DE102006012437B4

DE102006012437B4 - Steuerungsgerät für elektrisch variablen Ventilbetätigungsmechanismus

Info

Publication number: DE102006012437B4
Application number: DE102006012437A
Authority: DE
Inventors: Zenichiro Toyota Mashiki; Haruyuki Kariya Urushihata
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2026-03-18
Also published as: US20060207531A1; DE102006012437A1; US7270094B2; JP2006257995A

Abstract

System zur Steuerung eines Startens einer Verbrennungskraftmaschine, mit
einer Nockenwelle der Kraftmaschine zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils (61) und/oder eines Auslassventils (62) der Kraftmaschine,
einem elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus (20),
einer Energiequelle (40),
einer Startvorrichtung (30) der Kraftmaschine, und
einem Steuerungsgerät (10) für den elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus (20),
wobei der elektrische variable Ventilbetätigungsmechanismus durch eine von der Energiequelle (40) zugeführte Elektrizität betätigt wird, wobei die Energiequelle ebenso der Startvorrichtung (30) Elektrizität zuführt, und der elektrische variable Ventilbetätigungsmechanismus eingerichtet ist, die Drehphase der Nockenwelle in Bezug auf die Drehphase einer Kurbelwelle zu ändern, um dadurch eine Ventilzeitsteuerung des Einlassventils (61) und/oder des Auslassventils (62) der Kraftmaschine einzustellen, wobei während eines Vorgangs zum Starten der Kraftmaschine die Startvorrichtung betätigt wird und das Steuerungsgerät den elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus steuert, wobei
das Steuerungsgerät eingerichtet ist,
eine Spannung (Va) der Energiequelle während des Vorgangs zum Starten der...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Steuerung eines Startens einer Verbrennungskraftmaschine.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-150397 ist beispielsweise ein elektrischer variabler Ventilbetätigungsmechanismus offenbart, der die Ventilbetätigung eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils in einer Verbrennungskraftmaschine einstellt. Der Mechanismus verwendet einen elektrischen Motor als Antriebsquelle. Ein derartiger elektrischer variabler Ventilbetätigungsmechanismus beseitigt normalerweise die Zeitdauer, während der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil bei dem Kraftmaschinenstartvorgang beide offen sind, oder eine Ventilüberschneidung (valve overlap), wodurch eine Rückströmung von Abgas, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen wird, in die Verbrennungskammer oder in die Einlassöffnung begrenzt wird.
In jüngster Zeit ist zur Verbesserung der Verbrennungsleistungsfähigkeit während des Kraftmaschinenstartvorgangs eine Konfiguration eingeführt werden, bei der an Stelle einer vollständigen Beseitigung der Ventilüberschneidung die Öffnungszeitsteuerung des Einlassventils ein wenig vorgerückt bzw. beschleunigt wird, um die Ventilüberschneidung während des Kraftmaschinenstartvorgangs zu steuern.
Wie es in 6 gezeigt ist, teilt sich ein elektrischer Motor 22 eines elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus 2, wie er vorstehend beschrieben ist, eine Batterie 40 (Energiequelle) mit einem Anlassermotor 32 eines Anlassers 30 (Startvorrichtung) und einer elektronischen Steuerungseinheit 1. Bezugszeichen 34 stellt einen Zündschalter dar. Folglich muss, wenn die Ventilüberschneidung während des Kraftmaschinenstartvorgangs gesteuert wird, Elektrizität von der Batterie 40 selbstverständlich einem elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus zugeführt werden. Die Zufuhr von Elektrizität von der Energiequelle 40 zu dem elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus 2 während des Kraftmaschinenstartvorgangs hat jedoch eine unzureichende Versorgung von Elektrizität für den Anlasser 30 zur Folge, was die Antriebskraft des Anlassers 30 verringern kann. Das heißt, in diesem Fall besteht, obwohl ein Vorteil bezüglich einer verbesserten Verbrennungsleistungsfähigkeit erreicht wird, indem die Ventilüberschneidung während des Kraftmaschinenstartvorgangs gesteuert wird, ein Nachteil dahingehend, dass die Zufuhr von Elektrizität zu dem elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus 2 die Antriebskraft des Anlassers 30 verringert und dass die Startleistungsfähigkeit der Kraftmaschine verringert wird. Wenn ein derartiger Nachteil, der auf die verringerte Startleistungsfähigkeit bezogen ist, den Vorteil der verbesserten Verbrennungsleistungsfähigkeit überwiegt, kann die Aktivierung des Mechanismus 2 die Startleistungsfähigkeit der Kraftmaschine vermindern.
In der DE 197 36 137 C1 ist ein Verfahren zum leistungsminimalen Starten eines mit elektromagnetisch ansteuerbaren Einlass- und Auslassventilen ausgerüsteten Verbrennungsmotors beschrieben. Nach einem Steuern aller Auslassventile in ihre Schließstellung und einem Steuern wenigstens eines Einlassventils jedes Brennraumes in seine Öffnungsstellung anschließend wird der Verbrennungsmotor mit Hilfe eines elektrischen Startermotors auf eine Startdrehzahl angeschleppt. Nachfolgend wird in den Normalbetrieb des Verbrennungsmotors übergegangen.
In der DE 198 51 214 C1 ist ein Verfahren zum Betrieb der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Im Betrieb des Aktors ist entweder der Öffnermagnet oder der Schließmagnet eines Aktors mit Betriebsstrom derart versorgt, dass mindestens ein Gaswechselventil eines Zylinders der Brennkraftmaschine betätigt wird. Beim Startvorgang der Brennkraftmaschine wird die Anzahl der mit Betriebsstrom versorgten Aktoren in Abhängigkeit der momentanen Kapazität der zur Spannungsversorgung der elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs dienenden Batterie vorgegeben, so dass beim Startvorgang der Brennkraftmaschine eine vorgegebene Anzahl an Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine betätigt wird.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Steuerung eines Startens einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, das es ermöglicht, eine Kraftmaschine in einer stabilen Art und Weise zu starten.
Diese Aufgabe wird durch ein System zur Steuerung eines Startens einer Verbrennungskraftmaschine gemäß Patentanspruch 1 oder Patentanspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung besser ersichtlich, die die Prinzipien der Erfindung beispielhaft veranschaulichen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung kann zusammen mit zugehörigen Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit der beigefügten Zeichnung verstanden werden. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild, das eine elektrische Konfiguration eines Steuerungsgeräts für einen elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus und Peripherievorrichtungen veranschaulicht,
2 ein Flussdiagramm, das eine Steuerungsprozedur zeigt, die durch das Steuerungsgerät, das in 1 gezeigt ist, ausgeführt wird,
3 ein Zeitablaufdiagramm, das Änderungen in einer Batteriespannung über der Zeit zeigt,
4 ein Flussdiagramm, das einer Steuerungsprozedur gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
5 ein Zeitablaufdiagramm, das Änderungen in einer Batteriespannung über der Zeit zeigt, und
6 ein Blockschaltbild, das eine elektrische Konfiguration eines Steuerungsgeräts für einen elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gemäß dem Stand der Technik und Peripherievorrichtungen zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Steuerungsgerät für einen elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein elektrischer variabler Ventilbetätigungsmechanismus beispielhaft durch einen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 gezeigt, der eine Öffnungs- und Schließzeitsteuerung eines Einlassventils 61 einer Verbrennungskraftmaschine einstellt, wie es in 1 gezeigt ist.
In 1 sind eine elektronische Steuerungseinheit 10, die als ein Steuerungsgerät für einen elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung fungiert, der elektrische variable Ventilsteuerungsmechanismus 20, ein Anlasser 30 (eine Startvorrichtung) und eine Batterie 40 (eine Energiequelle) veranschaulicht. Ein Bleiakkumulator, dessen maximale Spannung 14V ist, wird als die Batterie 40 verwendet.
Der Anlasser 30 umfasst einen Anlassermotor 32. Während des Kraftmaschinenstartvorgangs empfängt der Anlasser 30 Elektrizität von der Batterie 40, um eine Antriebskraft zu erzeugen, um eine Kurbelwelle zu drehen, die eine Ausgabewelle der Kraftmaschine ist. Wenn ein Fahrer versucht, die Kraftmaschine zu starten, schaltet der Fahrer einen Zündschalter 34 ein, der in der Nähe des Sitzes des Fahrers bereitgestellt ist, so dass Elektrizität von der Batterie 40 zu dem Anlasser 30 zugeführt wird.
Die elektronische Steuerungseinheit 10, die eine Steuerungseinrichtung oder ein Computer ist, wird durch Elektrizität aktiviert, die durch die Batterie 40 zugeführt wird, und steuert verschiedene Vorrichtungen, wie beispielsweise den elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20, auf der Grundlage von Signalen, die den Kraftmaschinenbetriebszustand angeben, der von verschiedenen Sensoren 50 gesendet wird. Die elektronische Steuerungseinheit 10 weist in sich eine Batteriespannungsvergleichseinrichtung 12 auf, wie es in 1 gezeigt ist. Auf der Grundlage eines Spannungssignals von einer Spannungserfassungseinrichtung 42 vergleicht die Batteriespannungsvergleichseinrichtung 12 eine Spannung Va der Batterie während des Kraftmaschinenstartvorgangs mit einem Schwellenwert Ve. Dann sendet die Spannungsvergleichseinrichtung 12 entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs entweder ein Betätigungserlaubnissignal oder ein Betätigungsverhinderungssignal zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20.
Der elektrische variable Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 umfasst einen elektrischen Motor 22, der durch Elektrizität angetrieben wird, die durch die Batterie 40 zugeführt wird, und einen Schalter 24. In Reaktion auf ein Ansteuerungssignal, das von der elektronischen Steuerungseinheit 10 während des Kraftmaschinenstartvorgangs gesendet wird, setzt der elektrische Motor 22 die Drehphase einer Einlassnockenwelle 61 in Bezug auf die Drehphase der Kurbelwelle vor oder zurück bzw. beschleunigt oder verzögert sie, wodurch die Öffnungs- und Schließzeitsteuerung des Einlassventils 61 vorgerückt bzw. beschleunigt oder zurückgesetzt bzw. verzögert wird. Der Schalter 24 empfängt eines des Betätigungserlaubnissignals oder des Betätigungsverhinderungssignals von der elektronischen Steuerungseinheit 10 und schaltet zwischen einem Zustand zur Zufuhr von Elektrizität von der Batterie 40 zu dem elektrischen Motor 22 und einem Zustand zum Stoppen der Zufuhr von Elektrizität. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn der Kraftmaschinenstartvorgang initiiert wird, ein Betätigungserlaubnissignal zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 in einem Anfangszustand gesendet. Wenn das Betätigungsverhinderungssignal von der elektronischen Steuerungseinheit 10 zu dem Schalter 24 gesendet wird, das heißt, wenn die Zufuhr von Elektrizität von der Batterie 40 zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 gestoppt wird, hält ein Sperrmechanismus 25 des Mechanismus 20 die Öffnungs- und Schließzeitsteuerung des Einlassventils bei einer Zeitsteuerung aufrecht, die die Ventilüberschneidung minimiert, während der die Einlass- und Auslassventile 61, 62 beide offen sind.
Nachstehend ist eine Prozedur zur Bestimmung, ob eine Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus (VVT) 20 während des Kraftmaschinenstartvorgangs fortgesetzt wird oder die Betätigung des Mechanismus 20 verhindert wird, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm gemäß 2 beschrieben. Eine Abfolge von Verarbeitungen in dem Flussdiagramm wird bei vorbestimmten Zeitintervallen während des Kraftmaschinenstartvorgangs durch die elektronische Steuerungseinheit 10 wiederholt ausgeführt, das heißt während einer Zeitdauer, ab wann der Kraftmaschinenstartvorgang initiiert wird bis wann die vollständige Verbrennung gestartet wird und eine Betätigung des Anlassers 30 gestoppt ist.
In der in 2 gezeigten Prozedur wird bestimmt (Schritt 100), ob die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus (VVT) 20 gestattet ist. In dem Anfangszustand wird ein Betätigungserlaubnissignal zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 gesendet, wenn der Kraftmaschinenstartvorgang initiiert wird. Das heißt, der Schalter 24 wird eingeschaltet und Elektrizität wird von der Batterie 40 zu dem elektrischen Motor 22 zugeführt. Somit ist das Ergebnis gemäß Schritt 100 bei dem Anfangsvorgang immer JA, und die Verarbeitung schreitet zu Schritt 110 voran. Von der nächsten Ausführung der Steuerung an wird der Betätigungszustand der elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 in dem Schritt 100 bestimmt.
Wenn durch die Bestimmung gemäß Schritt 100 bestimmt wird, dass die Betätigung gestattet ist (JA in Schritt 100), wird bestimmt (Schritt 110), ob die derzeitige Spannung Va der Batterie 40 kleiner ist als der vorbestimmte Schwellenwert Ve. Der Schwellenwert Ve ist ein Wert einer Spannung zur Bestimmung, ob eine Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 fortgesetzt wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Schwellenwert Ve eine Betriebssicherstellungsspannung Ve (beispielsweise 8 V), die den normalen Betrieb der elektronischen Steuerungseinheit 10 sicherstellen kann.
Wenn bestimmt wird, dass die Spannung Va der Batterie 40 kleiner als die Betriebssicherstellungsspannung Ve ist (JA in Schritt 110), wird die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 verhindert (Schritt 120). Genauer gesagt sendet die elektronische Steuerungseinheit 10 ein Betätigungsverhinderungssignal zu dem Schalter 24, um den Schalter 24 auszuschalten, was die Zufuhr von Elektrizität von der Batterie 40 zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 stoppt. Nachdem die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 auf diese Art und Weise auf der Grundlage der Tatsache, dass die Spannung Va der Batterie 40 kleiner als der Schwellenwert Ve ist, verhindert ist, wird die Prozedur vorübergehend ausgesetzt. Sobald die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 verhindert ist, wird die Verhinderung der Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 fortgesetzt, bis der Kraftmaschinenstartvorgang abgeschlossen ist.
Demgegenüber wird, wenn bestimmt wird, dass die Spannung Va der Batterie 40 nicht kleiner als die Betriebssicherstellungsspannung Ve (NEIN in Schritt 110), die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 gestattet (Schritt 130). Genauer gesagt sendet die elektronische Steuerungseinheit 10 ein Aktivierungserlaubnissignal zu dem Schalter 24, so dass der Schalter 24 eingeschaltet bleibt, was die Zufuhr von Elektrizität von der Batterie 40 zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 fortsetzt. Nachdem die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 auf diese Art und Weise auf der Grundlage der Tatsache, dass die Spannung Va der Batterie 40 größer oder gleich dem Schwellenwert Ve ist, gestattet ist, wird die Prozedur vorübergehend ausgesetzt.
Nachstehend sind unter Bezugnahme auf 3 Änderungen in der Batteriespannung, die auf einer Steuerung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 beruhen, wie sie vorstehend beschrieben ist, im Vergleich mit dem Stand der Technik beschrieben.
In 3 sind Änderungen in der Spannung der Batterie 40 über der Zeit während des Kraftmaschinenstartvorgangs gezeigt. Eine durchgezogene Linie (a) stellt Änderungen in der Spannung Va der Batterie 40 in einem Zustand dar, bei dem die Spannung Va vor einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs in ausreichendem Maße hoch ist und während des Kraftmaschinenstartvorgangs nicht unter den Schwellenwert Ve fällt. Eine durchgezogene Linie (b) stellt Änderungen in der Spannung Va der Batterie 40 während der Steuerung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einem Zustand dar, bei dem die Spannung Va vor einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs relativ niedrig ist. Eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie (c) stellt Änderungen in der Spannung Va der Batterie 40 während der Steuerung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 gemäß dem Stand der Technik in einem Zustand dar, bei dem die Spannung Va vor einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs relativ niedrig ist.
Wenn dem Anlasser von der Batterie 40 Elektrizität zugeführt wird und der Kraftmaschinenstartvorgang initiiert wird, wird die Spannung Va der Batterie 40 um den Betrag ΔV, wie es in 3 gezeigt ist, aufgrund der Zufuhr von Elektrizität zu Vorrichtungen, wie beispielsweise dem Anlasser 30 und dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20, verringert. Wenn die Spannung Va der Batterie 40 vor einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs in ausreichendem Maße hoch ist, bleibt die Spannung Va höher als der Schwellenwert Ve nach einem Abfall in der vorstehend gezeigten Art und Weise (siehe durchgezogene Linie (a) in 3). Folglich wird dem Anlasser 30 und der elektronischen Steuerungseinheit 10 während einer Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 ausreichend Elektrizität zugeführt. Es kann somit verhindert werden, dass eine Betätigung dieser Vorrichtungen instabil wird.
Demgegenüber fällt, wenn die Spannung Va der Batterie 40 vor einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs niedrig ist, die Spannung Va unter den Schwellenwert Ve aufgrund der Zufuhr von Elektrizität, die bei dem Kraftmaschinenstartvorgang verwendet wird. Gemäß dem Stand der Technik (siehe lang und kurz gestrichelte Linie (c) in 3) wird mit einer Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 in diesem Zustand fortgesetzt. Folglich kann der elektronischen Steuerungseinheit 10 und dem Anlasser 30 eine ausreichende Elektrizität nicht zugeführt werden.
Im Gegensatz dazu wird die Zufuhr von Elektrizität zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 unter der Bedingung gestoppt, dass die Spannung Va der Batterie 400 kleiner als der Schwellenwert Ve gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist (siehe durchgezogene Linie (b) in 3). Somit übertrifft, obwohl die Spannung Va der Batterie 40 zeitweilig unter den Schwellenwert Ve fällt, die Spannung Va den Schwellenwert Ve unmittelbar danach. Dementsprechend wird dem Anlasser 30 und der elektronischen Steuerungseinheit 10 wieder ausreichend Elektrizität zugeführt.
Das vorstehend veranschaulichte Ausführungsbeispiel stellt die nachstehenden Vorteile bereit.

(1) Die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 wird unter der Bedingung verhindert, dass die Spannung Va der Batterie 40 unter die Spannung Ve fällt, was den Betrieb der elektronischen Steuerungseinheit 10 während des Kraftmaschinenstartvorgangs sicherstellt. Folglich wird durch Stoppen der Zufuhr von Elektrizität zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 den Vorrichtungen, wie beispielsweise der elektronischen Steuerungseinheit 10 und dem Anlasser 30, eine große Menge von Elektrizität zugeführt. Somit wird nicht nur der Anlasser 30 betätigt, sondern es ist auch der Betrieb der elektronischen Steuerungseinheit 10 sichergestellt, die durch Elektrizität, die von der Batterie 40 zugeführt wird, betätigt wird. Die Kraftmaschine wird somit stabil gestartet.
(2) Die elektronische Steuerungseinheit 10 verwirklicht eine Begrenzung der Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20, indem die Betätigung des Mechanismus 20 verhindert wird. Folglich wird der Kraftmaschinenstartvorgang durch eine einfache Steuerung stabilisiert.
(3) Wenn die Ventilüberschneidung, während der sowohl das Einlassventil 61 als auch das Auslassventil 62 offen sind, während des Kraftmaschinenstartvorgangs, während dessen die Kraftmaschinengeschwindigkeit niedrig ist, ausgedehnt wird, strömt Abgas, das aus der Verbrennungskammer ausgestoßen worden ist, zurück zu der Verbrennungskammer und zu der Einlassöffnung. Dies verschlechtert die Verbrennungsleistungsfähigkeit. Folglich kann sich, wenn die Betätigung des elektrischen variablen Ventilszeitsteuerungsmechanismus 20 verhindert wird und die Ventilüberschneidung vergrößert wird, die Verbrennungsleistungsfähigkeit verschlechtern. In dieser Beziehung wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Ventilüberschneidung so gehalten, dass sie minimal ist, auch wenn dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 von der Batterie 40 keine Elektrizität zugeführt wird. Als Ergebnis wird auch in einem Fall, bei dem die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 verhindert ist, verhindert, dass sich die Verbrennungsleistungsfähigkeit verschlechtert.

Ein Steuerungsgerät für einen elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass bei einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs vorausgesagt wird, ob die Spannung Va der Batterie 40 unter den Schwellenwert Ve während des Kraftmaschinenstartvorgangs fällt, und dass bestimmt wird, ob der elektrische variable Ventilbetätigungsmechanismus zu betätigen ist (eine Voraussage, ob die Batteriespannung Va unter den Schwellenwert Ve während des Kraftmaschinenstartvorgangs fällt, und eine Bestimmung, ob der elektrische variable Ventilbetätigungsmechanismus zu betätigen ist, werden ausgeführt, wenn der Kraftmaschinenstartvorgang initiiert wird). Das Steuerungsgerät für den elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus weist die gleiche Konfiguration auf wie das gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist. Die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind hauptsächlich nachstehend erörtert.
Wie es in 4 gezeigt ist, wird bestimmt, ob die derzeitige Spannung Va der Batterie 40 bei einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs kleiner als ein Schwellenwert Vp ist, der nachstehend erörtert wird (Schritt 100). Der Schwellenwert Vp ist ein Wert einer Spannung zur Bestimmung, ob der elektrische variable Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 zu betätigen ist, wenn der Kraftmaschinenstartvorgang initiiert wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Schwellenwert Vp erhalten, indem ein Minderungsbetrag ΔV der Spannung Va der Batterie 40, der vorausgesagt wird, aufgrund des Kraftmaschinenstartvorgangs verursacht zu werden, zu der Betriebssicherstellungsspannung Ve für die elektronische Steuerungseinheit 10 addiert wird (Vp = Ve + ΔV), wie es in 5 gezeigt ist.
Wenn bestimmt wird, dass die Spannung Va der Batterie 40 kleiner als der Schwellenwert Vp ist (JA in Schritt 200), wird die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 verhindert und der Kraftmaschinenstartvorgang wird initiiert (Schritt 210). Genauer gesagt sendet die elektronische Steuerungseinheit 10 ein Betätigungsverhinderungssignal an den Schalter 24, um den Schalter 24 auszuschalten, was die Zufuhr von Elektrizität von der Batterie 40 zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 stoppt. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird die Ventilüberschneidung bei dem Minimum gehalten. Nachdem die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 auf diese Art und Weise auf der Grundlage der Tatsache, dass die Spannung Va der Batterie 40 kleiner als der Schwellenwert Vp ist, verhindert ist, wird die Prozedur beendet.
Demgegenüber wird, wenn bestimmt wird, dass die Spannung Va der Batterie 40 nicht kleiner als der Schwellenwert Vp ist (NEIN in Schritt 200), die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 gestattet und der Kraftmaschinenstartvorgang wird initiiert (Schritt 220). Genauer gesagt sendet die elektronische Steuerungseinheit 10 ein Betätigungserlaubnissignal an den Schalter 24, um den Schalter 24 einzuschalten, was Elektrizität von der Batterie 40 zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 zuführt. Nachdem die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 auf diese Art und Weise auf der Grundlage der Tatsache, dass die Spannung Va der Batterie 40 größer oder gleich dem Schwellenwert Vp ist, gestattet ist, wird die Prozedur beendet.
Änderungen in der Batteriespannung in Bezug auf eine Steuerung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20, wie er vorstehend beschrieben ist, sind nachstehend unter Bezugnahme auf 5 im Vergleich mit dem Stand der Technik beschrieben.
Wie in 3 sind in 5 Änderungen in der Spannung der Batterie 40 über der Zeit während des Kraftmaschinenstartvorgangs gezeigt. In 5 zeigen eine durchgezogene Linie (d) und eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie (e) jeweils Änderungen in der Spannung Va der Batterie 40 über der Zeit in einem Fall, bei dem die Spannung Va vor einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs relativ niedrig ist. Wie die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie (c) gemäß 3 stellt die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie (e) gemäß 5 Änderungen in der Spannung Va der Batterie 40 während der Steuerung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 gemäß dem Stand der Technik dar. Demgegenüber stellt die durchgezogene Linie (d) gemäß 5 Änderungen in der Spannung Va der Batterie 40 während der Steuerung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dar.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die Spannung Va der Batterie 40 bei einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs kleiner als der Schwellenwert Vp (Vp = Ve + ΔV) ist, die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 im Voraus verhindert. Folglich fällt, wie es in 5 gezeigt ist, auch wenn die Spannung Va der Batterie 40 aufgrund des Kraftmaschinenstartvorgangs verringert ist, die Spannung Va der Batterie 40 nicht unter den Schwellenwert Ve während des Kraftmaschinenstartvorgangs.
Das Steuerungsgerät für einen elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gemäß dem vorstehend veranschaulichten Ausführungsbeispiel stellt die nachstehenden Vorteile bereit.

(1) Die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 wird unter der Bedingung verhindert, dass die Spannung Va der Batterie 40 bei einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs kleiner als der Schwellenwert Vp ist, der erhalten wird, indem ein Verminderungsbetrag ΔV der Spannung Va der Batterie 40, der vorausgesagt wird, aufgrund des Kraftmaschinenstartvorgangs verursacht zu werden, zu der Spannung Ve addiert wird, die den Betrieb der elektronischen Steuerungseinheit 10 sicherstellt. Folglich wird durch ein Stoppen der Zufuhr von Elektrizität zu dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20, bevor der Kraftmaschinenstartvorgang tatsächlich initiiert wird, eine große Elektrizitätsmenge zu Vorrichtungen, wie beispielsweise dem Anlasser 30 und der elektronischen Steuerungseinheit 10, zugeführt. Somit wird nicht nur der Anlasser 30 betätigt, sondern es ist auch der Betrieb der elektronischen Steuerungseinheit 10, die durch Elektrizität betätigt wird, die von der Energiequelle zugeführt wird, sichergestellt. Somit wird die Kraftmaschine stabil gestartet.

Die vorstehend veranschaulichten Ausführungsbeispiele können wie nachstehend darstellt modifiziert werden.
Der gesteuerte Gegenstand des Steuerungsgeräts für einen elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf den elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 begrenzt, der die Öffnungs- und Schließzeitsteuerung des Einlassventils 61 einstellt. Beispielsweise kann der gesteuerte Gegenstand ein elektrischer variabler Ventilzeitsteuerungsmechanismus sein, der die Öffnungs- und Schließzeitsteuerung sowohl des Einlassventils 61 als auch des Auslassventils 62 der Verbrennungskraftmaschine einstellt, oder ein elektrischer variabler Ventilhubmechanismus sein, der den Hub des Einlassventils 61 einer Verbrennungskraftmaschine einstellt. Kurz gesagt kann der gesteuerte Gegenstand ein beliebiger Typ eines elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus sein, solange er durch Elektrizität von einer gemeinsamen Energiequelle, die mit der Startvorrichtung der Verbrennungskraftmaschine geteilt wird, betätigt wird und die Betätigung zumindest eines des Einlassventils 61 und des Auslassventils 62 der Kraftmaschine einstellt.
Das Verfahren zum Begrenzen der Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Verfahren begrenzt, bei denen die Betätigung des Mechanismus verhindert wird. Beispielsweise kann die Betätigung begrenzt werden, indem die Elektrizität, die dem Mechanismus zugeführt wird, verringert wird, wenn die Batteriespannung Va unter den Schwellenwert Ve während des Kraftmaschinenstartvorgangs fällt. Alternativ hierzu kann die Betätigung begrenzt werden, indem die Elektrizität, die dem Mechanismus zugeführt wird, im Voraus verringert wird, wenn die Batteriespannung Va kleiner als der Schwellenwert Vp bei einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs ist. Kurz gesagt können die veranschaulichten Ausführungsbeispiel modifiziert werden, solange, wenn die Spannung Va der Batterie 40 auf einem derartigen Pegel liegt, dass ein normaler Betrieb der elektronischen Steuerungseinheit 10 und des Anlasser 30 nicht garantiert werden kann, die Elektrizität, die dem elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 zugeführt wird, verringert wird, so dass die Elektrizität, die dem Anlasser 30 und der elektronischen Steuerungseinheit 10 zugeführt wird, vergrößert wird.
Der Schwellenwert ist nicht auf die Spannungswerte Ve oder Vp begrenzt, die in den veranschaulichten Ausführungsbeispielen gezeigt sind. Beispielsweise kann der Schwellenwert ein Spannungswert Vs (Vs < Ve) sein, der das Minimum darstellt, das für eine Betätigung des Anlassers 30 (der Startvorrichtung) erforderlich ist. Auch in diesem Fall kann allermindestens der Kraftmaschinenstartvorgang ausgeführt werden. Es kann ebenso konfiguriert werden, dass, auch wenn die Spannung Va der Batterie 40 niedrig ist, die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 nicht verhindert wird, solange die Spannung Va über der minimalen Spannung Vs, die für eine Betätigung des Anlassers 30 erforderlich ist, bleibt. In diesem Fall kann, auch wenn die Spannung Va der Batterie 40 während des Kraftmaschinenstartvorgangs relativ niedrig ist, der elektrische variable Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 betätigt werden, um die Startleistungsfähigkeit zu verbessern, während der Anlasser 30 in einer zuverlässigen Art und Weise betätigt wird. Der Schwellenwert Vp, der bei einer Initiierung des Kraftmaschinenstartvorgangs verwendet wird, kann durch einen Wert Vq ersetzt werden, der auf der Grundlage des Schwellenwerts Vs erhalten wird (Vq = Vs + ΔV). Kurz gesagt kann der Schwellenwert auf einen beliebigen Spannungswert, der den Betrieb der Startvorrichtung sicherstellt, auf der Grundlage der Elektrizität geändert werden, die durch Vorrichtungen, wie beispielsweise die elektronische Steuerungseinheit 10, den elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 20 und den Anlasser 30, verbraucht wird.
Ein elektrischer variabler Ventilzeitsteuerungsmechanismus und ein Anlasser werden durch eine Elektrizität betätigt, die von einer gemeinsamen Batterie zugeführt wird. Während eines Kraftmaschinenstartvorgangs wird der Anlasser betätigt und eine elektronische Steuerungseinheit steuert den elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus. Die elektronische Steuerungseinheit begrenzt die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus unter der Bedingung, dass während des Kraftmaschinenstartvorgangs der Spannungswert der Batterie unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt, der den Betrieb des Anlassers verschlechtert. Als Ergebnis wird die Kraftmaschine in einer stabilen Art und Weise gestartet.

Claims

System zur Steuerung eines Startens einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Nockenwelle der Kraftmaschine zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils (61) und/oder eines Auslassventils (62) der Kraftmaschine, einem elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus (20), einer Energiequelle (40), einer Startvorrichtung (30) der Kraftmaschine, und einem Steuerungsgerät (10) für den elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus (20), wobei der elektrische variable Ventilbetätigungsmechanismus durch eine von der Energiequelle (40) zugeführte Elektrizität betätigt wird, wobei die Energiequelle ebenso der Startvorrichtung (30) Elektrizität zuführt, und der elektrische variable Ventilbetätigungsmechanismus eingerichtet ist, die Drehphase der Nockenwelle in Bezug auf die Drehphase einer Kurbelwelle zu ändern, um dadurch eine Ventilzeitsteuerung des Einlassventils (61) und/oder des Auslassventils (62) der Kraftmaschine einzustellen, wobei während eines Vorgangs zum Starten der Kraftmaschine die Startvorrichtung betätigt wird und das Steuerungsgerät den elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus steuert, wobei das Steuerungsgerät eingerichtet ist, eine Spannung (Va) der Energiequelle während des Vorgangs zum Starten der Kraftmaschine zu bestimmen, die bestimmte Spannung der Energiequelle und einen vorbestimmten Schwellenwert (Ve) zu vergleichen (S110), wobei der Schwellenwert einen Wert darstellt, unterhalb dessen der Betrieb der Startvorrichtung verschlechtert ist, und in dem Fall, dass die Spannung der Energiequelle unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt, ein Betätigungsverhinderungssignal zu dem elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus zur Verhinderung der Betätigung des elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus zu senden (S120).
System nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert (Ve) ein Spannungswert ist, der das zur Betätigung der Startvorrichtung erforderliche Minimum ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert (Ve) ein Spannungswert ist, der einen Betrieb einer Vorrichtung sicherstellen kann, die durch eine von der Energiequelle zugeführte Elektrizität betätigt wird.
System nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsgerät durch eine von der Energiequelle zugeführte Elektrizität betätigt wird und der Schwellenwert ein Spannungswert ist, der einen Betrieb des Steuerungsgeräts sicherstellen kann.
System zur Steuerung eines Startens einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Nockenwelle der Kraftmaschine zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils (61) und/oder eines Auslassventils (62) der Kraftmaschine, einem elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus, einer Energiequelle, einer Startvorrichtung der Kraftmaschine, und einem Steuerungsgerät für den elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus, wobei der elektrische variable Ventilbetätigungsmechanismus durch eine von der Energiequelle zugeführte Elektrizität betätigt wird, wobei die Energiequelle ebenso der Startvorrichtung Elektrizität zuführt, und der elektrische variable Ventilbetätigungsmechanismus eingerichtet ist, die Drehphase der Nockenwelle in Bezug auf die Drehphase einer Kurbelwelle zu ändern, um dadurch eine Ventilzeitsteuerung des Einlassventils (61) und/oder des Auslassventils (62) der Kraftmaschine einzustellen, wobei während eines Vorgangs zum Starten der Kraftmaschine die Startvorrichtung betätigt wird und das Steuerungsgerät den elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus steuert, wobei das Steuerungsgerät eingerichtet ist, eine Spannung der Energiequelle während des Vorgangs zum Starten der Kraftmaschine zu bestimmen, die bestimmte Spannung der Energiequelle und einen vorbestimmten Schwellenwert (Vp) zu vergleichen (S200), wobei der Schwellenwert einen Wert darstellt, unterhalb dessen vorausgesagt wird, dass der Spannungswert auf einen Pegel verringert ist, der den Betrieb der Startvorrichtung während des Vorgangs zum Starten der Kraftmaschine verschlechtert, und in dem Fall, dass die Spannung der Energiequelle unterhalb des vorbestimmten Schwellenwerts liegt, ein Betätigungsverhinderungssignal zu dem elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus zur Verhinderung der Betätigung des elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus zu senden (S210).
System nach Anspruch 5, wobei der Schwellenwert erhalten wird, indem ein Minderungsbetrag (ΔV) der Spannung der Energiequelle, der vorausgesagt wird, aufgrund des Kraftmaschinenstartvorgangs verursacht zu werden, zu einem vorbestimmten Spannungswert addiert wird, der einen Betrieb der Startvorrichtung verschlechtert.
System nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Spannungswert ein Spannungswert ist, der das zur Betätigung der Startvorrichtung erforderliche Minimum ist.
System nach Anspruch 6, wobei der vorbestimmte Spannungswert ein Spannungswert ist, der einen Betrieb einer Vorrichtung sicherstellen kann, die durch eine von der Energiequelle zugeführte Elektrizität betätigt wird.
System nach Anspruch 6, wobei das Steuerungsgerät durch eine von der Energiequelle zugeführte Elektrizität betätigt wird und dass der vorbestimmte Spannungswert ein Spannungswert ist, der einen Betrieb des Steuerungsgeräts sicherstellen kann.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Steuerungsgerät die Betätigung des elektrisch variablen Ventilbetätigungsmechanismus verhindert, um die Betätigung des elektrisch variablen Ventilbetätigungsmechanismus zu begrenzen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Steuerungsgerät eine dem elektrischen variablen Ventilbetätigungsmechanismus zugeführte Elektrizität verringert oder stoppt, um die Betätigung des elektrischen variablen Ventilzeitbetätigungsmechanismus zu begrenzen.
System nach Anspruch 11, wobei der elektrische variable Ventilbetätigungsmechanismus ein variabler Ventilzeitsteuerungsmechanismus ist, der eine Ventilzeitsteuerung des Einlassventils und/oder des Auslassventils einstellt, wobei, wenn keine Elektrizität von der Energiequelle empfangen wird, der variable Ventilzeitsteuerungsmechanismus eine Ventilüberschneidung, während der sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil offen sind, auf einer kürzesten Ventilüberschneidung hält.