinkelsensors, eines Zylinder diskriminierenden Sensors und eines Kurbelwellenwinkelsensors bei der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
4 ist ein Zeitdiagramm, das das Abgabetiming von Detektionssignalen der jeweiligen Sensoren in der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Musterdiagramm, das Konfigurationen eines Nockenwinkelsensors, eines Zylinder diskriminierenden Sensors und eines Kurbelwellenwinkelsensors in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
6 ist ein Zeitdiagramm, das ein Abgabetiming eines Zylinder diskriminierenden Signals in der zweiten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Zeitdiagramm, das das Abgabetiming eines Nockenphasensignals bei der zweiten Ausführungsform zeigt.
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Vierzylinder-Reihen-Benzinmotor (Viertaktmotor) als eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In 1 weist ein Verbrennungskraftmotor 101 ein Ansaugrohr 102 auf, in welchem eine elektronisch gesteuerte Drossel 104 vorgesehen ist zum Antreiben von Öffnungs- und Schließbewegungen eines Drosselventils 103b unter Verwendung eines Drosselklappenmotors 103a.
Luft wird dann in eine Verbrennungskammer 106 über die elektronisch gesteuerte Drossel 104 und ein Einlassventil 105 eingesaugt.
An einem Einlassanschluss 130 jedes Zylinders ist ein Brennstoff-Einspritzventil 131 angeordnet. Das Brennstoff-Einspritzventil 131 wird geöffnet basierend auf einem Einspritz-Pulssignal von einer Motorregeleinheit (ECU) 114, um Brennstoff in Richtung zu dem Einlassventil 105 einzuspritzen.
Der zusammen mit der durch das Ansaugen eingeführten Luft in die Verbrennungskammer 106 gebrachte Brennstoff wird durch die Funkenzündung einer Zündkerze (nicht gezeigt) gezündet, um in der Verbrennungskammer 106 eine Verbrennung zu initiieren
Das verbrannte Gas aus der Verbrennungskammer 106 wird in ein Abgasrohr über ein Auslassventil 107 abgeführt und gereinigt durch einen vorderen Katalysator 108 und einen hinteren Katalysator 109, ehe es in die Atmosphäre abgeführt wird.
Das Einlassventil 105 und das Auslassventil 107 werden jeweils durch Nocken geöffnet oder geschlossen, die auf einer Einlassnockenwelle 134 und einer Auslassnockenwelle 110 angeordnet sind.
In jedem der Zylinder werden vier Takte ausgeführt, nämlich ein Einlasstakt, ein Kompressionstakt, ein Explosionstakt, und ein Auslasstakt, und zwar mit einer Zeitversetzung, die jeweils mit 180° des Kurbelwellenwinkels zwischen den Zylindern korrespondiert.
Die Auslassnockenwelle 110 und die Einlassnockenwelle 134 werden von einer Kurbelwelle 120 aus über einen Antriebsriemen oder eine Steuerkette angetrieben, um jeweils während zweier Umdrehungen der Kurbelwelle 120 eine Umdrehung auszuführen.
An der Einlassnockenwelle 134 ist ein Mechanismus 113 zum Variieren des Ventiltimings vorgesehen.
Der Mechanismus 113 zum Variieren des Ventiltimings ist ein Mechanismus, der eine Drehphase der Einlassnockenwelle 134 relativ zu der der Kurbelwelle 120 verändert, um das Timing der Ventilbewegung des Einlassventils 105 zu variieren.
2 illustriert eine Struktur des Mechanismus 113 zum Variieren des Ventiltimings.
Der Mechanismus 113 zum Variieren des Ventiltimings umfasst folgende Komponenten: Einen ersten Rotator 21, der an einem Kettenrad 25 fixiert ist, das synchron mit der Nockenwelle 120 (1) gedreht wird, wobei sich der Rotator 21 in Zuordnung zu dem oder integral mit dem Kettenrad 25 dreht; einen zweiten Rotator 22, der an einem Ende der Einlassnockenwelle 134 mittels eines Bolzens 22a fixiert ist, um sich in Zuordnung zu oder integral mit der Einlassnockenwelle 134 zu drehen; und ein zylindrisches Zwischenzahnrad 23, das in Eingriff ist mit einer inneren peripheren Fläche des ersten Rotators 21 und einer äußeren peripheren Fläche des zweiten Rotators 22, und zwar über Schrägverzahnungen 26.
Mit dem Zwischenzahnrad 23 ist eine Trommel 27 über eine dreifach gewindete Schraube 28 verbunden. Zwischen der Trommel 27 und dem Zwischenzahnrad 23 ist eine Torsionsfeder 29 angeordnet.
Das Zwischenzahnrad 23 wird durch die Torsionsfeder 29 in einer Nachverstellungswinkel-Richtung (in 2 die linke Richtung) beaufschlagt. Wenn einem elektromagnetischen Retarder 24 eine Spannung zugeführt wird, um eine magnetische Kraft zu generieren, wird das Zwischenzahnrad 23 in einer voreilenden Winkelrichtung bewegt, und zwar über die Trommel 27 und die dreifach gewindete Schraube 28.
Eine relative Phase zwischen den Rotatoren 21 und 22 wird geändert unter Abstimmung auf eine Position des Zwischenzahnrads 23 in einer Wellenrichtung, so dass eine Phase der Einlassnockenwelle 134 relativ zur Kurbelwelle 120 geändert wird.
Ein elektrischer Aktuator 17 und der elektromagnetische Retarder 24 werden entsprechend den Motorbetriebskonditionen gesteuert, basierend auf Steuersignalen von der Motorsteuereinheit 114.
Im übrigen ist der Mechanismus zum Variieren des Ventiltimings nicht auf eine Struktur beschränkt, die ein elektromotorischer Typ wie in 2 ist, sondern es ist möglich, an deren Stelle einen anderen Typ eines Mechanismus zu verwenden, wie einen Mechanismus eines hydraulisch getriebenen Typs, vorausgesetzt, dass die Drehphase der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle geändert wird, so dass sich das Ventiltiming des Motorventils variieren lässt.
Die Motorsteuereinheit 114 enthält einen Mikrocomputer und führt den Verarbeitungsprozess von Detektionssignalen unterschiedlichen Sensoren in Übereinstimmung mit einem einstweilig gespeicherten Programm durch, um Steuersignale abzugeben für die elektronisch gesteuerte Drossel 104, den Mechanismus 113 zum Variieren des Ventiltimings, und für das Brennstoffeinspritzventil 131.
Als solche unterschiedlichen Sensoren können vorgesehen sein: Ein Gaspedal-Stellungssensor 116 zum Detektieren der Stellung des Gaspedals; ein Luftstrommesser 115 zum Feststellen der Einlassluftmenge Q des Motors 101; ein Kurbelwellenwinkelsensor 117 zum Feststellen des Drehwinkels der Kurbelwelle 120; ein Drosselsensor 118 zum Detektieren des Öffnungsgrades TVO des Drosselventils 103b, ein Wassertemperatursensor 119 zum Ermitteln der Kühlwassertemperatur des Motors 101, ein Nockenwinkelsensor 132 zum Detektieren einer Drehphase der Einlassnockenwelle 134, deren Phase mittels des Mechanismus 113 zum Variieren des Ventiltimings variiert wird; und ein Zylinder diskriminierender Sensor 133, der vorgesehen ist für die Auslassnockenwelle 110, um einen Zylinder zu diskriminieren, in welchem der Kolben eine Referenzkolbenposition eingenommen hat.
Der Kurbelwellendrehsensor 117 kann umfassen: Eine Signalplatte 117a, die koaxial auf der Kurbelwelle 120 abgestützt ist; detektierbare Bereiche 117b, die an der Signalplatte 117a angeordnet sind; und ein Sensorelement 117c, zum Detektieren der detektierbaren Bereiche 117b. Wie in 4 gezeigt, gibt der Kurbelwellenwinkelsensor 117 eine Serie von Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signalen POS ab, von denen jedes jeweils bei jedem Kurbelwellenwinkel von 10° ansteigt, wobei der obere Totpunkt jedes Zylinders als ein Anfangspunkt gesetzt ist.
Hier werden die Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signale POS so gesetzt, dass Signale vor dem oberen Totpunkt jedes Zylinders an den spezifischen Drehpositionen von 60° und 70° verschwinden. In anderen Worten werden zwei aufeinanderfolgende Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signale POS nicht bei den jeweiligen Kurbelwellenwinkeln von 180° abgegeben, welche einer Taktphasendifferenz zwischen den Zylindern im Motor 101 korrespondieren würden.
Im übrigen ist es möglich, einen Kurbelwellen-Winkelsensor zu verwenden, der alle Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signale POS ohne das Verschwinden von Signalen individuell abgibt, und auch die Kurbelwellenwinkel-Referenzsignale für die jeweiligen Taktphasendifferenzen.
Wie 3 zeigt, umfasst der Zylinder diskriminierende Sensor 133: Eine Signalplatte 133a, die auf der Auslassnockenwelle 110 koaxial abgestützt ist; detektierbare Bereiche 133b, die zu detektieren sind und an der Signalplatte 133a an Positionen angeordnet sind, die voneinander jeweils in 90° Intervallen beabstandet sind, auf eine Weise, gemäß der die Anzahlen an detektierbaren Bereichen jeweiliger Positionen untereinander unterschiedlich sind; und ein Sensorelement 133c zum Detektieren der detektierbaren Bereiche 133b. Wie in 4 gezeigt, gibt der Zylinder diskriminierende Sensor 133 jeweils ein einen Zylinder diskriminierendes Signal ab, das durch Impulse die Nummer des Zylinders innerhalb der vier Zylinder anzeigt, in welchem sich der Kolben gerade an der Referenzkolbenposition befindet, und zwar jeweils bei Kurbelwellenwinkeln von 180°, was mit der Taktphasendifferenz zwischen den Zylindern korrespondiert.
Darüber hinaus umfasst gemäß 3 der Nockenwinkelsensor 132: Eine Signalplatte 132a, die auf der Einlassnockenwelle 134 koaxial abgestützt ist, acht detektierbare Bereiche 132b, die zu detektieren und auf der Signalplatte 132a in gleichen Winkelintervallen von jeweils 45° angeordnet sind; und ein Sensorelement 132c zum Abtasten der detektierbaren Bereiche 132b. Gemäß 4 gibt der Nockenwinkelsensor 132 Nockenwinkelsignale ab, die zum Detektieren der Phase der Einlassnockenwelle 134 jeweils bei einem Wellenwinkel von 90° zu verwenden sind.
Es ist anzumerken, dass die jeweiligen detektierbaren Bereiche 117b, 113b und 132b, auch direkt an den oben erwähnten Wellen ausgebildet sein könnten.
Weiterhin ist die Zündfolge bei dieser Ausführungsform wie folgt:
Nummer 1 Zylinder > Nummer 3 Zylinder > Nummer 4 Zylinder > Nummer 2 Zylinder (1 – 3 – 4 – 2).
Die Motorsteuereinheit 114 detektiert das Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signal POS, das an einer Position von 50° vor dem oberen Totpunkt abgegeben wird, basierend auf einer Änderung in dem Zyklus des Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signals POS. Dann löscht die Motorsteuereinheit 114 einen Wert eines Zählers CRACNT 1, welcher Wert jedes Mal hochgezählt wird, wenn drei Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signale POS eingegeben sind, und zwar an einer Position von 50° vor dem oberen Totpunkt.
Ferner löscht die Motorsteuereinheit 114 einen Wert eines Zählers CRACNT 2, welcher Wert jedes Mal hochgezählt wird, wenn drei Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signale POS eingegeben sind, und zwar jedes Mal, wenn der Wert des Zählers CRACNT 1 "4" erreicht.
Dann zählt die Motorsteuereinheit 114 die Frequenz der Generierung der Zylinder diskriminierenden Signale über eine Zeitperiode, die mit dem Löschen des Zählers CRACNT 2 beginnt, und bei dessen nächster Löschung endet, und diskriminiert so den Zylinder, der als nächstes den oberen Totpunkt im Kompressionstakt erreicht, basierend auf den Zählerdaten, um den Zylinderdiskriminationswert CTYLCNT basierend auf dem Diskriminierungsresultat zu aktualisieren.
Wenn beispielsweise während der Zeitperiode ab dem Löschen des Zählers CRACNT 2 bis zu dessen nächster Löschung für drei der Zylinder Diskriminierungssignale abgegeben sind, wird der Schluss gezogen, dass der Zylinder, der als nächstes den Kompressionstotpunkt erreicht, der Zylinder Nummer 4 ist, so dass dann der Zylinderdiskriminierungswert CTYLCNT von "3" auf "4" umgeschaltet wird, bei einem Timing, bei dem der Zähler CRACNT 2 gelöscht wird.
Die Motorsteuereinheit 114 spezifiziert den Zylinder, in welchem die Brennstoffeinspritzung oder die Zündung ausgeführt wird, basierend auf dem Zylinderdiskriminierungswert CTYLCNT.
Weiterhin detektiert die Motorsteuereinheit 114 Phasenwinkel FA1 und FA2, bis zwei der Nockenwinkelsignale abgegeben sind nach dem Timing des Löschens des Zählers CRACNT 2, und war durch Zählen der Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signale POS und durch die Zeitmessung.
Dann beschafft die Motorsteuereinheit 114 die tatsächliche Drehphase der Einlassnockenwelle 134 basierend auf dem neuesten detektierten Phasenwinkel FA, um ein Feedback zum Mechanismus 113 zum Variieren des Ventiltimings durchzuführen, so dass die tatsächliche Drehphase sich einer Soll-Drehphase nähert.
Da bei der vorbeschriebenen Ausführungsform das Nockenwinkelsignal jeweils bei einem Kurbelwellenwinkel von 90° abgegeben wird, wird der Detektionswert der Rotationsphase jeweils bei dem Kurbelwellenwinkel von 90° aktualisiert, der die Hälfte der Taktphasendifferenz zwischen benachbarten Zylindern ist. Demzufolge ist es möglich, zu verhindern, dass ein Aktualisierungszyklus für die Drehphase in dem Niedrigdrehzahlbereich verlängert wird, wie während einer Leerlaufbetriebszeit, was andernfalls in einer Verschlechterung der Genauigkeit der Drehphasensteuerung resultieren würde.
Übrigens sind in der oben beschriebenen Ausführungsform auf der Signalplatte 132a des Nockenwinkelsensors 132 acht detektierbare Bereiche 132b, die zu detektieren sind, in gleichwinkligen Intervallen angeordnet. Jedoch können auch detektierbare Bereiche 132b mit gleichen Intervallen angeordnet sein in einer Anzahl, die die eine Zahl n (n ≥ 2) multipliziert mit der Anzahl der Zylinder (= 4) ist. Wenn zum Abtasten beispielsweise zwölf oder sechzehn detektierbare Bereiche in gleichen Intervallen vorgesehen sind, lässt sich der Aktualisierungszyklus weiter verkürzen.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung in einem Sechszylinder-V-Motor angewandt ist.
5 zeigt Konfigurationen des Nockenwinkelsensors 132, des Zylinder diskriminierenden Sensors 133 und des Kurbelwinkelsensors 117 bei der zweiten Ausführungsform.
Der in 5 gezeigte Sechszylinder-V-Motor weist in jeder der linken und rechten Zylinderbänke drei Zylinder auf. In einer linken Bank L sind eine Auslassnockenwelle 110L und eine Einlassnockenwelle 134L vorgesehen, während in einer rechten Bank R eine Auslassnockenwelle 110R und eine Einlassnockenwelle 134R vorgesehen sind.
Der Mechanismus 113 zum Variieren des Ventiltimings ist für jede Einlassnockenwelle 134L und Einlassnockenwelle 134R vorgesehen, ferner sind auch Nockenwinkelsensoren 132L und 132R jeweils für die Einlassnockenwelle 134L und die Einlassnockenwelle 134R vorgesehen.
Die Auslassnockenwellen 110L und 110R sind so angeordnet, dass sie relativ zur Kurbelwelle 120 mit einer vorgeschriebenen Winkelversetzung rotieren. Die Auslassnockenwellen sind jeweils mit einem Zylinder diskriminierenden Sensor 133L und 133R versehen.
Der Kurbelwellenwinkel-Sensor 117 gibt die Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signale POS in der form von Pulssignalen ab, deren jedes jeweils bei einem Kurbelwellenwinkel-Inkrement von 10° ansteigt. Jedoch sind die Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signale POS so gesetzt, dass an den Drehpositionen von 60° und 70° vor dem oberen Totpunkt jedes Zylinders (s. 6 und 7) gerade keine Signale POS abgegeben werden.
In dem Sechszylinder-V-Motor der vorliegenden Ausführungsform erscheinen jeweils bei einem Kurbelwellenwinkel von 120° zwei aufeinanderfolgende Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signale POS, da die Taktphasendifferenz zwischen benachbarten Zylindern auf 120° gesetzt ist.
Jeder der Zylinder diskriminierenden Sensoren 133L und 133R gibt das Zylinderdiskriminationssignal bei jedem Nockenwellendrehwinkel von 120° ab, so dass die Zylinderdiskriminierung ausgeführt werden kann bei jedem Kurbelwellenwinkel von 240°, was mit der Taktphasendifferenz unter den drei Zylindern korrespondiert, die in jeder Bank enthalten sind (s. 6).
Spezifischer generiert jeder der Zylinder diskriminierenden Sensoren 133L und 133R die Pulssignale als eine Reihe bestehend aus: Einem Pulssignal → ein Pulssignal → zwei Pulssignale, und zwar jeweils bei einem Nockenwellendrehwinkel-Inkrement von 120°. Hier sind die zum Detektieren bestimmten detektierbaren Bereiche 133b so gesetzt, dass zwei zusätzliche Pulssignale auftreten, während einer Zwischenzeitperiode zwischen dem Timing, sobald ein Pulssignal auftritt, und dem Timing, wenn später die zwei Pulssignale bei 120° nach dem Timing des Auftretens eines Pulssignals generiert werden.
Weiterhin sind die Zylinder diskriminierenden Sensoren 133L und 133R so gesetzt, dass die Phasen der Pulsgenerierungszyklen jeweils bei 120° voneinander um einen halben Zyklus abweichen.
Folglich ist es möglich, jedes einzelne Pulssignal zu diskriminieren, das erscheint und abgegeben wird an jedem der 120° Intervalle, da eines von jeweils einem Pulssignal abgegeben jeweils bei 120° synchronisiert ist mit den zwei zusätzlichen Pulssignalen, die abgegeben werden von dem den anderen Zylinder diskriminierenden Sensor 133, und durch Auswerten dieser Synchronisierung.
Darüber hinaus ist jeder der Nockenwinkelsensoren 132L und 132R mit sechs detektierbaren Bereichen 132b versehen, die in äquivalenten Intervallen jeweils von 60° der Nockenwelle detektiert werden, und welche mit einem Kurbelwellenwinkel von 120° korrespondieren. Die Nockenwellensensoren detektieren zum Abgeben des Nockenwinkelsignals jeweils sechs detektierbare Bereiche 132b (s. 7).
Dann wird jeder der Winkel FAL und FAR zwischen der Referenz-Kurbelwellenwinkel-Position jeweils beim Kurbelwellenwinkel von 120°, der detektiert wird basierend auf der Position, bei welcher das Einheits-Kurbelwellenwinkel-Signal POS nicht abgegeben wird oder ausbleibt, und dem Nockenwinkelsignal, das von jedem der Nockenwinkelsensoren 132L und 132R jeweils beim Kurbelwellenwinkel von 120° abgegeben wird, in jeder Bank gemessen, so dass die Drehphase der Einlassnockenwelle in jeder Bank jeweils für den Kurbelwellenwinkel 120° detektiert wird.
Es ist demzufolge möglich, zu verhindern, dass in dem Niedrigdrehzahlbereich, wie in dem Leerlaufbetriebsbereich der Zyklus des Aktualisierens des Detektionswerts der Drehphase exzessiv verlängert wird, was in einer signifikanten Verschlechterung der Genauigkeit der Drehphasensteuerung resultieren würde.
Übrigens ist in der vorbeschriebenen Ausführungsform des Sechs-Zylinder-V-Motors die Konfiguration so, dass die zum Detektieren vorgesehenen sechs detektierbaren Bereiche an gleichen Intervallen jeweils von 60° der Nockenwelle angeordnet sind, um ein Nockenwin kelsignal jeweils bei 60° der Nockenwellendrehung abzugeben. Jedoch kann die Konfiguration auch so gewählt werden, dass die detektierbaren Bereiche mit gleichen Intervallen in einer Anzahl angeordnet sind, die eine ganze Zahl n (n ≥ 2) multipliziert mit der Anzahl der Zylinder (= 3) ist, so dass z.B. auch neun oder zwölf detektierbare Bereiche zum Abtasten in gleichen Intervallen angeordnet sein könnten.
Weiterhin werden im Fall eines Sechszylinder-Reihenmotors zwölf detektierbare Bereiche zum Abtasten auf einer Signalplatte einer Nockenwelle in gleichen Intervallen angeordnet, und wird ein Detektionssignal von jedem zum Abtasten vorgesehenen detektierbaren Bereich als ein Nockenwinkelsignal abgegeben, so dass ein Detektionswert einer Drehphase jeweils bei 60° aktualisiert werden kann, was die Hälfte von 120° ist, was äquivalent mit der Taktphasendifferenz zwischen den Zylindern wäre.
Im übrigen ist der Verbrennungskraftmotor, bei welchem die vorliegende Erfindung verwendet wird, nicht beschränkt auf den Vierzylinder-Reihenmotor oder den Sechszylinder-V-Motor.
Die gesamten Inhalte der JP-Patentanmeldung 2006-076245, eingereicht am 17.03.2005, deren Priorität hier beansprucht wird, werden hiermit durch Rückbeziehung inkorporiert.
Obwohl nur ausgewählte Ausführungsformen zum Illustrieren der vorliegenden Erfindung angeführt wurden, liegt es für Fachleute auf diesem Gebiet auf der Hand, dass aufgrund der Offenbarung unterschiedliche Abänderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu sprengen, wie er in den anhängenden Patentansprüchen definiert ist.
Weiterhin hat die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur illustrative Zwecke, und keinesfalls den Zweck einer Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die anhängigen Ansprüche definiert ist, und deren Äquivalente.

Claims

Nockenwinkel-Detektionsapparat zum Detektieren einer Drehposition einer Nockenwelle in einem Verbrennungskraftmotor, mit: einem Drehglied (132a), das integral mit der Nockenwelle (134) rotiert; detektierbaren Bereichen (132b) zum Detektieren, die an dem Drehglied (132a) angeordnet sind; und einem Sensor (132b), der die detektierbaren Bereiche (132b) abtastet, um ein Nockenwinkelsignal abzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierbaren Bereiche (132b) auf dem Drehglied (132a) in gleichwinkligen Intervallen angeordnet sind, und die Anzahl der detektierbaren Bereiche eine ganze Zahl n (n ≥ 2) multipliziert mit der Anzahl von Zylindern ist, deren jeder zumindest ein durch die Nockenwlle (134) angetriebenes Motorventil (105) aufweist.
Apparat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierbaren Bereiche (132b) auf dem Drehglied (132a) mit gleichwinkeligen Intervallen durch die Anzahlen angeordnet sind, welche der ganzen Zahl zwei multipliziert mit der Anzahl der Zylinder ist, die jeweils ein durch die Nockenwelle (134) angetriebenes Motorventil (105) aufweisen.
Nockenphasen-Detektionsapparat für einen Verbrennungskraftmotor (101), der mit einem Mechanismus (113) zum Variieren des Ventiltimings ausgestattet ist, welcher eine Drehphase einer Nockenwelle (134) relativ zu einer Kurbelwelle (120) verändert, um das Ventiltiming eines Motorventils (105) zu variieren, mit: einem Nockenwinkeldetektor (132), der ein Nockenwinkelsignal abgibt, das eine Drehposition der Nockenwelle (134) anzeigt; einem Kurbelwellenwinkel-Detektor (117, 114) der eine Drehposition der Kurbelwelle (120) detektiert zur Abgabe eines Referenzwinkelsignals bei jedem Kurbelwellenwinkel-Inkrement korrespondierend mit einer Taktphasendifferenz zwischen Zylindern des Verbrennungskraftmotors; und einer messenden Sektion (114), die eine Phasendifferenz (FA1, FA2) zwischen jedem der Nockenwinkelsignale und jedem der Referenzwinkelsignale misst, wobei der Apparat dadurch gekennzeichnet ist, dass der Nockenwinkeldetektor (132) konfiguriert ist zum Darbieten detektierbarer Bereiche (132b), die abzutasten sind, an einem Drehglied (132a), das sich in Zuordnung zu der Nockenwelle (134) dreht, wobei die detektierbaren Bereiche in gleichwinkeligen Intervallen in einer Anzahl angeordnet sind, die eine ganze Zahl n (n ≥ 2) multipliziert mit einer Anzahl an Zylindern ist, von denen jeder ein durch die Nockenwelle (134) angetriebenes Motorventil (105) aufweist, wobei die detektierbaren Bereiche (132b) zum Abgeben des Nockenwinkelsignals durch einen Sensor (132c) detektierbar sind.
Apparat gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die messende Sektion (114) die Phasendifferenz (FA1, FA2) zwischen jedem der Nockenwinkelsignale und demjenigen der Referenzwinkelsignale misst, das als Letztes gerade vor jedem der Nockenwinkelsignale abgegeben wird.
Apparat gemäß Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Abgabeposition, wie angezeigt durch das Nockenwinkelsignal, innerhalb eines Winkelbereichs verändert, der definiert ist zwischen dem jeweiligen des Referenzwinkelsignals.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierbaren Bereiche (132b) auf dem Drehglied (132a) in gleichwinkeligen Intervallen in einer Anzahl angeordnet sind, die sich aus der ganzen Zahl zwei multipliziert mit der Anzahl der Zylinder ergibt, deren jeder das durch die Nockenwelle (134) angetriebene Motorventil (105) aufweist.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin vorgesehen ist: eine Steuersektion (114), die ein Feedback-Steuersignal für den Mechanismus (113) zum Variieren des Ventiltimings verarbeitet basierend auf der Phasendifferenz (FA1, FA2), wie von der messenden Sektion (114) gemessen, um das verarbeitete Feedback-Steuersignal abzugeben.
Apparat gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, weiterhin gekennzeichnet durch: eine Zylinderdiskriminierungs-Signal-Abgabevorrichtung (133), die während des Abgebens von jedem der Referenzwinkelsignale Zylinderdiskriminierungssignale unterschiedlicher Anzahlen abgibt, unter einer derartigen Kondition, dass die zweimalige Umdrehung der Nockenwelle (120) einen Zyklus bildet; einen Zähler (114), der die Generierungsfrequenz der Zylinderdiskriminierungssignale zählt, während jedes der Referenzwinkelsignale abgegeben wird; und eine Zylinder diskriminierende Sektion, welche einen Zylinder diskriminiert, in welchem beim Abgabetiming des jeweiligen Referenzwinkelsignals eine vorbestimmte Kolbenposition erreicht ist, basierend auf einem durch den Zähler (114) gezählten Wert.
Apparat gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungskraftmotor (101) eine erste Nockenwelle (134) aufweist, die ein Einlassventil (105) treibt, und eine zweite Nockenwelle (110), die ein Auslassventil (107) treibt, dass der Mechanismus (113) zum Variieren des Ventiltimings und der Nockenwinkeldetektor (132) an der ersten Nockenwelle (134) angeordnet sind; und dass die Zylinderdiskriminierungs-Signal-Abgabevorrichtung (133) zum Abgeben der Zylinderdiskriminierungssignale eine Drehposition der zweiten Nockenwelle (110) detektiert.
Verfahren zum Detektieren einer Nockenphase in einem Verbrennungskraftmotor (101), der mit einem Mechanismus (113) zum Variieren des Ventiltimings ausgestattet ist, welcher eine Drehphase einer Nockenwelle (134) relativ zu einer Kurbelwelle (120) verändert, um das Ventiltiming eines Motorventils zu variieren, umfassend folgende Schritte: Abgeben eines Nockenwinkelsignals, das eine Drehposition der Nockenwelle (134) anzeigt; Detektieren einer Drehposition der Nockenwelle (120) zum Abgeben eines Referenzwinkelsignals bei jedem Kurbelwellenwinkel, der mit einer Taktphasendifferenz zwischen Zylindern in dem Verbrennungskraftmotor (101) korrespondiert; und Messen einer Phasendifferenz (FA1, FA2) zwischen dem Nockenwinkelsignal und dem Referenzwinkelsignal, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass bei dem Schritt des Abgebens des Nockenwinkelsignals die Nockenwinkelsignale in einer Anzahl pro einer Umdrehung der Nockenwelle (134) abgegeben werden, die sich aus einer ganzen Zahl n (n ≥ 2) multipliziert mit einer Anzahl an Zylindern ergibt, deren jeder das durch die Nockenwelle (134) angetriebene Motorventil (105) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Messens der Phasendifferenz (FA1, FA2) eine Phasendifferenz (FA1, FA2) zwischen jedem der Nockenwinkelsignale und demjenigen der Referenzwinkelsignale gemessen wird, das als letzteres gerade vor dem Nockenwinkelsignal abgegeben worden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt des Abgebens des Nockenwinkelsignals unter Ansprechen auf eine Änderung der Drehphase der Nockenwelle (134), das Abgabetiming des Nockenwinkelsignals innerhalb eines winkelbezogenen Bereichs geändert wird, der definiert ist zwischen jedem der Referenzwinkelsignale.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schritt der Abgabe des Nockenwinkelsignals die Nockenwinkelsignale pro einer Umdrehung der Nockenwelle (134) in einer Anzahl abgegeben werden, die zweimal der Anzahl der Zylinder entspricht, die das durch die Nockenwelle (134) angetriebene Motorventil (105) aufweisen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, weiterhin gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: Ausführen einer Berechnung eines Feedback-Steuersignals für den Mechanismus (13) zum Variieren des Ventiltimings basierend auf der gemessenen Phasendifferenz.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, weiterhin gekennzeichnet durch folgende Schritte: Abgeben von Zylinderdiskriminierungssignalen in unterschiedlichen Anzahlen während der Abgabe jedes der Referenzwinkelsignale unter einer Kondition derart, dass zwei Umdrehungen der Nockenwelle (120) einen Zyklus bilden; Zählen der Generierungsfrequenz der Zylinderdiskriminierungssignale während der Abgabe jedes von dem Referenzwinkelsignal; und Diskriminieren eines Zylinders, der bei dem Abgabetiming jedes von dem Referenzwinkelsignal eine vorbestimmte Kolbenposition einnimmt, basierend auf dem gezählten Wert.