DE102007000008B4

DE102007000008B4 - Steuersystem und Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007000008B4
Application number: DE102007000008A
Authority: DE
Inventors: Naohide Fuwa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2027-01-13
Also published as: JP2007187062A; US20070157896A1; DE102007000008A1; JP4207961B2; US7597074B2

Abstract

Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (100), wobei die Brennkraftmaschine folgendes aufweist: eine Vielzahl von Reihen (A, B); eine Vielzahl variabler Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B), die für die jeweiligen Reihen (A, B) vorgesehen sind, um Betriebskenngrößen von Einlassventilen zu ändern; und eine Steuervorrichtung (200), die die Vielzahl der variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B) steuert, wobei die Steuervorrichtung (200) die Vielzahl der variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B) durch Integrieren einer Vielzahl von Steuerinformationen steuert, die den jeweiligen variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B) entsprechen, und wobei dann, wenn zumindest eine der Vielzahl der Steuerinformationen unbekannt wird, die Steuervorrichtung (200) die Steuerinformation mit Bezug auf den variablen Ventilbetätigungsmechanismus (126A; 126B) für die Reihe (A; B) lernt, die die unbekannte Steuerinformation betrifft, und die Steuerung des variablen Ventilbetätigungsmechanismus (126A; 126B) für die verbleibenden Reihen (A; B) unter Verwendung der entsprechenden Steuerinformationen fortsetzt, die den verbleibenden Reihen entsprechen, wobei jeder der variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A,...

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem zum Steuern einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 und insbesondere ein Verbrennungsmotorsteuersystem zum Steuern einer Vielzahl von variablen Ventilbetätigungsmechanismen, die für eine Vielzahl von Reihen des Verbrennungsmotors vorgesehen sind, um Betriebskenngrößen der Einlass- oder Auslassventile zu ändern.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Ein Steuersystem, das sich auf die Erfindung bezieht, für eine Brennkraftmaschine, die mit einem variablen Ventilbetätigungsmechanismus ausgestattet ist, ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nummer 2003-41977 beschrieben. Der variable Ventilbetätigungsmechanismus hat ein Stellglied, das die Dauer jedes Einlassventils verändert, die der Zeitdauer entspricht, während der das Einlassventil offen ist. Das in der vorstehend angegebenen Offenlegungsschrift beschriebene Steuersystem lernt die Position des Maximalhubendes des Stellglieds (das die längste Dauer des Einlassventils bereitstellt) und des Minimalhubendes (das die kürzeste Dauer bereitstellt), um den variablen Ventilbetätigungsmechanismus mit einer hohen Genauigkeit zu steuern.
Wenn Bedingungen, die den Betrieb des variablen Ventilbetätigungsmechanismus gestatten, für das erste Mal erfüllt sind, nachdem ein Zündschalter eingeschaltet wird, lernt beispielsweise das Steuersystem, das vorstehend beschrieben ist, die Position des Maximalhubendes des Stellglieds entsprechend der längsten Dauer und die Position des Minimalhubendes entsprechen der kürzesten Dauer. Das Steuersystem betreibt dann den Verbrennungsmotor, während es die Dauer unter Bezugnahme auf die somit gelernten Positionen variiert.
Außerdem können die gelernten Werte der Positionen des Maximalhubendes und des Minimalhubendes auf Grund von beispielsweise einer elektrischen Störung gelöscht oder entfernt werden. In diesem Fall kann die Betriebsposition (die absolute Position) des variablen Ventilbetätigungsmechanismus nicht erfasst werden, bis die Referenzpositionen erneut gelernt sind. In dem Fall eines Verbrennungsmotors der V-Bauart, der zwei Zylinderbänke hat, kann ein gelernter Wert oder können Werte, die mit dem variablen Ventilbetätigungsmechanismus für nur eine der zwei Zylinderbänke verknüpft sind, entfernt werden. Jedoch verbleibt die Problematik, wie die Referenzpositionen ohne Beeinträchtigen des Betriebs der Fahrt des Fahrzeugs oder des Verbrennungsmotors erneut zu lernen ist.
Im Stand der Technik nach US 2004/0261738 A ist eine Versagensschutzsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine offenbart, bei der die Funktion von Mechanismen zur Verstellung der Ventilzeit erfasst wird. Wird eine Fehlfunktion erfasst, wird der effektive Öffnungsgrad beurteilt. Auf der Grundlage dieser Beurteilung wird der Mechanismus entsprechend so gesteuert, dass die Funktion der Brennkraftmaschine gewährleistet bleibt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem die Referenzpositionen des Ventilbetätigungsmechanismus ohne Beeinträchtigen des Betriebs des Fahrzeugs oder des Verbrennungsmotors erlernt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit der Kombination der Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein Steuersystem und ein Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine zur Verfügung, die den Einfluss des gelernten Werts oder der Werte, die mit einem variablen Ventilbetätigungsmechanismus verknüpft sind, auf den Betrieb des Fahrzeugs oder des Verbrennungsmotors verringert.
Ein erster Gesichtspunkt der Erfindung stellt ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine zur Verfügung, die eine Vielzahl von Zylinderbänken, eine Vielzahl von variablen Ventilbetätigungsmechanismen, die für die jeweiligen Reihen vorgesehen sind, zum Ändern der Betriebskenngrößen der variablen Ventile (beispielsweise von Einlassventilen oder Auslassventilen) und eine Steuervorrichtung aufweist, die die variablen Ventilbetätigungsmechanismen steuert. Die Steuervorrichtung steuert die variablen Ventilbetätigungsmechanismen durch Integrieren einer Vielzahl von Steuerinformationen die den jeweiligen variablen Ventilbetätigungsmechanismen zugeordnet sind, und in dem Fall, dass eine der Vielzahl der Steuerinformationen unbekannt wird, lernt die Steuervorrichtung die Steuerinformation mit Bezug auf den variablen Ventilbetätigungsmechanismus für die Zylinderbank, bei der die unbekannte Steuerinformation vorliegt, und setzt die Steuerung des variablen Ventilbetätigungsmechanismus für die andere Zylinderbank oder die anderen Zylinderbänke unter Verwendung der entsprechenden Steuerinformation der anderen jeweiligen variablen Ventilbetätigungsmechanismen fort.
Fernen kann jeder der variablen Ventilbetätigungsmechanismen ein Stellglied, das ein Antriebselement bewegt, um den Hub von jedem der Einlassventile der entsprechenden Reihe zu bestimmen, und einen Sensor aufweisen, der eine Änderung einer relativen Position des Antriebselements des Stellglieds erfasst. Die Steuerinformation umfasst eine Absolutposition des Antriebselements, die durch Addieren der Änderung der relativen Position zu einer Referenzposition gemäß einer Abgabe des Sensors berechnet wird. In dem Fall, dass die absolute Position, die mit Bezug auf eine erste Zylinderbank der Vielzahl der Zylinderbänke berechnet wird, unbekannt wird, stellt die Steuervorrichtung vorläufig die absolute Position auf einen Wert einer ersten Betriebsgrenze des Antriebselements ein, die den geringsten Hub des Einlassventils vorsieht, betreibt das Stellglied, um den Hub graduell zu vergrößern, bis das Antriebselement eine zweite Betriebsgrenze erreicht, die den größten Hub des Einlassventils vorsieht, und lernt eine erste Referenzposition als absolute Position, wenn das Antriebselement die zweite Betriebsgrenze erreicht, und verursacht die Steuervorrichtung, dass das Stellglied das Antriebselement für eine andere Zylinderbank der Vielzahl der Zylinderbänke, bei der die absolute Position bekannt ist, so betreibt, dass das Antriebselement sich innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zwischen den ersten und zweiten Betriebsgrenzen gemäß der Bewegung des Antriebselements für die erste Reihe bewegt.
Ferner kann jeder der variablen Ventilbetätigungsmechanismen einen variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismus aufweisen, der die Öffnungszeitabstimmung jedes Einlassventils vorstellen oder nachstellen kann. Die Steuervorrichtung verursacht, dass die variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismen für die ersten und zweiten Reihen die Öffnungszeitabstimmung auf einer vorgegebenen mittleren Position während eines Betriebs zum Lernen der ersten Referenzposition hält.
Ferner kann jeder der variablen Ventilbetätigungsmechanismen das Antriebselement bewegen, um den Hub als den maximalen Hubbetrag von jedem der Einlassventile zu vergrößern und die Dauer des Kurbelwinkels zu vergrößern, bei der das Einlassventil offen ist.
Gemäß dem vorstehend angegebenen Gesichtspunkt der Erfindung hat auch dann, wenn ein gelernter Wert oder gelernte Werte, die mit dem variablen Ventilbetätigungsmechanismus entsprechend einer der zwei oder mehreren Zylinderbänken gelöscht wird/werden, der Verlust des gelernten Werts (der gelernten Werte) eine minimale Wirkung auf den Betrieb des Fahrzeugs oder des Verbrennungsmotors.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorstehend genannten und/oder weitere Aufgaben, Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erkennbarer, in denen erkennbare Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente darzustellen, und wobei:
1 eine Ansicht ist, die den Aufbau eines Verbrennungsmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 eine Grafik ist, die einige Beispiele der Beziehung zwischen dem Hubbetrag der Ventile und dem Kurbelwinkel angibt, die durch einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus gebildet wird;
3 eine Vorderansicht eines VVL-Mechanismus ist, der den Hub und die Dauer eines Einlassventils steuert;
4 eine perspektivische Ansicht ist, die einen Teil des VVL-Mechanismus zeigt;
5 eine Querschnittsansicht ist, die ein Stellglied zeigt, das eine Antriebswelle des VVL-Mechanismus in deren axialer Richtung bewegt;
6 ein erstes Betriebswellenformdiagramm ist, das zum Erklären des Neulernens verwendet wird, das durchgeführt wird, nachdem ein gelernter Wert oder gelernte Werte des variablen Ventilbetätigungsmechanismus gelöscht ist/sind;
7A und 7B ein Satz von Ablaufdiagrammen sind, die einen Neulernprozess darstellen, der durch eine Steuervorrichtung zum Neulernen der Position des Maximalhubendes eines Antriebselements ausgeführt wird, das durch ein Stellglied betrieben wird;
8 ein zweites Betriebswellenformdiagramm ist, das zum Erklären eines Prozesses zum Lernen des mechanischen Unterendes des Antriebselements verwendet wird; und
9A und 9B ein Satz von Ablaufdiagrammen sind, die einen Prozess zum Lernen der Position des Minimalhubendes des Antriebselements darstellen, das durch das Stellglied betrieben wird.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die gleichen oder entsprechenden Bauteile, Elemente oder Abschnitte zu identifizieren, deren Erklärung nicht wiederholt werden wird.
1 zeigt einen Verbrennungsmotor 100, der durch ein Steuersystem gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung gesteuert wird. Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Steuervorrichtung 200 konfiguriert, um Programme, die später beschrieben sind, auszuführen, um das Steuersystem für die Brennkraftmaschine gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung bereitzustellen.
Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 100 wird Luft in den Verbrennungsmotor 100 durch einen Luftreiniger 102 eingeleitet oder gesaugt. Ein Drosselventil 104 ist zum Steuern der Menge der Einlassluft vorgesehen, die in den Verbrennungsmotor 100 gesaugt wird. Das Drosselelement 104 kann ein elektrisch gesteuertes Drosselventil sein, das durch einen Drosselmotor 312 betrieben wird.
Der Verbrennungsmotor 100 kann ein Verbrennungsmotor der V-Bauart sein, der zwei Reihen bzw. Zylinderbänken A, B aufweist. In der folgenden Beschreibung werden die Bezugszeichen, die den Elementen oder Bauteilen A zugeordnet sind, durch A gefolgt, und werden diejenigen Elemente oder Bauteile der Reihe B durch B gefolgt.
Die Luft, die durch das Drosselventil 104 tritt, wird in zwei Richtungen gerichtet, so dass sie in die zwei Reihen, A, B gesaugt wird. Die Luft wird dann mit dem Kraftstoff in Einlassanschlüssen gemischt, die gerade vor den Zylinder (Brennkammern) 106A, 106B mit Sicht in die Richtung der Strömung der Einlassluft gelegen sind. Der Kraftstoff wird aus Injektoren 108A, 108B in die Einlassanschlüsse der Reihen A, B jeweils eingespritzt.
Der Kraftstoff wird in dem Einlasstakt eingespritzt. Jedoch ist die Zeitabstimmung der Kraftstoffeinspritzung nicht auf den Einlasstakt beschränkt. Während der Verbrennungsmotor 100 dieses Ausführungsbeispiels mit den Injektoren 108A, 108B versehen ist, die für die Anschlusseinspritzung geeignet sind, kann die Erfindung auf einen Direkteinspritzverbrennungsmotor angewendet werden, der mit Injektoren versehen ist, die Einspritzlöcher haben, die zu den Brennkammern 106A, 106B jeweils offen sind. Die Erfindung kann ebenso auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, der mit Injektoren versehen ist, die für eine Anschlusseinspritzung geeignet sind, und mit Injektoren versehen sind, die für eine Direkteinspritzung geeignet sind.
Zündkerzen sind mit Zündspulen 110a, 110b verbunden und sind zu den Brennkammern in den Zylindern 106a, 106b frei gelegt. Das Luftkraftstoffgemisch in den Zylindern 106a, 106b wird durch die Zündkerzen gezündet. Ströme des verbrannten Luftkraftstoffgemischs, oder Abgas, werden mit Dreiwegekatalysatoren 112a, 112b gereinigt und vereinigen sich dann zu einem einzelnen Strom. Der Abgasstrom wird ferner mit einem Dreiwegekatalysator 112 gereinigt und wird dann aus dem Fahrzeug ausgestoßen. Die Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs in den Zylindern 106a, 106b verursacht, dass Kolben 114a, 114b nach unten geschoben werden, um dadurch die Kurbelwelle zu drehen. Ein paar Einlassventile 118a und ein paar Auslassventile 120a sind an einem oberen Abschnitt des Zylinders 106a vorgesehen. In 1 ist nur eines der Einlassventile 118a und eines der Auslassventile 120a dargestellt. Die Menge der Luft, die in den Zylinder 106a gesaugt wird, und die Zeitabstimmung der Lufteinleitung werden durch die Einlassventile 118a gesteuert. Die Menge des Abgases, das aus dem Zylinder 106a ausgestoßen wird, und die Zeitabstimmung des Ausstoßes werden durch die Auslassventile 120a gesteuert. Die Einlassventile 118a werden durch einen Nocken (in 1 nicht gezeigt) angetrieben oder betätigt, der an einer Nockenwelle 130a vorgesehen ist. Die Auslassventile 120a werden durch eine Nocken (in 1 nicht gezeigt) angetrieben oder betätigt, der an einer Nockenwelle 129a vorgesehen ist.
Ein Paar Einlassventile 118b und ein Paar Auslassventile 120b sind an einem oberen Abschnitt des Zylinders 106b vorgesehen. In 1 ist nur eines der Einlassventile 118b und nur eines der Auslassventile 120b dargestellt. Die Menge der Einlassluft, die in den Zylinder 106B gesaugt wird, und die Zeitabstimmung der Lufteinleitung werden durch die Einlassventile 118b gesteuert. Die Menge des Abgases, das aus dem Zylinder 106B ausgestoßen wird, und die Zeitabstimmung des Ausstoßes werden durch die Auslassventile 120b gesteuert. Die Einlassventile 118b werden durch einen Nocken (in 1 nicht gezeigt) angetrieben oder betätigt, der an einer Nockenwelle 130b vorgesehen ist. Die Auslassventile 120b werden durch einen Nocken (in 1 nicht gezeigt) angetrieben oder betätigt, der an einer Nockenwelle 129b vorgesehen ist.
Die Zeitabstimmung des Öffnen und des Schließens, der Hub und die Dauer für jedes Einlassventil 118a, 118b werden jeweils durch VVTL-Mechanismen (Mechanismen mit variabler Ventilzeitabstimmung und variablem Hub) 126a, 126b gesteuert. Die Zeitabstimmung des Öffnens und Schließens er Auslassventile 120a, 120b kann durch jeweilige VVT-Mechanismen (Mechanismen mit variabler Ventilzeitabstimmung) gesteuert werden oder die Zeitabstimmung des Öffnens und Schließens, der Hub und die Dauer der Auslassventile 120a, 120b kann durch jeweilige VVTL-Mechanismen gesteuert werden.
Jeder der VVTL-Mechanismen 126a, 126b ist eine Kombination eines VVT-Mechanismus (Mechanismus mit variabler Ventilzeitabstimmung) zum Steuern der Zeitabstimmung des Öffnens und des Schließens der Einlassventile und eines VVL-Mechanismus (Mechanismus mit variablem Ventilhub) zum Steuern des Hubs und der Dauer der Einlassventile. Der VVL-Mechanismus kann eines von dem Hub und der Dauer steuern. In diesem Ausführungsbeispiel drehen die VVT-Mechansimen die Nocken auf eine gesteuerte Weise zum Steuern der Zeitabstimmung des Öffnens und des Schließens der Einlassventile 118a, 118b. Es ist jedoch verständlich, dass das Verfahren zum Steuern der Zeitabstimmung des Öffnens und Schließens der Ventile nicht auf dieses Verfahren beschränkt ist. Der VVT-Mechanismus kann eine von den Technologien einsetzen, die herkömmlicher Weise verwendet werden, und daher wird die detaillierte Beschreibung des VVT-Mechanismus hierin nicht angegeben. Der VVL-Mechanismus wird später beschrieben.
Die Steuervorrichtung 200 steuert die Drosselöffnung θth, die Zündzeitabstimmung, die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung und die Kraftstoffeinspritzmenge jeder Reihe A, B und die Betriebsbedingungen (die Zeitabstimmungen zum öffnen und Schließen, den Hub, die Dauer usw.) der Einlassventile, um den Verbrennungsmotor 100 auf den gewünschten Betriebszustand zu bringen. Die Steuervorrichtung 200 empfängt Signale von Nockenwinkelsensoren 300a, 300b, einem Kurbelwinkelsensor 302, Klopfsensoren 304a, 304b, einem Drosselpositionssensor 306, einem Zündschalter 308 und einem Beschleunigerhubsensor 314.
Die Nockenwinkelsensoren 300a, 300b erzeugen Signale, die die Positionen der Nocken an den Nockenwellen 103a, 103b angeben. Der Kurbelwinkelsensor 302, erzeugt ein Signal, das die Drehzahl der Kurbelwelle (oder die Verbrennungsmotordrehzahl (U/min)) und den Winkel der Drehung der Kurbelwelle angibt. Die Klopfsensoren 304a, 304b erzeugen Signale, die die Intensität oder Größe von Schwingungen des Verbrennungsmotors 100 angeben. Der Drosselpositionssensor 306 erzeugt ein Signal, das die Drosselöffnung θth angibt. Der Zündschalter 308 erzeugt ein Signal, das angibt, dass der Zündschalter in einem Einschaltzustand ist, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs den Zündschalter 308 einschaltet. Der Beschleunigerhubsensor 314 erzeugt ein Signal, das eine Beschleunigerpedalposition oder eine Pedalauslenkung Acc angibt, die den Betrag darstellt, mit dem Beschleunigerpedal durch den Fahrer niedergedrückt wird.
Die Steuervorrichtung 200 steuert den Verbrennungsmotor 100 auf der Grundlage der Signale, die von den vorstehend erwähnten Sensoren empfangen werden, sowie Kennfeldern und Programmen, die in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert sind.
Die Steuervorrichtung 200 weist eine Steuerung 202A der Reihe A, die den VVL-Mechanismus 126a für die Reihe A als Reaktion auf die Sensorsignale steuert, die mit der Reihe A verknüpft sind, eine Steuerung 202B der Reihe B, die den VVL-Mechanismus 126B für die Reihe B als Reaktion auf die Sensorsignale steuert, die mit der Reihe B verknüpft sind, und eine Verbrennungsmotorsteuerung 201 auf, die eine Steuerung, die Reihen A und B gemeinsam ist, als Reaktion auf die Sensorsignale durchführt, die mit beiden Reihen A und B verknüpft sind.
2 stellt einige Beispiele der Beziehung zwischen dem Hubbetrag jedes Ventils und dem Kurbelwinkel dar, die durch die variablen Ventilbetätigungsmechanismen gebildet werden kann (beispielsweise die VVTL-Mechanismen). Die folgende Beschreibung, die sich auf 2 bis 5 bezieht, betrifft sowohl die Reihe A als auch die Reihe B, und daher wird der Buchstabe A oder B dem Bezugszeichen für jedes Bauteil oder Element nicht zugeordnet, die in diesen Figuren gezeigt sind.
Unter Bezugnahme auf 2 öffnet und schließt das Auslassventil beim Auslasstakt und öffnet und schließt sich das Einlassventil beim Einlasstakt. In 2 zeigt eine Wellenform EX an, wie sich der Hubbetrag des Auslassventils mit Bezug auf den Kurbelwinkel ändert, und zeigen Wellenformen IN1–IN3, IN2A einige Beispiele an, die jeweils anzeigen, wie der Hubbetrag des Einlassventils sich mit Bezug auf den Kurbelwinkel ändert.
Der VVT-Mechanismus ändert die Zeitabstimmung des Öffnens und Schließens des Einlassventils zwischen den Wellenformen IN1–IN3. Unter der Annahme, dass die Wellenform IN3 das am weitesten nachgestellte Einlassöffnen- und Schließen darstellt, wird der Vorstellbetrag hinsichtlich des Kurbelwinkels mit Bezug auf den Spitzenwert der Wellenform IN3 definiert, wie durch einen Fall FR in 2 angedeutet ist.
In 2 bezeichnet OT den oberen Totpunkt des fraglichen Kolbens und bezeichnet UT den untern Totpunkt des Kolbens. Die Zeitdauer einschließlich des oberen Totpunkts (OT) und dessen Umgebung, in der sowohl das Auslassventil als auch das Einlassventil offen sind, wird „Ventilüberschneidung” genannt. Der VVT-Mechanismus kann die Zeitdauer „Ventilüberschneidung” einstellen. Wenn sich die Überschneidungszeitdauer vergrößert, wird eine erhöhte Menge Frischluft in den Verbrennungsmotor eingeleitet, was die Verbrennungsmotorabgabe oder -leistung während einer hohen Drehzahl verbessert, aber kann Abgas in den Zylinder (die Brennkammer) während der niedrigen Drehzahl zurück eingeführt werden, was eine unstabile Verbrennung verursachen würde.
Die Dauer und der Hub des Einlassventils können innerhalb eines vorgegebenen Bereichs variiert werden. Der „Hub” bedeutet den Betrag des Hubs jeden Ventils, der dem Spitzenwert der Wellenform entspricht, die Änderungen des Hubbetrags des Ventils zeigt. Wie genauer in 2 beschrieben ist, kann der Hub zwischen dem maximalen Hub, der durch die Wellenform IN2 vorgesehen wird, und dem minimalen Hub, der durch die Wellenform IN2A vorgesehen wird variiert werden. Der Kurbelwinkel, über den das Einlassventil offen ist (insbesondere der Kurbelwinkel zwischen einem Punkt, bei dem das Einlassventil sich öffnet, und einem Punkt, bei dem das Einlassventil sich schließt), wird die „Dauer” genannt. Wie in 2 gezeigt ist, sieht die Wellenform IN2 die längste Dauer vor und sieht die Wellenform IN2A die kürzeste Dauer vor. Die Dauer kann nämlich zwischen der längsten Dauer, die durch die Wellenform IN2 vorgesehen wird, und der kürzesten Dauer, die durch die Wellenform IN2A vorgesehen wird variiert werden.
3 ist eine Vorderansicht des VVL-Mechanismus 400, der den Hub und die Dauer der Einlassventile steuert.
Unter Bezugnahme auf 3 weist der VVL-Mechanismus 400 eine Antriebswelle 410, die sich in eine Richtung erstreckt (insbesondere die Richtung, die senkrecht zu der Ebene von 3 ist), ein Stützrohr 420, das die äußere Umfangsfläche der Antriebswelle 410 abdeckt, und einen Eingangshebel 430 sowie zwei Oszillationsnocken 440 für jeden Zylinder auf. Der Eingangshebel 430 und die Oszillationsnocken 440 sind in die axiale Richtung der Antriebswelle 410 an der äußeren Umfangsfläche des Stützrohrs 420 angeordnet. Ein Stellglied zum linearen Bewegen der Antriebswelle 410 ist mit dem entfernten Ende der Antriebswelle 410 verbunden.
Bei dem VVL-Mechanismus 400 ist ein Eingangshebel 430 angeordnet, so dass er zu einem Nocken 122 weist, der für jeden Zylinder vorgesehen ist, und sind zwei Oszillationsnocken 440 an den entgegen gesetzten Seiten des Eingangshebels 430 in Verbindung mit einem Paar Einlassventilen 118 angeordnet, die für jeden Zylinder vorgesehen sind.
Das Stützrohr 420 hat eine hohle zylindrische Gestalt und ist parallel zu der Nockenwelle 130 angeordnet. Das Stützrohr 420 ist mit dem Zylinderkopf fixiert, so dass es sich nicht dreht oder in die axiale Richtung bewegt.
Die Antriebswelle 410 ist in das Stützrohr 420 so eingesetzt, dass die Antriebswelle 410 in deren axiale Richtung gleitfähig bzw. verschiebbar ist. Der Eingangshebel 430 und die zwei Oszillationsnocken 440 sind an der äußeren Umfangsfläche des Stützrohrs 420 vorgesehen, so dass der Hebel und die Nocken 430, 440 um die Achse der Antriebswelle 410 oszillieren oder sich schwenken können, aber werden davor zurück gehalten, sich in die axiale Richtung zu bewegen.
Der Eingangshebel 430 hat ein Paar Hebelabschnitte 432, die von der äußeren Umfangsfläche 420 weg stehen, und einen Rollenabschnitt 434, der drehbar mit den entfernten Enden der Hebelabschnitte 230 verbunden ist. Der Eingangshebel 430 ist so positioniert, dass der Rollenabschnitt 434 an den Nocken 122 läuft oder diesen berührt.
Jeder der Oszillationshebel 440 hat einen im Wesentlichen dreieckigen Nasenabschnitt 442, der von der äußeren Umfangsfläche des Stützrohrs 420 vorsteht. Der Nasenabschnitt 442 ist an einer Seite mit einer Nockenfläche 444 ausgebildet, die in eine konkave Fläche gekrümmt ist. Eine Rolle, die drehbar an einem Kipphebel 128 angebracht ist, wird gegen die Nockenfläche 444 unter der Vorspannkraft einer Ventilfeder gepresst, die an dem entsprechenden Einlassventil 118 vorgesehen ist.
Der Eingangshebel 430 und die Oszillationsnocken 440 sind so angeordnet, dass sie als eine Einheit um die Achse der Antriebswelle 410 oszillieren. Wenn sich die Nockenwelle 130 dreht, oszilliert daher der Eingangshebel 430, während er an den Nocken 122 läuft, und oszillieren die Oszillationsnocken 440 ebenso gemäß der Bewegung des Eingangshebels 430. Die Bewegungen der Oszillationsnocken 440 werden dann auf die Einlassventile 118 über die Kipphebel 128 übertragen, so dass sich die Einlassventile 118 öffnen und schließen.
Der VVL-Mechanismus 400 weist ferner einen Mechanismus zum Ändern der relativen Phasendifferenz des Eingangshebels 430 und den Oszillationsnocken 440 um die Achse des Stützrohrs 420 auf. Der Mechanismus zum Ändern der relativen Phasendifferenz arbeitet, um den Hub und die Dauer der Einlassventile 118 wie gewünscht zu ändern.
Wenn genauer gesagt die vorstehend erwähnten Mechanismen die relative Phasendifferenz zwischen dem Eingangshebel 430 und den Oszillationsnocken 440 vergrößern, N2A die kürzeste Dauer vor. Die Dauer kann nämlich zwischen der längsten Dauer, die durch die Wellenform IN2 vorgesehen wird, und der kürzesten Dauer, die durch die Wellenform IN2A vorgesehen wird, variiert werden.
3 ist eine Vorderansicht des VVL-Mechanismus 400, der den Hub und die Dauer der Einlassventile steuert.
Unter Bezugnahme auf 3 weist der VVL-Mechanismus 400 eine Antriebswelle 410, die sich in eine Richtung erstreckt (insbesondere die Richtung, die senkrecht zu der Ebene von 3 ist), ein Stützrohr 420, das die äußere Umfangsfläche der Antriebswelle 410 abdeckt, und einen Eingangshebel 430 sowie zwei Oszillationsnocken 440 für jeden Zylinder auf. Der Eingangshebel 430 und die Oszillationsnocken 440 sind in die axiale Richtung der Antriebswelle 410 an der äußeren Umfangsfläche des Stützrohrs 420 angeordnet. Ein Stellglied zum linearen Bewegen der Antriebswelle 410 ist mit dem entfernten Ende der Antriebswelle 410 verbunden.
Bei dem VVL-Mechanismus 400 ist ein Eingangshebel 430 angeordnet, so dass er zu einem Nocken 122 weist, der für jeden Zylinder vorgesehen ist, und sind zwei Oszillationsnocken 440 an den entgegen gesetzten Seiten des Eingangshebels 430 in Verbindung mit einem Paar Einlassventilen 118 angeordnet, die für jeden Zylinder vorgesehen sind.
Das Stützrohr 420 hat eine hohle zylindrische Gestalt und ist parallel zu der Nockenwelle 130 angeordnet. Das Stützrohr 420 ist mit dem Zylinderkopf fixiert, so dass es sich nicht dreht oder in die axiale Richtung bewegt.
Die Antriebswelle 410 ist in das Stützrohr 420 so eingesetzt, dass die Antriebswelle 410 in deren axialer Richtung gleitfähig bzw. verschiebbar ist. Der Eingangshebel 430 und die zwei Oszillationsnocken 440 sind an der äußeren Umfangsfläche des Stützrohrs 420 vorgesehen, so dass der Hebel und die Nocken 430, 440 um die Achse der Antriebswelle 410 oszillieren oder sich schwenken können, aber werden davor zurück gehalten, sich in die axiale Richtung zu bewegen. Der Eingangshebel 430 hat ein Paar Hebelabschnitte 432, die von der äußeren Umfangsfläche des Stützrohrs 420 wegstehen, und einen Rollenabschnitt 434, der drehbar mit den entfernten Enden der Hebelabschnitte 432 verbundne ist. Der Eingangshebel 430 ist so positioniert, dass der Rollenabschnitt 434 an den Nocken 122 läuft oder diesen berührt.
Jeder der Oszillationshebel 440 hat einen im Wesentlichen dreieckigen Nasenabschnitt 442, der von der äußeren Umfangsfläche des Stützrohrs 420 vorsteht. Der Nasenabschnitt 442 ist an einer Seite mit einer Nockenfläche 444 ausgebildet, die in eine konkave Fläche gekrümmt ist. Eine Rolle, die drehbar an einem Kipphebel 128 angebracht ist, wird gegen die Nockenfläche 444 unter der Vorspannkraft einer Ventilfeder gepresst, die an dem entsprechenden Einlassventil 118 vorgesehen ist.
Der Eingangshebel 430 und die Oszillationsnocken 440 sind so angeordnet, dass sie als eine Einheit um die Achse der Antriebswelle 410 oszillieren.
Wenn sich die Antriebswelle 410 in die axiale Richtung bewegt, schiebt der Eingriffsstift 412 das Gleitzahnrad 450 und bewegen sich die Schraubenverzahnungen 452 und 454 gleichzeitig in die axiale Richtung der Antriebswelle 410. Wenn die Schraubenverzahnungen 452 und 454 so bewegt werden, bewegen sich der Eingangshebel 430 und die Oszillationsnocken 440, die mit den Schraubenverzahnungen 454, 454 über die Rippen eingreifen, nicht in die axiale Richtung. Vielmehr drehen sich ein Eingangshebel 430 und die Oszillationsnocken 440 um die Achse der Antriebswelle 410 durch den Eingriff der Schraubenrippen.
Da die Richtung der Schraubenrippen, die an dem Eingangshebel 430 ausgebildet sind, entgegengesetzt zu der Richtung der Schraubenrippen ist, die an den Oszillationsnocken 440 ausgebildet sind, drehen sich der Eingangshebel 430 und die Oszillationsnocken 440 in die entgegengesetzten Richtungen. Als Folge ändert sich die relative Phasendifferenz zwischen dem Eingangshebel 430 und den Oszillationsnocken 440 und werden der Hub und die Dauer der Einlassventile 118 geändert, wie vorstehend erklärt ist. Jedoch ist der VVL-Mechanismus nicht auf diese Art der Anordnung beschränkt.
5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Stellglied 500 zum linearen Bewegen der Antriebswelle 410 des VVL-Mechanismus 400 in die axiale Richtung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 5 weist das Stellglied 500 ein Gehäuse 510, das einen Raum 512 definiert, ein Differenzialrollenzahnrad 600, das in dem Raum 512 angeordnet ist und eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt, und einen Motor 700, der eine Drehbewegung für das Differenzialrollenzahnrad 600 erzeugt. Das Gehäuse 510 ist mit einer Öffnung 514 ausgebildet, die zu dem Zylinderkopf offen ist, an dem der VVL-Mechanismus 400 vorgesehen ist.
Das Differenzialrollenzahnrad 600 weist eine Sonnenwelle 610, die sich an einer Achse 800 erstreckt, wie in 5 mit einer Punktstrichlinie angedeutet ist, eine Vielzahl von Planetenwellen 630 und eine Mutter 630 auf, die eine zylindrische Gestalt hat. Die Planetenwellen 620 erstrecken sich parallel zu der Achse 800 an der äußeren Umfangsfläche 612 der Sonnenwelle 610 und sind mit bestimmten Beabstandungen um die Achse 800 in Umfangsrichtung angeordnet. Die Mutter 630 umgibt die Planetenwellen 630 und erstreckt sich entlang der Achse 800, an der die Mitte der Mutter 630 gelegen ist.
Die Sonnenwelle 610 ist mit der Antriebswelle 410 an der Achse 800 ausgerichtet. Die Sonnenwelle 610 steht von dem Raum 512 nach außen von dem Gehäuse 510 durch die Öffnung 514 vor. Die Sonnenwelle 610 ist mit der Antriebswelle 410 mit einer Kupplung oder Ähnlichem verbunden, die nicht dargestellt ist.
Die Sonnenwelle 610 hat einen Rippenabschnitt 614, der mit Rippen ausgebildet ist, und einen Gewindeabschnitt 616, der mit einem Außengewinde ausgebildet ist. Ein ringförmiges Sonnenrad 640 ist an einem axialen Endabschnitt der Sonnenwelle 610 in dem Raum 512 gepasst. Das Sonnenrad 640 ist an seiner äußeren Umfangsfläche mit einem Stirnrad ausgebildet, das Zähne hat, die um die Achse 800 in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Ein Antirotationsbund 516 ist mit dem Gehäuse 510 an einer Lage fixiert, die den Rippenabschnitt 614 der Sonnewelle 610 umgibt. Der Antirotationsbund 516 ist an seiner inneren Umfangsfläche mit Rippen ausgebildet. Mit dem Antirotationsbund 516, der mit dem Rippenabschnitt 614 eingreift, wird unterbunden, dass die Sonnenwelle 610 sich um die Achse 800 dreht.
Halter 900 und 910, die jeweils ein ringförmige Gestalt haben, wobei ihre Mitte an der Achse 800 gelegen ist, sind jeweils an den entgegengesetzten Seite der Planetenwellen 620 angeordnet. Die Planetenwellen 620 werden drehbar an ihren entgegengesetzten Enden durch die Halter 900 und 910 gestützt. Die Halter 900 und 910 sind miteinander durch Stützen gekoppelt, die um die Achse 800 bei bestimmten Beabstandungen in Umfangsrichtung angeordnet sind und sich parallel zu den Planetenwellen 620 erstrecken.
Jede der Planetenwellen 620 hat einen Gewindeabschnitt 622 und Verzahnungsabschnitte 624 und 626, die an entgegengesetzten Seiten des Gewindeabschnitts 622 ausgebildet sind. Der Gewindeabschnitt 622 der Planetenwelle 620 ist mit einem Außengewinde ausgebildet, das mit einem Außengewinde kämmend eingreift, das in dem Gewindeabschnitt 616 der Sonnenwelle 610 ausgebildet ist, und einem Innengewinde, das an der inneren Umfangsfläche der Mutter 630 ausgebildet ist. Das Außengewinde, das an dem Gewindeabschnitt 622 der Planetenwelle 620 ausgebildet ist, erstreckt sich in die umgekehrte Richtung mit Bezug auf das Außengewinde, das an dem Gewindeabschnitt 616 in der Sonnenwelle 610 ausgebildet ist, und erstreckt sich in die gleiche Richtung wie das Innengewinde, das an der inneren Umfangsfläche der Mutter 630 ausgebildet ist.
Der Verzahnungsabschnitt 624 der Planetenwelle 620 ist mit einem Stirnrad ausgebildet, das mit dem Stirnrad kämmend eingereift, das an der äußeren Umfangsfläche des Sonnenrads 640 ausgebildet ist, und einem Stirnrad, das an der inneren Umfangsfläche eines Zahnkranzes 650 ausgebildet ist (das später beschrieben wird). In ähnlicher Weise ist der Verzahnungsabschnitt 626 der Planetenwelle 620 mit einem Stirnrad ausgebildet, das mit einem Stirnrad kämmend eingreift, das an der inneren Umfangsfläche eines weiteren Zahnkranzes 650 ausgebildet ist (der später beschrieben wird).
Die Mutter 630 ist an dem Gehäuse 510 mit einem Lager gestützt, das an dem Gehäuse 510 fixiert ist, so dass die Mutter 630 um die Achse 800 frei drehbar ist. Die Mutter 630 ist an ihrer inneren Umfangsfläche mit dem Innengewinde ausgebildet, das sich in die rechte Richtung erstreckt, die entgegengesetzt zu der Richtung des Außengewindes ist, das an dem Gewindeabschnitt 616 der Sonnenwelle 610 ausgebildet.
Die vorstehend erwähnten Zahnkränze 650 sind mit der Mutter 630 fixiert, so dass sie an axial entgegengesetzten Seiten der inneren Umfangsfläche gelegen sind, an der das Innengewinde ausgebildet ist. Jeder der Zahnkränze 650 ist an seiner inneren Umfangsfläche mit einem Stirnrad ausgebildet, das Zähne hat, die um die Achse 800 in ihre Umfangsrichtung angeordnet sind.
Das Außengewinde, das an dem Gewindeabschnitt 616 der Sonnenwelle 610 ausgebildet ist, die Außengewinde, die an den Gewindeabschnitten 622 der Planetenwellen 620 ausgebildet sind, und das Innengewinde, das an der inneren Umfangsfläche der Mutter 630 ausgebildet ist, sind alles mehrläufige Gewinde oder Gewinde mit mehreren Eingängen mit der gleichen Teilung. In diesem Ausführungsbeispiel wird zum Bewegen der Sonnenwelle 610 in die Richtung der Achse 800 die Anzahl der Gewindeumläufe jeder Schraube so bestimmt, dass sie die Beziehung Ns:Np:Nn = (Ds + 1):Dp:Dn erfüllt, wobei beispielsweise Ds, Dp und Dn die Teilungsdurchmesser des Außengewindes der Sonnenwelle 610, der Außengewinde der Planetenwellen 620 bzw. des Innengewindes der Mutter 630 darstellen, und wobei Ns, Np und Nn die Anzahl der Gewindeumläufe der jeweiligen Schrauben darstellen. Die Teilungsdurchmesser und die Anzahl der Gewindeumläufe der jeweiligen Schrauben kann eine andere als die vorstehend angegebene Beziehung haben.
Der Motor 700 besteht prinzipiell aus einem Rotor 720 und einem Stator 730. Der Rotor 720 ist mit der äußeren Umfangsfläche der Mutter 630 durch geeignete Verfahren oder Mittel, wie z. B. Schrumpfpassung, Presspassung oder Klebstoff oder andere Mittel fixiert. Der Stator 730, um den eine Wicklung 740 gewickelt ist, ist mit dem Gehäuse 510 durch ähnliche Mittel fixiert.
Der Stator 730 ist mit einer ringförmigen Gestalt ausgebildet, deren Mitte an der Achse 800 gelegen ist, um den Rotor 720 zu umgeben. Der Rotor 720 ist so positioniert, dass er einen vorgegebenen Zwischenraum zwischen dem Rotor 720 und dem Stator 730 bereitstellt, so dass der Zwischenraum sich um die Achse 800 in Umfangsrichtung erstreckt. Permanentmagneten 750 sind an dem Rotor 720 an Orten montiert, die zu dem Stator 730 weisen, so dass die Magneten 750 um die Achse 800 bei Intervallen mit einem vorgegebenen Winkel angeordnet sind. Durch Anlegen eines elektrischen Stroms an die Wicklung 740 wird ein Magnetfeld zwischen dem Rotor 720 und dem Stator 730 erzeugt. Als Folge dreht sich der Rotor 720 um die Achse 800 gemeinsam mit der Mutter 730.
Wenn die Mutter 630 sich dreht, wird die Drehbewegung auf die Planetenwellen 620 aufgrund des Eingriffs der Schrauben übertragen, die an der Mutter 630 und den Planetenwellen 620 ausgebildet sind. Zu diesem Zeitpunkt greifen die Stirnräder, die an den Verzahnungsabschnitten 624 der Planetenwellen 620 ausgebildet sind, mit den Stirnrädern kämmend ein, die an der äußeren Umfangsfläche des Sonnenrads 640 und der inneren Umfangsfläche des Zahnkranzes 650 ausgebildet sind. Ebenso greifen die Stirnräder, die an den Verzahnungsabschnitten 626 der Planetenwellen 620 ausgebildet sind, kämmend mit dem Stirnrad ein, das an der inneren Umfangsfläche des anderen Zahnrads 650 ausgebildet ist.
Mit der vorstehend angegebenen Anordnung drehen sich die Planetenwellen 620 um die Achse 800, während sie sich um ihre eigenen Achsen drehen, ohne sich in die Richtung der Achse 800 zu bewegen. Gleichzeitig werden die Planetenwellen 620 parallel zu der Achse 800 aufgrund des Eingriffs der vorstehend beschriebenen Stirnräder gehalten.
Die Drehbewegung der Planetenwellen 620 wird auf die Sonnenwelle 610 aufgrund des Eingriffs der Schrauben übertragen, die an den Planetenwellen 620 und der Sonnenwelle 610 ausgebildet sind. Da der Antirotationsbund 516 unterbindet, dass die Sonnenwelle 610 sich um die Achse 800 dreht, bewegt sich die Sonnenwelle 610 nur in die Richtung der Achse 800. Als Folge wird die Antriebswelle 410 linear bewegt und werden der Hub und die Dauer der Einlassventile 118 geändert, wie vorstehend beschrieben ist.
Ein Sensor 1000 ist zum Erfassen des Betrags der Betätigung (insbesondere der Drehzahl oder des Drehwinkels) des Motors 700 (oder des Rotors 720) vorgesehen. Der Sensor 1000 überträgt ein Signal, das das Ergebnis der Erfassung angibt, auf die Steuervorrichtung 200. In diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die Steuervorrichtung 200 indirekt den Hub und Dauer der Einlassventile 118 aus dem Betrag der Betätigung des Motors 700 unter Verwendung eines Kennfelds, das die Beziehung (die Beziehungen) zwischen dem Betrag der Betätigung des Motors 700 und dem Hub sowie der Dauer der Einlassventile 118 definiert.
Durch Ändern des Einschaltdauerzyklus des Steuersignals, das von der Steuervorrichtung 200 zu dem Motor 700 übertragen wird, der als Stellglied dient, wird der Motor 700 in die Lage versetzt, die Antriebswelle 410 als Antriebselement in einem neutralen Zustand zu halten oder die Position der Antriebswelle 410 zu dem Maximalhubende, bei dem der maximale Hub erzielt wird, oder dem Minimalhubende, an dem der minimale Hub erzielt wird, zu ändern.
Dagegen verursacht die Kraft, die von der Antriebswelle 410 in die Richtung der Achse 800 aufgebracht wird, nicht, dass der Motor 700 sich dreht. Das liegt daran, dass der Gewindeabschnitt 616 der Sonnenwelle 610 kämmend mit den Gewindeabschnitten der Planetenwellen 620 eingreift und die Gewindeabschnitten der Planetenwellen 620 kämmend mit dem Innengewindeabschnitt 622 (dem Innengewinde) der Mutter 630 an der Seite eingreifen, die entgegengesetzt zu der Sonnenwelle 610 liegt, während die Mutter 630 davor zurückgehalten wird, sich in die Richtung der Achse 800 zu bewegen.
Wenn die Kraft, die von der Antriebswelle 410 der Achse 800 aufgebracht wird, von dem Gewinde der Sonnewelle 610 auf die Gewinde der Planetenwellen 620 übertragen wird, wird die gleiche Kraft durch Seitenwände der Gewinde der Planetenwellen 620 in die Richtungen aufgenommen, die im Wesentlichen senkrecht zu den Ebenen der Seitenwände sind. Demgemäß wird im Wesentlichen keine Kraft zum Drehen der Planetenwellen 620 erzeugt. Wie vorstehend beschrieben ist, bewegt sich die Sonnenwelle 610 in die Richtung der Achse 800, wenn ein Strom an dem Motor 700 angelegt wird, um die Planetenwellen 620 zu zwingen, sich unter Verwendung der Stirnräder der Verzahnungsabschnitte 624, 626 der Planetenwellen 620 zu drehen. Jedoch bewegt sich die Sonnenwelle 610 nicht und wird die gegenwärtige Position der Antriebswelle 410 aufrechterhalten, wenn die Energiezufuhr zu dem Motor 700 sich beispielsweise in einem Ausschaltzustand befindet, da die Positionen der Planetenwellen 620 aufgrund der inneren Reibung fixiert sind.
Der Sensor 1000 kann in der Gestalt eines Sensors vorliegen, wie z. B. eines Drehgebers, der Impulse erzeugt. Unmittelbar nachdem der Zündschalter eingeschaltet wird, zählt die Steuervorrichtung 200 die Impulse, um die Positionen der Maximal- und Minimalhubenden der Antriebswelle 410 als Referenzwerte zu lernen. Die Steuervorrichtung 200 addiert dann einen Zählwert der Impulse zu den Referenzwerten, um einen Dauersensorwert VC bereitzustellen, der der gegenwärtigen Auslenkung der Antriebswelle 410 entspricht.
Der Dauersensorwert VC wird beispielsweise dann gelöscht, wenn die Energiezufuhr für die Steuervorrichtung 200 ausgeschaltet wird oder eine große elektrische Störung auf die Steuervorrichtung 200 aufgeprägt wird.
6 ist ein erstes Betriebswellenformdiagramm, das zum Erklären des Neulernens verwendet wird, das durchgeführt wird, nachdem ein gelernter Wert oder gelernte Werte des variablen Ventilbetätigungsmechanismus (beispielsweise des VVL- oder VVTL-Mechanismus) gelöscht wurde/wurden.
Die 7A und 7B sind ein Satz von Ablaufdiagrammen, die zum Erklären des Neulernprozesses verwendet werden, der durch die Steuervorrichtung 200 zum Neulernen der Position des Maximalhubendes des Antriebselements ausgeführt wird, das durch das Stellglied angetrieben wird. In den 7A und 7B sind die Ablaufdiagramme der Steuerprozesse, die jeweils durch die Verbrennungsmotorsteuerung 201, die Steuerung 202A der Reihe A und die Steuerung 202B der Reihe B durchgeführt werden, nebeneinander dargestellt. Unter Bezugnahme auf 6 und die 7A und 7B arbeitet während der Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt t0 und dem Zeitpunkt t1 das Fahrzeug bei einer Betriebsart mit optimaler Dauer, bei der die optimale Dauer auf der Grundlage einer Fahreranforderung des Fahrzeugs bestimmt wird, wie z. B. einer Beschleunigerpedalposition oder -Auslenkung, unter Verwendung von gelernten Werten, die bezogen werden, wenn der Zündschalter eingeschaltet wird. In der Zeitdauer zwischen t0 und t1 in Schritt S21 bestimmt, dass keine momentane Energieunterbrechung oder Energiefehlfunktion stattfindet, und wird daher Schritt S21 wiederholt ausgeführt. Beispielsweise wird eine momentane Energieunterbrechung erfasst, wenn die Dauer außerhalb des Bereichs 113 bis 260 des Kurbelwinkels liegt, in dem die Dauer liegen sollte, wenn beispielsweise die Dauer zu null gelöscht wird.
Wenn der Dauersensorwert VCA für die Reihe A zum Zeitpunkt t1 aufgrund einer elektrischen Störung, wie z. B. einer momentanen Energieunterbrechung oder eine Fehlfunktion gelöscht wird, bestimmt die Steuerung 202A der Reihe A in Schritt S21, dass eine momentane Energieunterbrechung aufgetreten ist, und schreitet zu Schritt S22 weiter.
In Schritt S22 informiert die Steuerung 202A der Reihe A die Verbrennungsmotorsteuerung 201 und die Steuerung 202B der Reihe B über das Auftreten der momentanen Energieunterbrechung an der Reihe A und über den bevorstehenden Neulernprozess. Die Verbrennungsmotorsteuerung 201 empfängt die Information der momentanen Energieunterbrechung an der Reihe A in Schritt S1 und schreitet zu Schritt S2 als Reaktion auf die Information voran. Die Steuerung 202B der Reihe B empfängt die Information der momentanen Energieunterbrechung an der Reihe A in Schritt S51 und schreitet zu S52 als Reaktion auf die Information voran.
In Schritt S2 steuert die Verbrennungsmotorsteuerung 201 die Drosselöffnung θth, die gemäß der Beschleunigerpedalposition oder -Auslenkung Acc gesteuert wurde, um die Drosselöffnung θth um einen gewissen Grad zu verringern.
Jede der Steuerung 202A der Reihe A und der Steuerung 202B der Reihe B fixiert den VVT-Vorstellbetrag FR an der Einlassventilseite der entsprechenden Reihe auf einen vorbestimmten Wert in Schritt S23 oder Schritt S52. In dem Beispiel von 6 werden die VVT-Vorstellbeträge für die Reihen A, B beide auf 20FR fixiert. An dieser VVT-Position, an der keine Überschneidung zwischen den Einlassventilen und Auslassventilen und kein Klopfen auftreten, kann der Verbrennungsmotor nicht mit einer optimalen Kraftstoffwirtschaftlichkeit arbeiten, aber wird ein stabiler Betrieb des Verbrennungsmotors aufrechterhalten.
Die Betriebsart, bei der die Drosselöffnung verringert wird und die VVT-Vorstellbeträge fixiert werden, wie vorstehend beschrieben ist, wird „Betriebsart mit langer Dauer” genannt. In dieser Betriebsart werden der Betrag der Verringerung der Drosselöffnung und der VVT-Vorstellbetrag gemäß einem Zustand fixiert, in dem die Dauer auf einen großen Wert fixiert ist und der Hub (insbesonder der maximale Betrag des Hubs) der Einlassventile groß ist.
Die Steuerung 202A der Reihe A schreitet dann zu Schritt S24 voran, um die normale Steuerung des Stellglieds 500 zum Verändern des Hubs anzuhalten und den Dauersensorwert VCA auf ein mechanisches „Unterende” (die Position des Minimalhubendes der Antriebswelle 410) als Minimalhubende des Antriebselements zu setzen, das durch das Stellglied angetrieben wird. Mit Bezug auf die Reihe B wird der Sensorwert VCB, der zum Zeitpunkt t1 erreicht wird, für eine gewisse Zeitdauer P1 aufrechterhalten, wie in 6 gezeigt ist.
Dem Schritt S24 folgt der Schritt S25, bei dem das Stellglied für die Reihe A betrieben wird, um die Antriebswelle 410 graduell in Richtung auf das mechanische „Oberende” (die Position des mechanischen Maximalhubendes der Antriebswelle 410) anzutreiben. In Schritt S26 bestimmt die Steuerung 202A der Reihe A, ob die Antriebswelle 410 an das mechanische „Oberende” anstößt oder dieses erreicht. Wenn in Schritt S26 bestimmt wird, dass die Antriebswelle 410 nicht an das mechanische „Oberende” angestoßen ist, kehrt die Steuerung 202A der Reihe A zu Schritt S25 zurück, um das Stellglied fortgesetzt zu betreiben, um die Antriebswelle 410 in Richtung auf das mechanische „Oberende” anzutreiben.
Während der Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 werden in 6 die Schritte S25 und S26 wiederholt ausgeführt. Während dieser Dauer vergrößert sich der Dauersensor VC, während er einen Wert annimmt, der ein wenig größer als die tatsächliche Dauer ist, wie durch eine gestrichelte Linie in 6 angedeutet ist. Während dieser Zeitdauer wird die Drosselöffnung θth so gesteuert, dass sie ein wenig kleiner als ein Wert ist, der an die tatsächliche Beschleunigerpedalposition ist. Die Drosselöffnung θth wird nämlich um einen gewissen Grad im Vergleich mit derjenigen verringert, die durch den Fahrer angefordert wird, um die Menge der Einlassluft zu verringern, die in den Verbrennungsmotor gesaugt wird.
Eine zustimmende Entscheidung (JA) wird in Schritt S26 erhalten, wenn der Zählwert, der die Abgabe des Sensors 1000 darstellt, angibt, dass die Drehung des Rotors 720 des Stellglieds 500 sich nicht weiter vergrößert.
Parallel zu dem Prozess von Schritt S24 bis Schritt S26 führt die Steuerung 202B der Reihe B den Prozess von Schritt S53 bis Schritt S55 durch. In Schritt S53 wird das Stellglied für die Reihe B betrieben, um die Antriebswelle 410 graduell in Richtung auf das mechanische „Oberende” (die Position des mechanischen Maximalhubendes der Antriebswelle 410) anzutreiben. In Schritt S54 wird bestimmt, ob die Antriebswelle 410 das gesteuerte „Oberende” (insbesondere die Position des Maximalhubendes, das durch die Antriebswelle 410 unter der Steuerung der Steuerung 202B erreicht werden soll) erreicht. Wenn in Schritt S54 bestimmt wird, dass die Antriebswelle 410 das gesteuerte „Oberende” nicht erreicht hat, kehrt die Steuerung 202B der Reihe B zu Schritt S53 zurück, um das Stellglied fortgesetzt zu betreiben, um die Antriebswelle 410 in Richtung auf das mechanische „Oberende” anzutreiben.
Wenn die Steuerung 202B der Reihe B in Schritt S54 bestimmt, dass die Antriebswelle 410 das gesteuerte „Oberende” erreicht, schreitet die Steuerung 202B zu Schritt S55 voran, um den Betrieb des Stellglieds für die Reihe B für eine Zeitdauer zwischen einem Zeitpunkt t2 und einem Zeitpunkt t3 anzuhalten, wie in 6 gezeigt ist, um somit die Antriebswelle 410 auf der Position des gesteuerten „Oberendes” zu halten.
Wenn die Steuerung 202A der Reihe A in Schritt S26 bestimmt, dass die Antriebswelle 410 für die Reihe A an das mechanische „Oberende” zum Zeitpunkt t3 anstößt, schreitet die Steuerung 202A zu Schritt S27 voran, um den Dauersensorwert VCA auf einen Wert einzurichten, der dem mechanischen „Oberende” entspricht. In dem Wellenformdiagramm von 6 werden die tatsächliche Dauer und der Dauersensorwert VCA zum Zeitpunkt t3 zueinander gleich gemacht.
Beim Abschluss des Lernens des mechanischen „Oberendes” zum Zeitpunkt t3 informiert die Steuerung 202A der Reihe A die Verbrennungsmotorsteuerung 201 und die Steuerung 202B der Reihe B in Schritt S28, dass der OBER-Endlernprozess abgeschlossen oder beendet ist. Die Steuerung 202A der Reihe A schreitet dann zu Schritt S29 zum Umschalten zu der Betriebsart mit langer Dauer voran.
Die Verbrennungsmotorsteuerung 201 empfängt die vorstehend genannte Information in Schritt S4 voran, um zu der Betriebsart mit langer Dauer umzuschalten. In ähnlicher Weise empfängt die Steuerung 202B der Reihe B die vorstehend genannte Information in Schritt S56 und schreitet zu Schritt S57 voran, um zu der Betriebsart mit langer Dauer umzuschalten.
In den Schritten S4, S29 und S57 wird die Betriebsart des Verbrennungsmotors zu der Betriebsart mit langer Dauer umgeschaltet, bei der die Dauer tatsächlich auf einen großen Wert fixiert wird. Bei der Betriebsart mit langer Dauer, die in den Schritten S4, S29 und S57 gebildet wird, werden der Hub und die Dauer auf Werte fixiert, die in der Nähe der maximalen Werte in den Betriebsbereichen liegen, innerhalb denen der Verbrennungsmotor normalerweise arbeiten soll. In dieser Betriebsart wird die Drosselöffnung θth fortgesetzt auf einen geringfügig kleineren Wert gesteuert als einen Wert, der der Beschleunigerpedalposition Acc entspricht, und wird der VVT-Vorstellbetrag für die Einlassventile auf 0FR geändert (verringert) und wird auf diesem fixiert.
Das mechanische OBER-Endlernen wird nach der Ausführung der Schritte S4, S29 und S57 abgeschlossen und die Steuerung schreitet zu einem mechanischen UNTER-Endlernprozess voran, der in 9 gezeigt ist.
8 ist ein zweites Betriebswellenformdiagramm, das zum Erklären des Prozesses des Lernens des mechanischen Unterendes verwendet wird. Das Betriebswellenformdiagramm von 8 folgt dem Betriebswellenformdiagramm von 6.
Die 9A und 9B sind Sätze von Ablaufdiagrammen, die einen Neulernprozess darstellen, der durch die Steuervorrichtung 200 zum Neulernen der Position des Minimalhubendes des Antriebselements ausgeführt wird, das durch das Stellglied angetrieben wird. In den 9A und 9B sind die Ablaufdiagramme der Steuerprozesse, die jeweils durch die Verbrennungsmotorsteuerung 201, die Steuerung 202A der Reihe A und die Steuerung 202B der Reihe B von 1 durchgeführt werden, nebeneinander dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 8 und die 9A und 9B überwacht während des Betriebs der Betriebsart mit langer Dauer bis zum Zeitpunkt t4 die Verbrennungsmotorsteuerung 201 die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Anforderung nach einer Beschleunigung in Schritt S5. Wenn zum Zeitpunkt t4 bestimmt wird, dass eine Anforderung nach einer Beschleunigung vorliegt, schreitet die Verbrennungsmotorsteuerung 201 zu Schritt S6 voran, um Anweisungen zum Umschalten der Betriebsart von der Betriebsart mit langer Dauer zu der Betriebsart mit optimaler Dauer für die Steuerung 202A der Reihe A und die Steuerung 202B der Reihe B zu erzeugen. Somit wird das Umschalten der Betriebsart von der Betriebsart mit langer Dauer zu der Betriebsart mit optimaler Dauer bewirkt, wenn eine Anforderung nach einer Beschleunigung vorliegt, so dass der Fahrer sich weniger unwohl fühlt oder es weniger wahrscheinlich ist, dass er aufgrund des Umschaltens der Betriebsart gestört wird.
Beim Empfangen der Anweisungen, wie vorstehend beschrieben ist, in Schritt S30 und Schritt S58 schreiten die Steuerung 202A der Reihe A und die Steuerung 202B der Reihe B zu Schritt S31 bzw. Schritt S59 weiter. In Schritt S31 und Schritt S59 schaltet die Betriebsart von der Betriebsart mit langer Dauer zu der Betriebsart mit optimaler Dauer um und wird die normale Steuerung der VVT für beide Reihen A und B wieder aufgenommen.
Als Reaktion auf das Umschalten der Betriebsart zu der Betriebsart mit optimaler Dauer wird eine normale Steuerung der Drosselöffnung in Schritt S7 wieder aufgenommen. Während nämlich die Drosselöffnung auf einen geringfügig kleineren Wert als einen Wert, der der Beschleunigerpedalposition entspricht, bis zum Zeitpunkt t4 verringert wurde, nimmt die Drosselöffnung einen Wert an, der der Beschleunigerpedalposition in der Betriebsart mit optimaler Dauer entspricht. Dann werden der Hub und die Dauer auf der Grundlage des gelernten Werts des mechanischen Oberendes gesteuert.
Während der Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5 überprüft die Steuerung 202A der Reihe A, ob die Dauer, die variabel gemacht wurde, gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert ist. wenn zum Zeitpunkt t5 bestimmt wird, dass die Dauer kleiner als der Grenzwert ist, schreitet die Steuerung 202A der Reihe A zu Schritt S33 voran. In Schritt S33 informiert die Steuerung 202A der Reihe A die Steuerung 202B der Reihe B von dem Beginn des Lernens des mechanischen Unterendes (der Position des Minimalhubendes). Die Steuerung 202A der Reihe A schreitet dann zu Schritt S34 voran. Als Reaktion auf die in Schritt S60 empfangene Information schreitet die Steuerung 202B der Reihe B zu Schritt S61 voran.
In Schritt S34 und den nachfolgenden Schritten wird das Lernen des mechanischen Unterendes durchgeführt.
Zum Lernen des mechanischen Unterendes führt die Steuerung 202A der Reihe A am Ausgang den Schritt S34 aus, um das Stellglied zu betreiben, um die Antriebswelle 410 graduell in Richtung auf das mechanische Unterende anzutreiben, und schreitet zu Schritt S35 voran, um zu bestimmen, ob die Antriebswelle 410 an das mechanische Unterende anstößt (die Position des mechanischen Minimalhubendes). Eine zustimmende Entscheidung (JA) wird in Schritt S35 gemacht, wenn der Zählwert, der durch den Sensor 1000 erzeugt wird, anzeigt, dass die Position des Rotors des Stellglieds keine weitere Vergrößerung zeigt. Die Schritte S34 und S35 werden wiederholt ausgeführt, bis das Antriebselement (die Antriebswelle 410), das durch das Stellglied angetrieben wird, an das mechanische Unterende anstößt.
Parallel zu dem Prozess der Schritte S34 und S35 führt die Steuerung 202B der Reihe B anfangs Schritt S61 aus, um das Stellglied zu betreiben, um die Antriebswelle 410 graduell in Richtung auf das mechanische Unterende anzutreiben, und schreitet zu Schritt S62 voran, um zu bestimmen, ob die Antriebswelle 410 das gesteuerte Unterende erreicht (die Position des Minimalhubendes, das durch die Antriebswelle 410 unter der Steuerung der Steuerung 210B erreicht werden soll). Eine zustimmende Entscheidung (JA) wird in Schritt S62 gemacht, wenn der Zählwert, der durch den Sensor 1000 zur Erfassung der Position des Rotors des Stellglieds erzeugt wird, gleich einem vorbestimmten Wert wird. Die Schritte S61 und S62 werden wiederholt ausgeführt, bis das Antriebselement (die Antriebswelle 410), das durch das Stellglied angetrieben wird, das gesteuerte Unterende erreicht.
Wenn die Steuerung 202B der Reihe B in Schritt S62 bestimmt, dass die Antriebswelle 410 das gesteuerte Unterende erreicht, schreitet die Steuerung 202B zu Schritt S63 voran, um das Betreiben des Stellglieds für die Reihe B für die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt T6 angehalten, wie in 8 gezeigt ist, um somit die Antriebswelle 410 an der Position des gesteuerten Unterendes zu halten.
Wenn die Steuerung 202A der Reihe A in Schritt S35 während der Zeitdauer zwischen t5 und t6 bestimmt, dass die Antriebswelle 410 für die Reihe A an das mechanische Unterende anstößt, schreitet die Steuerung 202A zu Schritt S36 voran, um den Dauersensorwert VCA auf einen Wert entsprechend dem mechanischen Unterende einzurichten. In dem Wellenformdiagramm von 8 werden die tatsächliche Dauer und der Dauersensorwert VCA zum Zeitpunkt t6 so eingerichtet, dass sie einander gleich sind.
Beim Abschluss des Lernens des mechanischen Unterendes zum Zeitpunkt t6 informiert die Steuerung 202A der Reihe A die Verbrennungsmotorsteuerung 201 und die Steuerung 202B der Reihe B vom Abschluss des UNTER-Endlernens in Schritt S37. Dann schreitet die Steuerung 202 der Reihe A zu Schritt S38 voran, um zu einer normalen Betriebart umzuschalten, bei der der Verbrennungsmotor (die Reihe A) seinen normalen Betrieb wieder aufnimmt.
Als Reaktion auf die in Schritt S8 bezogene Information schreitet die Verbrennungsmotorsteuerung 201 zu Schritt S9 voran, um zu einer normalen Betriebsart umzuschalten, in der der Verbrennungsmotor seinen normalen Betrieb wieder aufnimmt. In ähnlicher Weise schreitet die Steuerung 202B der Reihe B als Reaktion auf die in Schritt S64 bezogene Information zu Schritt S65 voran, um zu einer normalen Betriebsart umzuschalten, in der der Verbrennungsmotor (die Reihe B) seinen normalen Betrieb wieder aufnimmt.
Beim Umschalten zu der normalen Betriebsart wird der Dauersensorwert VCA für die Reihe A auf den Wert des mechanischen Unterendes eingerichtet und wird dann der Betrieb des Verbrennungsmotors in der Betriebsart mit optimaler Dauer auf der Grundlage dieses Werts durchgeführt. Der Lernprozess, wie vorstehend beschrieben ist, endet in den Schritten S10, S39 und S66.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Lernen des mechanischen Unterendes nach dem Lernen des mechanischen Oberendes durchgeführt und wird die Dauer schließlich unter Verwendung des gelernten Werts des mechanischen Unterendes als Referenzwert gesteuert. Die Steuerung der Dauer wird auf der Grundlage des gelernten Werts für das mechanische Unterende durchgeführt, da der Hub an der Seite des mechanischen Unterendes gering ist und die Rate der Änderung der Einlassluftmenge an dieser Seite mit Bezug auf die gleiche Bewegung der Antriebswelle 410, die durch das Stellglied angetrieben wird, im Vergleich mit derjenigen an der Seite des mechanischen Oberendes größer ist, was es notwendig macht, die Dauer mit der höheren Genauigkeit an der Seite des mechanischen Unterendes zu steuern. Jedoch können alternative Ausführungsbeispiele der Dauer unter Verwendung von beiden gelernten Werten korrigiert werden, nachdem sowohl das mechanische Oberende als auch das mechanische Unterende gelernt ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 weist zur Zusammenfassung dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung der Verbrennungsmotor 100 die Reihen A, B, die VVTL-Mechanismen 126A, 126B, die für die Reihen A, B jeweils vorgesehen sind, zum Ändern der Betriebskenngrößen der Einlassventile und die Steuervorrichtung 200 zum Steuern der VVTL-Mechanismen 126A, 126B auf. Die Steuervorrichtung 200 steuert die VVTL-Mechanismen 126A, 126B durch Integrieren einer Vielzahl von Steuerinformationen, die mit den VVTL-Mechanismen 126A, 126B jeweils verknüpft sind. Wenn eine der Steuerinformationen beispielsweise dann unbekannt wird, wenn die Information entfernt oder gelöscht wird, führt die Steuerung für den VVTL-Mechanismus der Reihe, die in Verbindung mit der unbekannten Steuerinformation steht, einen Prozess zum Lernen einer Steuerinformation durch und führt die Steuerung für den VVTL-Mechanismus der anderen Reihe fortgesetzt die Steuerung unter Verwendung der entsprechenden Steuerinformation durch.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, weist jeder der VVTL-Mechanismen 126A, 126B das Stellglied 500, der den Hub der Einlassventile der entsprechenden Reihe durch Bewegen der Antriebswelle 410 bestimmt, und den Sensor 1000 auf, der Änderungen der relativen Position der Antriebswelle 410 des Stellglieds 500 erfasst. Die Steuerinformation weist die absolute Information der Antriebswelle 410 auf, die durch Addieren von Änderungen der relativen Position zu der Referenzposition gemäß der Abgabe des Sensors 1000 erhalten wird. Wenn die absolute Position, die für eine der Reihen A und B berechnet wird (die „erste Reihe” genannt wird) unbekannt wird, richtet die Steuervorrichtung 200 vorläufig die absolute Position auf einen ersten Betriebsgrenzwert (ein mechanisches Unterende) der Antriebswelle 410 an der Seite des geringsten Hubs ein und betreibt das Stellglied 500, um den Hub graduell zu vergrößern, bis die Antriebswelle 410 einen zweiten Betriebsgrenzwert (ein mechanisches Oberende) erreicht, das entgegengesetzt zu der ersten Betriebsgrenze liegt, wie in der Zeitdauer zwischen t1 und t3 in der 6 gezeigt ist. In dieser Zeitdauer lernt die Steuervorrichtung 200 eine erste Referenzposition als absolute Position, wenn die Antriebswelle 410 die zweite Betriebsgrenze erreicht. Mit Bezug auf die zweite Reihe, für die die absolute Position bekannt ist, betreibt das Stellglied 500 die Antriebswelle 410 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs, der zwischen den ersten und zweiten Betriebsgrenzen definiert wird, gemäß der Bewegung der Antriebswelle 410 für die erste Reihe.
Vorzugsweise weist jeder der VVTL-Mechanismen 126A, 126B ferner einen Ventilzeitabstimmungsmechanismus zum Vorstellen oder Nachstellen der Zeitabstimmung des Öffnens und Schließens der Einlassventile auf, die die Ventilöffnungszeitdauer definiert, in der die Ventile offen sind. Während des Lernens der ersten Referenzposition verursacht die Steuervorrichtung 200, dass die Ventilzeitabstimmungsmechanismen für die ersten und zweiten Reihen die Ventilöffnungszeitdauer auf einer gewissen mittleren Position hält (anders gesagt den VVTL-Vorstellbetrag gleich einem gewissen mittleren Wert, beispielsweise 20FR hält, wie in 6 gezeigt ist).
Vorzugsweise bewegt jeder der VVTL-Mechanismen 126A, 126B die Antriebswelle 410, um den Hub zu vergrößern (insbesondere den maximalen Hub der Ventile) und ebenso die Dauer zu vergrößern.
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird dann, wenn die Dauer unbekannt wird, eine Steuerung zum Lernen der Position des mechanischen Oberendes anfangs durchgeführt, so dass die Lernsteuerung erzielt werden kann, ohne eine Verringerung der Verbrennungsmotorabgabe zu verursachen. Ebenso hält der VVT-Mechanismus den VVT-Vorstellbetrag gleich einem gewissen mittleren Wert (hält insbesondere die Ventilöffnungszeitdauer auf einer gewissen mittleren Position) während des Lernens, so dass das Lernen erzielt werden kann, ohne Klopfen bei dem Verbrennungsmotor zu verursachen, oder in einem Bereich mit übermäßigen EGR, in dem eine übermäßige Menge Abgas zu dem Verbrennungsmotor zurückgeführt wird.
Ferner schaltet der Verbrennungsmotor zu der Betriebsart mit langer Dauer um und arbeitet in dieser für eine Zeit nach dem Lernen des mechanischen Oberendes. In dieser Betriebsart tritt auch dann, wenn die Dauer sich ändert, ein Drehmomentstoß aufgrund einer raschen Änderung des Verbrennungsmotordrehmoments nicht auf, wenn die Dauer innerhalb des Bereichs gehalten wird, der gleich wie oder größer als ein gewisser Wert ist.
Ferner wird das Lernen des mechanischen Unterendes unmittelbar durchgeführt, wenn die Dauer als der vorbestimmte Grenzwert ist, nachdem der Verbrennungsmotor zu der Betriebsart mit optimaler Dauer nach dem Lernen des mechanischen Oberendes umschaltet. Somit wird das Lernen des Unterendes, das eine hohe Lerngenauigkeit erfordert, unmittelbar beim Erfüllen der Bedingungen durchgeführt, was somit eine Steuerung mit einer hohen Genauigkeit sicherstellt.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen vorteilhaften Wirkungen wird dann, wenn der gelernte Wert der Dauer des VVTL-Mechanismus für eine Reihe unbekannt wird, der VVTL-Mechanismus für die andere Reihe (die normale Reihe) im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie diejenige für die Reihe betrieben, für die ein Neulernen durchgeführt wird, so dass der Lernbetrieb erzielt werden kann, ohne eine Differenz des Drehmoments zwischen den zwei Reihen zu verursachen.
Während der Verbrennungsmotor mit den Mechanismen zum Ändern der Betriebskenngrößen der Einlassventile in dem dargestellten Ausführungsbeispiel versehen ist, ist die Anwendung der Erfindung nicht auf diese Art des Verbrennungsmotors beschränkt, sondern kann auf Verbrennungsmotoren angewendet werden, die mit Mechanismen (wie z. B. VVT oder VVTL) zum Ändern der Betriebskenngrößen der Auslassventile zusätzlich oder anstelle des Mechanismus zum Ändern der Betriebskenngrößen der Einlassventile versehen sind.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel derselben beschrieben wurde, das lediglich den Zweck der Darstellung hat, ist verständlich, dass die Erfindung nicht auf das beispielhafte Ausführungsbeispiel oder die Konstruktion beschränkt ist, sondern diese anders mit verschiedenartigen Änderungen, Abwandlungen, Verbesserungen und/oder äquivalenten Anordnungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann offensichtlich sind, ohne von dem Anwendungsbereich der Erfindung abzuweichen, der in dem Beispiel beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Somit weist der Verbrennungsmotor 100 zwei oder mehrere Reihen A, B, VVTL-Mechanismen 126A, 126B, die für die jeweiligen Reihen A, B zum Ändern der Betriebskenngrößen von Einlassventilen vorgesehen sind, und eine Steuervorrichtung 200 auf, die die VVTL-Mechanismen 126A, 126B steuert. Die Steuervorrichtung 200 steuert die VVTL-Mechanismen 126A, 126B durch Integrieren einer Vielzahl von Steuerinformationen entsprechen den jeweiligen VVTL-Mechanismen. Wenn eine der Steuerinformationen unbekannt wird, führt die Steuervorrichtung einen Prozess zum Lernen der Steuerinformation mit Bezug auf den VVTL-Mechanismus für die Reihe durch, auf die sich die unbekannte Steuerinformation bezieht, und setzt die Steuerung des VVTL-Mechanismus für die andere Reihe oder die anderen Reihen unter Verwendung der entsprechenden Steuerinformation fort.

Claims

Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (100), wobei die Brennkraftmaschine folgendes aufweist: eine Vielzahl von Reihen (A, B); eine Vielzahl variabler Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B), die für die jeweiligen Reihen (A, B) vorgesehen sind, um Betriebskenngrößen von Einlassventilen zu ändern; und eine Steuervorrichtung (200), die die Vielzahl der variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B) steuert, wobei die Steuervorrichtung (200) die Vielzahl der variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B) durch Integrieren einer Vielzahl von Steuerinformationen steuert, die den jeweiligen variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B) entsprechen, und wobei dann, wenn zumindest eine der Vielzahl der Steuerinformationen unbekannt wird, die Steuervorrichtung (200) die Steuerinformation mit Bezug auf den variablen Ventilbetätigungsmechanismus (126A; 126B) für die Reihe (A; B) lernt, die die unbekannte Steuerinformation betrifft, und die Steuerung des variablen Ventilbetätigungsmechanismus (126A; 126B) für die verbleibenden Reihen (A; B) unter Verwendung der entsprechenden Steuerinformationen fortsetzt, die den verbleibenden Reihen entsprechen, wobei jeder der variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B) ein Stellglied (500), das ein Antriebselement (410) bewegt, um einen Hub von jedem der Einlassventile der entsprechenden Reihe (A, B) einzustellen, und einen Sensor (1000) aufweist, der eine Änderung einer relativen Position des Antriebselements (410) des Stellglieds (500) erfasst, wobei die Steuerinformation eine absolute Position des Antriebselements (410) aufweist, die durch Addieren der Änderung der relativen Position zu einer Referenzposition gemäß einer Abgabe des Sensors (1000) berechnet wird, und wobei dann, wenn die absolute Position, die mit Bezug auf eine erste Reihe (A; B) der Vielzahl der Reihen berechnet wird, unbekannt wird, die Steuervorrichtung (200) vorläufig die absolute Position auf einen Wert einer ersten Betriebsgrenze des Antriebselements (410) einrichtet, die den geringsten Hub des Einlassventils vorsieht, das Stellglied (500) betreibt, um den geringsten Hub graduell zu vergrößern, bis das Antriebselement (410) eine zweite Betriebsgrenze erreicht, die einen Hub an der entgegengesetzten Seite zu der ersten Betriebsgrenze vorsieht, und eine erste Referenzposition als absolute Position lernt, wenn das Antriebselement (410) die zweite Betriebsgrenze erreicht, und wobei die Steuervorrichtung (200) verursacht, dass das Stellglied (500) das Antriebselement (410) für eine zweite Reihe der Vielzahl von Reihen (A; B), in der die absolute Position bekannt ist, so betreibt, dass das Antriebselement (410) sich innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zwischen der ersten und der zweiten Betriebsgrenze gemäß der Bewegung des Antriebselements (410) der ersten Reihe (A; B) bewegt.
Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (100) gemäß Anspruch 1, wobei: jeder der variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B) ferner einen variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismus aufweist, der eine Öffnungszeitabstimmung vorstellt oder nachstellt; und wobei die Steuervorrichtung (200) verursacht, dass die variablen Zeitabstimmungsmechanismen für die erste und die zweite Reihe (A, B) die Öffnungszeitabstimmung auf einer vorgegebenen mittleren Position während eines Betriebs zum Lernen der ersten Referenzposition halten.
Steuersystem für eine Brennkraftmaschine (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der variablen Ventilbetätigungsmechanismen (126A, 126B) das Antriebselement (410) bewegt, um den geringsten Hub und die Dauer eines Kurbelwinkels, die einen Öffnungsbereich angibt, zu vergrößern.