DE102007000174A1

DE102007000174A1 - Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung mit verringertem Betriebsgeräusch und deren Steuerverfahren

Info

Publication number: DE102007000174A1
Application number: DE102007000174A
Authority: DE
Inventors: Yasumichi Toyota Inoue; Zenichiro Toyota Mashiki; Haruyuki Kariya Urushihata
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2027-03-24
Also published as: JP4267635B2; US20070221150A1; JP2007262914A; DE102007000174B4; US7743743B2

Abstract

Bei einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, bei der eine Phase eines Einlassventils mit einem Änderungsbetrag gemäß einer Drehzahl (DeltaNm) einer relativen Drehung zwischen dem Elektromotor als Stellglied und einer Nockenwelle geändert wird, werden der eingestellte obere Grenzwert (DeltaNmmax) der Drehzahl der relativen Drehung (DeltaNm) und ein Koeffizient (NTheta) zur Umwandlung eines erforderlichen Phasenänderungsbetrags (DeltaTheta) in die Drehzahl der relativen Drehung (DeltaNm) in jeder Steuerdauer auf kleinere Werte beim Verbrennungsmotorstopp eingestellt (S120) als beim Verbrennungsmotorbetrieb (S110). Als Folge wird die Drehzahl des Elektromotors beim VVT-Betrieb beim Verbrennungsmotorstopp verringert, um dadurch das Betriebsgeräusch der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung zu verringern.

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung und insbesondere eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung mit einem Elektromotor als Stellglied sowie deren Steuerverfahren.
Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Eine VVT (variable Ventilzeitabstimmung) ist herkömmlich bekannt, die die Phase (den Kurbelwinkel), bei der ein Einlassventil oder ein Auslassventil geöffnet/geschlossen wird, gemäß einem Betriebszustand ändert. Im Allgemeinen ändert eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung die Phase durch Drehen relativ zu einem Kettenrad oder Ähnlichem einer Nockenwelle, die das Einlassventil oder Auslassventil zum Öffnen/Schließen antreibt. Die Nockenwelle wird durch ein derartiges Stellglied, wie z.B. einen hydraulischen oder elektrischen Motor gedreht.
Eine derartige variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung kann nicht nur beim Verbrennungsmotorbetrieb sondern ebenso beim Verbrennungsmotorstopp betrieben werden, um eine Ventilzeitabstimmung (eine Ventilphase) zu ändern. Bezüglich der variablen Ventilzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp offenbart beispielsweise die Patentveröffentlichung 1 (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-300924) eine Steuerung beim Verbrennungsmotorstopp bei einer variablen Ventilvorrichtung, die die Ventilzeitabstimmung und den Ventilhubbetrag durch Verschieben eines dreidimensionalen Nockens in die Richtung einer Nockenwelle kontinuierlich ändert.
Insbesondere treibt die variable Ventilvorrichtung, wie in dem Patentdokument 1 offenbart ist, eine Ventilhubbetragänderungseinrichtung an und erfasst ebenso den Verschiebungsbetrag des Nockens in dem Fall, dass die Nockenwelle axial beim Verbrennungsmotorstopp zu verschieben ist. Wenn der erfasste Hubbetrag des Nockens kleiner als ein eingestellter Wert ist, wird die Antriebszeit der Ventilhubbetragsänderungseinrichtung überprüft. Wenn dann die Antriebszeit der Ventilhubbetragsänderungseinrichtung die eingestellte Zeit übersteigt, wird der Antrieb der Ventilhubbetragsänderungseinrichtung angehalten, um dadurch einen Energieverbrauch einzusparen, um die Batterielebensdauer zu verlängern und eine Überhitzung infolge einer Überlastung zu verhindern, um die Zuverlässigkeit des Systems zu verbessern.
Im Allgemeinen erzeugt bei einem Fahrzeug, an dem ein Verbrennungsmotor montiert ist, aus einer Vielzahl von montierter Ausstattung der Verbrennungsmotor ein relativ lautes Betriebsgeräusch. Daher ist es wahrscheinlich, dass beim Verbrennungsmotorstopp der Fahrgast das Betriebsgeräusch der anderen Ausstattung als ungewöhnliches Geräusch oder Lärm empfindet. Daher wird die Wahrscheinlichkeit, dass der Fahrgast das Betriebsgeräusch der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung wahrnimmt, ebenso vorzugsweise durch Verringern des Betriebsgeräuschs eines Stellglieds, wie z.B. eines Elektromotors verringert. Jedoch erwähnt das Patentdokument 1 ein derartiges Problem nicht. Obwohl das Patentdokument 1 offenbart, dass die Antriebszeit der Ventilhubbetragsänderungseinrichtung, nämlich die Betriebszeit des Stellglieds beim Verbrennungsmotorstopp beschränkt wird, erwähnt das Dokument überhaupt nicht, wie die Betriebszeit zu definieren ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung zu schaffen, bei der ein Betriebsgeräusch beim Verbrennungsmotorstopp verringert werden kann, wenn es wahrscheinlicher ist, dass ein Fahrgast das Geräusch wahrnimmt.
Eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ändert eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest einem eines Einlassventils und eines Auslassventils, die an einem Verbrennungsmotor vorgesehen sind. Die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung weist ein Stellglied, einen Änderungsmechanismus und einen Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt auf. Der Änderungsmechanismus ändert die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung durch Ändern einer Differenz einer Drehphase einer Nockenwelle, die das Ventil antreibt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wird, von einer Drehphase einer Kurbelwelle mit einem Änderungsbetrag gemäß einem Betätigungsbetrag des Stellglieds. Der Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt stellt den Betätigungsbetrag des Stellglieds auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum gegenwärtigen Zeitpunkt des Ventils, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wurde, und einem Sollwert davon ein. Ferner weist in dem Fall, dass die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp geändert wird, der Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt einen Stellgliedbegrenzungsabschnitt auf, der den Betätigungsbetrag des Stellglieds relativ kleiner als beim Verbrennungsmotorbetrieb einstellt.
Alternativ weist eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, die eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest einem eines Einlassventils und eines Auslassventils ändert, die an einem Verbrennungsmotor vorgesehen sind, ein Stellglied, einen Änderungsmechanismus und eine Steuereinheit auf. Der Änderungsmechanismus ändert die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung durch Ändern einer Differenz einer Drehphase einer Nockenwelle, die ein Ventil antreibt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wurde, von einer Drehphase einer Kurbelwelle mit einem Änderungsbetrag gemäß einem Betätigungsbetrag des Stellglieds. Die Steuereinheit stellt den Betätigungsbetrag des Stellglieds auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum gegenwärtigen Zeitpunkt des Ventils, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wurde, und einem Sollwert davon ein. Ferner stellt in einem Fall, dass die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp geändert wird, die Steuereinheit den Betätigungsbetrag des Stellglieds relativ kleiner als beim Verbrennungsmotorbetrieb ein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung vorgesehen. Die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung ändert eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest einem eines Einlassventils und eines Auslassventils, die an einem Verbrennungsmotor vorgesehen sind. Der Änderungsmechanismus ändert die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung durch Ändern einer Differenz einer Drehphase einer Nockenwelle, die ein Ventil antreibt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wurde, von einer Drehphase einer Kurbelwelle mit einem Änderungsbetrag gemäß einem Betätigungsbetrag des Stellglieds.
Das Steuerverfahren weist einen Betätigungsbetragseinstellschritt und einen Betätigungsbetragsbegrenzungsschritt auf. Bei dem Betätigungsbetragseinstellschritt wird der Betätigungsbetrag des Stellglieds auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum gegenwärtigen Zeitpunkt des Ventils, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wird, und einem Sollwert davon eingestellt. Bei dem Betätigungsbetragsbegrenzungsschritt wird der Betätigungsbetrag des Stellglieds, der bei dem Betätigungsbetragseinstellschritt eingestellt wird, relativ kleiner beim Verbrennungsmotorbetrieb in einem Fall eingestellt, bei dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp geändert wird.
Gemäß der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung oder dem Steuerverfahren von dieser, wie vorstehend beschrieben ist, kann der Stellgliedbetätigungsbetrag beim Verbrennungsmotorstopp im Vergleich mit dem Verbrennungsmotorbetrieb relativ klein ausgeführt werden. Daher wird beim Verbrennungsmotorstopp, wenn es wahrscheinlicher ist, dass der Fahrgast das Geräusch wahrnimmt, unter Berücksichtigung eines geringeren Bedarfs nach einer Erhöhung der Geschwindigkeit zur Änderung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung der Stellgliedbetätigungsbetrag verringert, so dass das Betriebsgeräusch der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung somit verringert wird, um dadurch zu verhindern, dass ein ungewöhnliches Geräusch oder Lärm von dem Fahrgast wahrgenommen wird.
Vorzugsweise stellt bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Stellgliedbegrenzungsabschnitt einen oberen Grenzwert des Betätigungsbetrags des Stellglieds bei jeder Steuerdauer so ein, dass er kleiner beim Verbrennungsmotorstopp als beim Verbrennungsmotorbetrieb ist. Alternativ stellt die Steuereinheit einen oberen Grenzwert des Betätigungsbetrags des Stellglieds in jeder Steuerdauer so ein, dass er kleiner bei dem Verbrennungsmotorstopp als bei dem Verbrennungsmotorbetrieb ist.
Vorzugsweise wird bei dem Steuerverfahren der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem Betätigungsbetragsbegrenzungsschritt ein oberer Grenzwert des Betätigungsbetrags des Stellglieds bei dem Betätigungsbetragseinstellschritt in jeder Steuerdauer kleiner beim Verbrennungsmotorstopp als beim Verbrennungsmotorbetrieb eingestellt.
Gemäß der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung oder deren Steuerverfahren, wie vorstehend beschrieben ist, wird der obere Grenzwert des Betätigungsbetrags des Stellglieds in jeder Steuerdauer relativ klein beim Verbrennungsmotorstopp eingestellt, so dass der Stellgliedbetätigungsbetrag beim Verbrennungsmotorstopp verringert ist, um dadurch das Betriebsgeräusch zu verringern.
Vorzugsweise stellt bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung der Stellgliedbegrenzungsabschnitt ein Berechnungsverhältnis des Betätigungsbetrag des Stellglieds zu der Abweichung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung in jeder Steuerdauer so ein, dass es beim Verbrennungsmotorstopp kleiner als beim Verbrennungsmotorbetrieb ist. Alternativ stellt die Steuereinheit ein Berechnungsverhältnis des Betätigungsbetrags des Stellglieds zu der Abweichung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung in jeder Steuerdauer so ein, dass es beim Verbrennungsmotorstopp kleiner als beim Verbrennungsmotorbetrieb ist.
Vorzugsweise wird bei dem Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem Betätigungsbetragsbegrenzungsschritt ein Berechnungsverhältnis des Betätigungsbetrags des Stellglieds zu der Abweichung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung bei dem Betätigungsbetragseinstellschritt in jeder Steuerdauer so eingestellt, dass es beim Verbrennungsmotorstopp kleiner als beim Verbrennungsmotorbetrieb ist.
Gemäß der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung oder deren Steuerverfahren, wie vorstehend beschrieben ist, wird ein Berechnungsverhältnis des Betätigungsbetrags des Stellglieds zu der Abweichung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung in jeder Steuerdauer relativ klein beim Verbrennungsmotorstopp eingestellt, so dass der Stellgliedbetätigungsbetrag beim Verbrennungsmotorstopp verringert wird, um dadurch das Betriebsgeräusch zu verringern.
Vorzugsweise wird bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung oder deren Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beim Verbrennungsmotorstopp der Sollwert der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, der für einen nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist.
Gemäß der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung oder deren Steuerverfahren, wie vorstehend beschrieben ist, wird die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung (eine Ventilzeitabstimmung) beim Verbrennungsmotorstopp geändert, so dass der nächste Verbrennungsmotorstart problemlos durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise weist die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner einen Einstellabschnitt und einen Zwangsstoppabschnitt auf. Der Einstellabschnitt stellt eine Betriebsdauer nach dem Anhalten gemäß einer Abweichung eines Ist-Werts der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp von dem Sollwert der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp ein. Der Zwangsstoppabschnitt stoppt zwangsweise einen Betrieb des Stellglieds, wenn die Betriebsdauer nach dem Anhalten, die durch den Einstellabschnitt eingestellt wird, seit dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps abgelaufen ist. Alternativ stellt die Steuereinheit eine Betriebsdauer nach dem Anhalten gemäß einer Abweichung eines Ist-Werts der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp von dem Sollwert der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp ein, und stoppt zwangsweise einen Betrieb des Stellglieds, wenn die eingestellte Betriebsdauer nach dem Anhalten seit dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps abgelaufen ist.
Vorzugsweise weist das Steuerverfahren der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner einen Einstellschritt und einen Zwangsstoppschritt auf. Bei dem Einstellschritt wird eine Betriebsdauer nach dem Anhalten gemäß einer Abweichung eines Ist-Werts der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp von dem Sollwert der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp eingestellt. Bei dem Zwangsstoppschritt wird ein Betrieb des Stellglieds zwangsweise gestoppt, wenn die Betriebsdauer nach dem Anhalten, die bei dem Einstellschritt eingestellt wird, seit dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps abgelaufen ist.
Gemäß der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung oder deren Steuerverfahren, wie vorstehend beschrieben ist, kann eine Dauer von dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps zu dem Zeitpunkt des zwangsweisen Anhalten des Stellglieds (Betriebsdauer nach dem Anhalten) geeignet im Hinblick auf die Charakteristiken des Änderungsmechanismus eingestellt werden. Das stellt die Stellgliedbetriebsdauer sicher, die für die Ventilphase erforderlich ist, die auf eine geeignete Phase beim Anhalten eingestellt werden soll. Zusätzlich wird der Energieverbrauch eingespart und wird ein Überhitzen verhindert, das sich aus einer Überlastung aufgrund der unnötig langen Betriebsdauer ergibt.
Vorzugsweise ist bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Stellglied aus einem Elektromotor ausgebildet und ist der Betätigungsbetrag des Stellglieds eine Drehzahldifferenz des Elektromotors relativ zu der Drehzahl der Nockenwelle.
Gemäß der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, wie vorstehend beschrieben ist, ist der Elektromotor ein Stellglied und ist der Betätigungsbetrag des Stellglieds eine Drehzahldifferenz des Elektromotors relativ zu der Nockenwelle, deren Drehung beim Verbrennungsmotorstopp angehalten wird. Bei dieser Konfiguration wird die Drehzahl des Elektromotors beim Verbrennungsmotorstopp niedrig eingestellt, um dadurch das Betriebsgeräusch des Elektromotors zu verringern.
Daher ist der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung, das Betriebsgeräusch der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung beim Verbrennungsmotorstopp zu verringern, wenn es wahrscheinlicher ist, dass der Fahrgast das Geräusch wahrnimmt .
Die vorstehend genannten und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erkennbar.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konfiguration eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs zeigt, an dem eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung montiert ist.
2 zeigt ein Kennfeld, das die Phase einer Einlassnockenwelle definiert.
3 ist ein Querschnitt, der einen einlassseitigen VVT-Mechanismus zeigt.
4 ist ein Querschnitt entlang A-A in 3.
5 ist ein (erster) Querschnitt entlang B-B in 3.
6 ist ein (zweiter) Querschnitt entlang B-B in 3.
7 ist ein Querschnitt entlang C-C in 3.
8 ist ein Querschnitt entlang D-D in 3.
9 zeigt das Reduktionsübersetzungsverhältnis des einlassseitigen VVT-Mechanismus im Ganzen.
10 zeigt eine Relation zwischen der Phase einer Führungsplatte relativ zu einem Kettenrad und der Phase der Einlassnockenwelle.
11 ist ein schematisches Blockdiagramm, das einen Steueraufbau für eine Einlassventilphase unter Verwendung der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Drehzahlsteuerung für einen Elektromotor als Stellglied der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel darstellt.
13 zeigt schematisch eine Drehzahlsteuerung des Elektromotors.
14 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der Einstellung eines Stellgliedbetätigungsbetrags (einer relativen Drehzahl des Elektromotors) bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
15 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Stellgliedenergiezufuhrsteuerung (Elektromotorenergiezufuhrsteuerung) nach dem Verbrennungsmotorstopp bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird im folgenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden ähnliche Bauteile mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Sie werden ebenso identisch benannt und funktionieren identisch. Daher wird deren detaillierte Beschreibung nicht wiederholt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Beschreibung eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs angegeben, an dem eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung montiert ist.
Ein Verbrennungsmotor 1000 ist ein Acht-Zylinder V-Verbrennungsmotor mit einer ersten Reihe 1010 und einer zweiten Reihe 1012, die jeweils eine Gruppe von vier Zylindern aufweisen. Hier beschränkt die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht die Bauarten der Verbrennungsmotoren und die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, die nachstehend beschrieben wird, ist auf jeden Verbrennungsmotor anwendbar, der ein anderer als der V-8-Verbrennungsmotor ist.
In dem Verbrennungsmotor 1000 wird Luft von einem Luftreiniger 1020 gesaugt. Die Menge der eingesaugten Luft wird durch ein Drosselventil 1030 eingestellt. Das Drosselventil 1030 ist ein elektronisches Drosselventil, das durch einen Motor angetrieben wird.
Die Luft wird durch einen Einlass, 1032 in einen Zylinder 1040 zugeführt. Die Luft wird mit Kraftstoff in dem Zylinder 1040 (einer Brennkammer) gemischt. In den Zylinder 1040 wird Kraftstoff direkt von einem Injektor 1050 eingespritzt. Anders gesagt sind Einspritzlöcher des Injektors 1050 innerhalb des Zylinders 1040 vorgesehen.
Der Kraftstoff wird in dem Einlasstakt eingespritzt. Die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung ist nicht auf den Einlasstakt beschränkt. Ferner ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Verbrennungsmotor 1000 als Direkteinspritzverbrennungsmotor mit Einspritzlöchern des Injektors 1050 beschrieben, die innerhalb des Zylinders 1040 angeordnet sind. Jedoch kann zusätzlich zu dem Direkteinspritzinjektor 1050 ein Anschlussinjektor vorgesehen werden. Darüber hinaus kann auch nur der Anschlussinjektor vorgesehen werden.
Das Luftkraftstoffgemisch in dem Zylinder 1040 wird durch eine Zündkerze 1060 gezündet und demgemäß verbrannt. Das Luftkraftstoffgemisch, nachdem es verbrannt ist, nämlich das Abgas wird durch einen Dreiwegekatalysator 1070 gereinigt und darauf aus dem Fahrzeug ausgestoßen. Das Luftkraftstoffgemisch wird verbrannt, um einen Kolben 1080 nach unten zu pressen und um dadurch eine Kurbelwelle 1090 zu drehen.
An der Oberseite des Zylinders 1040 sind ein Einlassventil 1100 und ein Auslassventil 1010 vorgesehen. Das Einlassventil 1100 wird durch eine Einlassnockenwelle 1120 betrieben. Das Auslassventil 1110 wird durch eine Auslassnockenwelle 1130 betrieben. Die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 sind durch solche Teile, wie z.B. eine Kette und Zahnräder gekoppelt, so dass sie mit der gleichen Drehzahl gedreht werden (der Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle 1090). Hier wird die Drehzahl eines Rotors, wie z.B. einer Welle gewöhnlich durch Umdrehungen pro Zeiteinheit dargestellt (typischerweise Umdrehungen pro Minute (U/min)).
Das Einlassventil 1100 hat eine Phase (Öffnungs-/Schließzeitabstimmung), die durch einen einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 gesteuert wird, der an der Einlassnockenwelle 1120 vorgesehen ist. Das Auslassventil 1110 hat eine Phase (Öffnungs-/Schließzeitabstimmung), die durch einen auslassseitigen VVT-Mechanimsus 3000 gesteuert wird, der an der Auslassnockenwelle 1130 vorgesehen ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 durch die VVT-Mechanismen zum Steuern der jeweiligen Phasen des Einlassventils 1100 und des Auslassventils 1110 gedreht. Hier ist das Phasensteuerverfahren nicht auf das vorstehend erwähnte Verfahren beschränkt.
Der einlassseitige VVT-Mechanismus 2000 wird durch einen Elektormotor 2060 betrieben (in 3 gezeigt). Der Elektromotor 2060 wird durch eine ECU (elektronische Steuereinheit) 4000 gesteuert. Der Strom und die Spannung des Elektromotors 2060 werden durch ein Strommessgerät (nicht gezeigt) und ein Spannungsmessgerät (nicht gezeigt) erfasst und die Messungen werden in die ECU 4000 eingegeben.
Der auslassseitige VVT-Mechanismus 3000 wird hydraulisch betrieben. Hier kann der einlassseitige VVT-Mechanismus 2000 hydraulisch betrieben werden, während der auslassseitige VVT-Mechanismus 3000 durch einen Elektromotor betrieben werden kann.
Zu der ECU 4000 werden Signale, die die Drehzahl und den Kurbelwinkel der Kurbelwelle 1090 angegeben, von einem Kurbelwinkelsensor 5000 eingegeben. Ferner werden zu der ECU 4000 Signale, die die jeweiligen Phasen der Einlassnockenwelle 1120 und der Auslassnockenwelle 1130 angeben (Phase: Nockenwellenposition in Drehrichtung) von einem Nockenpositionssensor 5010 eingegeben.
Ferner wird zu der ECU 4000 ein Signal, das die Wassertemperatur (Kühlmitteltemperatur) des Verbrennungsmotors 1000 angibt, von einem Kühlmitteltemperatursensor 5020 wie auch ein Signal, das die Menge der Einlassluft (Menge der Luft, die in den Verbrennungsmotor 1000 aufgenommen oder angesaugt wird) des Verbrennungsmotors 1000 angibt, von einem Luftdurchflussmessgerät 5030 eingegeben.
Auf der Grundlage dieser Signale, die von den Sensoren eingegeben werden, wie auch von einem Kennfeld und einem Programm, das in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert wird, steuert die ECU 4000 die Drosselöffnungsposition, die Zündzeitabstimmung, die Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung, die Menge des eingespritzten Kraftstoffs, die Phase des Einlassventils 1100 und die Phase des Auslassventils 1110 beispielsweise derart, dass der Verbrennungsmotor 1000 in einem gewünschten Betriebszustand betrieben wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt die ECU 4000 die Phase des Einlassventils 1100 auf der Grundlage des Kennfelds, wie in 2 gezeigt ist, dass die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Einlassluftmenge KL als Parameter verwendet. Eine Vielzahl von Kennfeldern für jeweilige Kühlmitteltemperaturen wird zum Bestimmen der Phase des Einlassventils 1100 gespeichert.
Im Folgenden wird die weitergehende Beschreibung von dem einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 angegeben. Hier kann der auslassseitige VVT-Mechanismus 2000 identisch mit dem einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 konfiguriert werden, wie nachstehend beschrieben wird. Darüber hinaus kann jeder des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 und des auslassseitigen VVT-Mechanismus 3000 identisch mit dem einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 konfiguriert werden, wie nachstehend beschrieben ist.
Wie in 3 gezeigt ist, weist der einlassseitige VVT-Mechanismus 2000 ein Kettenrad 2010, eine Nockenplatte 2020, einen Hebelmechanismus 2030, eine Führungsplatte 2040, ein Reduktionszahnrad 2050 und einen Injektormotor 2060 auf.
Das Kettenrad 2010 ist über eine Kette oder Ähnliches mit der Kurbelwelle 1090 gekoppelt. Die Drehzahl des Kettenrads 2010 ist die Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle 1090 ähnlich bei der Einlassnockenwelle 1120 und der Auslassnockenwelle 1030. Die Einlassnockenwelle 1120 ist konzentrisch zu der Drehachse des Kettenrads 2010 und relativ zu dem Kettenrad 2010 drehbar vorgesehen.
Die Nockenwelle 2020 ist mit der Einlassnockenwelle 1120 mit einem Stift (1) 2070 gekoppelt. Die Nockenplatte 2020 dreht sich in dem Kettenrad 2010 gemeinsam mit der Einlassnockenwelle 1120. Hier können die Nockenplatte 2020 und die Einlassnockenwelle 1120 in einer Einheit integriert werden.
Der Hebelmechanismus 2030 besteht aus einem Arm (1) 2031 und einem Arm (2) 2032. Wie in 4 gezeigt ist, die ein Querschnitt entlang A-A in 3 ist, ist ein Paar Arme (1) 2031 innerhalb des Kettenrads 2010 vorgesehen, so dass die Arme punksymmetrisch zueinander mit Bezug auf die Drehachse der Einlassnockenwelle 1120 sind. Jeder Arm (1) 2031 ist mit dem Kettenrad 2010 so gekoppelt, dass der Arm um einen Stift (2) 2072 geschwenkt werden kann.
Wie in 5 gezeigt ist, die ein Querschnitt entlang B-B in 3 ist, wie in 6 gezeigt ist, die den Zustand zeigt, in dem die Phase des Einlassventils 1100 mit Bezug auf den Zustand in 5 vorgestellt ist, sind die Arme (1) 2031 und die Nockenplatte 2020 durch Arme (2) 2032 gekoppelt.
Der Arm (2) 2032 ist so gestützt, dass der Arm um einen Stift (3) 2074 und mit Bezug auf den Arm (1) 2031 geschwenkt werden kann. Ferner ist der Arm (2) 2032 so gestützt, dass der Arm um einen Stift (4) 2076 und mit Bezug auf die Nockenplatte 2020 geschwenkt werden kann.
Ein Paar Hebelmechanismen 2030 verursacht, dass die Einlassnockenwelle 1120 sich relativ zu dem Kettenrad 2010 dreht und dadurch die Phase des Einlassventils 1100 ändert. Auch wenn somit einer von den paarweise vorgesehenen Hebelmechanismen 2030 infolge einer Beschädigung oder Ähnlichem zerstört wird, kann der andere Hebelmechanismus verwendet werden, um die Phase des Einlassventils 1100 zu ändern.
Unter Rückbezug auf 3 ist an einer Fläche von jedem Hebelmechanismus 2030 (dem Arm (2) 2032), die eine Fläche davon ist, die zu der Führungsplatte 2040 weist, ein Steuerstift 2034 vorgesehen, der Steuerstift 2034 ist konzentrisch zu dem Stift (3) 2074 vorgesehen. Jeder Steuerstift 2034 gleitet in einer Führungsvertiefung 2042, die in der Führungsplatte 2040 vorgesehen ist.
Jeder Steuerstift 2034 gleitet in der Führungsvertiefung 2042 der Führungsplatte 2040, so dass er in die radiale Richtung verschoben wird. Die radiale Verschiebung jedes Steuerstifts 2034 verursacht, dass die Einlassnockenwelle 1120 sich relativ zu dem Kettenrad 2010 dreht.
Wie in 7 gezeigt ist, die ein Querschnitt entlang C-C in 3 ist, ist die Führungsvertiefung 2042 mit einer Spiralgestalt ausgebildet, so dass die Drehung der Führungsplatte 2040 verursacht, dass jeder Steuerstift 2034 sich in die radiale Richtung verschiebt. Hier ist die Gestalt der Führungsvertiefung 2042 nicht darauf beschränkt.
Wenn der Steuerstift 2034 weitergehend in die radiale Richtung von der axialen Mitte der Führungsplatte 2040 verschoben wird, wird die Phase des Einlassventils 1100 mit einem größeren Ausmaß nachgestellt. In anderen Worten hat der Betrag der Änderung der Phase einen Wert entsprechend dem Betätigungsbetrag des Hebelmechanismus 2030, der durch die radiale Verschiebung des Steuerstifts 2034 erzeugt wird. Alternativ kann die Phase des Einlassventils 1100 mit einem größeren Ausmaß vorgestellt werden, wenn der Steuerstift 2034 weitergehend in die radiale Richtung von der axialen Mitte der Führungsplatte 2040 verschoben wird.
Wenn der Steuerstift 2034, wie in 7 gezeigt ist, an ein Ende der Führungsvertiefung 2042 anstößt, wird der Betrieb des Hebelmechanismus 2030 beschränkt. Daher ist die Phase, in der der Steuerstift 2034 an ein Ende der Führungsvertiefung 2042 anstößt, die Phase des am weitesten nachgestellten Winkels oder des am weitesten vorgestellten Winkels.
Unter Rückbezug auf 3 sind in der Führungsplatte 2040 eine Vielzahl von eingedrückten Abschnitten 2044 an ihrer Fläche vorgesehen, die zu dem Reduktionszahnrad 2050 weist, zum Koppeln der Führungsplatte 2040 und des Reduktionszahnrads 2050 miteinander.
Das Reduktionszahnrad 2050 besteht aus einem Außenzahnrad 2052 und einem Innenzahnrad 2054. Das Außenzahnrad 2052 ist mit Bezug auf das Kettenrad 2010 fixiert, so dass das Zahnrad sich gemeinsam mit dem Kettenrad 2010 dreht.
Das Innenzahnrad 2054 hat eine Vielzahl von Vorsprungabschnitten 2056 daran, die in den eingedrückten Abschnitten 2044 der Führungsplatte 2040 aufgenommen werden. Das Innenzahnrad 2054 ist drehbar um eine exzentrische Achse 2066 einer Kupplung 2062 gestützt, die exzentrisch mit Bezug auf eine axiale Mitte 2064 einer Ausgangswelle des Elektromotors 2060 ausgebildet ist.
8 zeigt einen Querschnitt entlang D-D in 3. Das Innenzahnrad 2054 ist so vorgesehen, dass ein Teil von dessen Zähnen mit dem Außenzahnrad 2052 kämmend eingreift. In dem Fall, dass die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 identisch mit der Drehzahl des Kettenrads 2010 ist, drehen sich die Kupplung 2062 und das Innenzahnrad 2054 mit der gleichen Drehzahl wie das Außenzahnrad 2052 (Kettenrad 2010). Wenn die Führungsplatte 2040 sich mit der gleichen Drehzahl wie das Kettenrad 2010 dreht, wird demgemäß die Phase des Einlassventils 1100 aufrechterhalten.
Wenn der Elektromotor 2060 verursacht, dass die Kupplung 2062 sich um die axiale Mitte 2064 und relativ zu dem Außenzahnrad 2052 dreht, läuft das Innenzahnrad 2054 demgemäß im Ganzen um die axiale Mitte 2064 um, während das Innenzahnrad 2054 sich um die exzentrische Achse 2066 dreht. Die Drehbewegung des Innenzahnrads 2054 verursacht, dass die Führungsplatte 2040 sich relativ zu dem Kettenrad 2010 dreht und somit die Phase des Einlassventils 1100 beendet wird.
Die Phase des Einlassventils 1100 wird als Ergebnis der Verringerung der Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und des Kettenrads 2010 (Betätigungsbetrag des Elektromotors 2060) am Reduktionszahnrad 2050, der Führungsplatte 2040 und dem Hebelmechanismus 2030 geändert. Hier kann die Phase des Einlassventils 1100 durch Erhöhen der Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und des Kettenrads 2010 geändert werden. Die Ausgangswelle des Elektromotors 2060 ist mit einem Motordrehwinkelsensor 5050 versehen, der ein Signal abgibt, das einen Drehwinkel der Ausgangswelle angibt (die Position der Ausgangswelle in Drehrichtung). Der Motordrehwinkelsensor 5050 ist im Allgemeinen so konfiguriert, dass er ein Impulssignal jedes Mal dann erzeugt, wenn die Ausgangswelle des Elektromotors 2060 sich um einen vorbestimmten Winkel dreht. Auf der Grundlage der Abgaben von dem Motordrehwinkelsensor 5050 kann die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 (im Folgenden einfach als Drehzahl des Elektromotors 2060) erfasst werden.
Wie in 9 gezeigt ist, kann das Reduktionsübersetzungsverhältnis R(θ) des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 im Ganzen (das Verhältnis der Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und des Kettenrads 2010 zu dem Betrag der Phasenänderung) einen Wert gemäß der Phase des Einlassventils 1100 haben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dann, wenn das Reduktionsübersetzungsverhältnis höher ist, der Betrag der Phasenänderung mit Bezug auf die Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und des Kettenrads 2010 kleiner.
In dem Fall, dass die Phase des Einlassventils 1100 sich in einem ersten Bereich von dem am weitesten nachgestellten Winkel zu CA(1) befindet, ist das Reduktionsübersetzungsverhältnis des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 im Ganzen R(1). In dem Fall, dass die Phase des Einlassventils 1100 sich in einem zweiten Bereich von CA(2) (CA(2) ist mit Bezug auf CA(1) vorbestellt) zu den am weitesten vorgestellten Winkel befindet, ist das Reduktionsübersetzungsverhältnis des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 im Ganzen R(2) (R(1) > R(2)).
In dem Fall, dass die Phase des Einlassventils 1100 sich in einem dritten Bereich von CA(1) zu CA(2) befindet, ändert sich das Reduktionsübersetzungsverhältnis des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 im Ganzen mit einer vorbestimmten Änderungsrate ((R(2)-R(1))/(CA(2)-CA(1)).
Die Funktion des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung wird nachstehend beschrieben, die auf der Grundlage des folgenden Aufbaus durchgeführt wird.
Wenn die Phase des Einlassventils 1100 (der Einlassnockenwelle 1120) vorzustellen ist, wird der Elektromotor 2060 betrieben, um die Führungsplatte 2040 relativ zu dem Kettenrad 2010 zu drehen, um dadurch die Phase des Einlassventils 1100 vorzustellen, wie in 10 gezeigt ist.
Wenn die Phase des Einlassventils 1100 sich in dem ersten Bereich zwischen dem am weitesten nachgestellten Winkel und CA(1) befindet, wird die Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und dem Kettenrad 2010 mit einem Reduktionsübersetzungsverhältnis von R(1) verringert, um die Phase des Einlassventils 1100 vorzustellen.
In dem Fall, dass die Phase des Einlassventils 1100 sich in dem zweiten Bereich zwischen CA(2) und den am weitesten vorgestellten Winkel befindet, wird die Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und dem Kettenrad 2010 mit einem Reduktionsübersetzungsverhältnis von R(2) verringert, um die Phase des Einlassventils 1100 vorzustellen.
Wenn die Phase des Einlassventils 1100 nachzustellen ist, wird die Ausgangswelle des Elektromotors 2060 relativ zu dem Kettenrad 2010 in die Richtung gedreht, die entgegengesetzt zu der Richtung in dem Fall ist, in dem die Phase vorzustellen ist. Wie in dem Fall des Vorstellens der Phase wird, wenn die Phase nachzustellen ist und die Phase des Einlassventils 1100 sich in dem ersten Bereich zwischen dem am weitesten nachgestellten Winkel und CA(1) befindet, die Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und dem Kettenrad 2010 mit dem Reduktionsübersetzungsverhältnis von R(1) verringert und wird die Phase nachgestellt. Wenn ferner die Phase des Einlassventils 1100 sich in dem zweiten Bereich zwischen CA(2) und dem am weitesten vorgestellten Winkel befindet, wird die Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und dem Kettenrad 2010 mit dem Reduktionsübersetzungsverhältnis von R(2) verringert und wird die Phase nachgestellt.
Demgemäß kann, solange die Richtung der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und dem Kettenrad 2010 gleich ist, die Phase des Einlassventils 1100 für sowohl den ersten Bereich zwischen dem am weitesten nachgestellten Winkel CA(1) als auch den zweiten Bereich zwischen CA (2) und dem am weitesten vorgestellten Winkel vorgestellt oder nachgestellt werden. Hier kann für den zweiten Bereich zwischen CA (2) und dem am weitesten vorgestellten Winkel die Phase mehr vorgestellt oder mehr nachgestellt werden. Somit kann die Phase über einen breiten Bereich geändert werden.
Da ferner das Reduktionsübersetzungsverhältnis für den ersten Bereich zwischen dem am weitesten nachgestellten Winkel und CA(1) hoch ist, ist ein großes Drehmoment zum Drehen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 durch ein Drehmoment notwendig, das an der Einlassnockenwelle 1120 wirkt, wenn der Verbrennungsmotor 1000 in Betrieb ist. Auch wenn daher der Elektromotor 2060 kein Drehmoment wie in dem Fall erzeugt, in dem der Elektromotor 2060 angehalten ist, kann die Drehung der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 verursacht durch das Drehmoment beschränkt werden, das an der Einlassnockenwelle 1120 wirkt. Daher kann eine Änderung der Ist-Phase von einer Phase, die unter einer Steuerung bestimmt wird, beschränkt werden. Darüber hinaus kann eine Phasenänderung, die nicht beabsichtigt ist, beschränkt werden, wenn die Energiezufuhr zu dem Elektromotor 2060 als Stellglied angehalten wird.
In dem Fall, dass die Phase des Einlassventils 1100 sich in dem dritten Bereich CA(1) und CA(2) befindet, wird die Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und dem Kettenrad 2010 mit einem Reduktionsübersetzungsverhältnis verringert, die sich mit einer vorbestimmten Änderungsrate ändert, was das Vorstellen oder Nachstellen der Phase des Einlassventils 1100 zur Folge haben kann.
Demgemäß kann in dem Fall, dass die Phase sich von dem ersten Bereich zu dem zweiten Bereich oder von dem zweiten Bereich zu dem ersten Bereich ändert, der Betrag der Phasenänderung mit Bezug auf die Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und dem Kettenrad 2010 graduell erhöht oder verringert werden. Auf diesem Weg kann eine plötzliche stufige Änderung des Betrags der Phasenänderung beschränkt werden, um dadurch eine plötzliche Änderung der Phase zu beschränken. Demgemäß kann die Fähigkeit zum Steuern der Phase verbessert werden.
Wie vorstehend diskutiert ist, stellt der einlassseitige VVT-Mechanismus für die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem Fall, dass die Phase des Einlassventils sich in dem Bereich von dem am weitesten nachgestellten Winkel zu CA(1) befindet, ein Reduktionsübersetzungsverhältnis des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 im Ganzen von R(1) zur Verfügung. Wenn die Phase des Einlassventils sich in dem Bereich von CR(2) bis zu dem am weitesten vorgestellten Winkel befindet, ist das Reduktionsübersetzungsverhältnis des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 im Ganzen R(2), das niedriger als R(1) ist. Somit kann, solange die Drehrichtung der Ausgangswelle des Elektromotors gleich ist, die Phase des Einlassventils für beide Bereiche, nämlich den ersten Bereich zwischen den am weitesten nachgestellten Winkel und CA(1) und dem zweiten Bereich zwischen CA(2) und dem am weitesten vorgestellten Winkel vorgestellt oder nachgestellt werden. Hier kann für den zweiten Bereich zwischen CA(2) und dem am weitesten vorgestellten Winkel die Phase mit einem größeren Ausmaß vorgestellt oder nachgestellt werden. Daher kann die Phase über einen breiten Bereich geändert werden. Ferner ist für den ersten Bereich zwischen dem am weitesten nachgestellten Winkel und CA(1) das Reduktionsübersetzungsverhältnis hoch und ist es daher möglich, eine Drehung der Ausgangswelle des Elektromotors durch das Drehmoment zu verhindern, das an der Einlassnockenwelle wirkt, wenn der Verbrennungsmotor betrieben wird. Somit kann eine Änderung der Ist-Phase von einer Phase, die unter der Steuerung bestimmt wird, beschränkt werden. Demgemäß kann die Phase über einen breiten Bereich geändert werden und kann die Phase genau gesteuert werden.
Nun wird ein Steueraufbau für die Phase des Einlassventils 1100 (im Folgenden ebenso einfach als Einlassventilphase bezeichnet) im Einzelnen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 11 ist der Verbrennungsmotor 1000, wie in 1 dargestellt ist, derart konfiguriert, dass Leistung von der Kurbelwelle 1090 über eine Zeitabstimmungskette 1200 (oder einen Zeitabstimmungsriemen) auf die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 durch jeweilige Kettenräder 2010, 2012 übertragen wird. Ferner ist ein Nockenpositionssensor 5010, der ein Nockenwinkelsignal Piv für jeden vorbestimmten Nockenwinkel abgibt, an dem äußeren Umfang der Einlassnockenwelle 1120 angebracht. Auf der anderen Seite ist ein Kurbelwinkelsensor 5000, der ein Kurbelwinkelsignal Pca für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel abgibt, an dem äußeren Umfang der Kurbelwelle 1090 eingebracht. Zusätzlich ist ein Motordrehwinkelsensor 5050, der ein Motordrehwinkelsignal Pmt für jeden vorbestimmten Drehwinkel abgibt, an einem Rotor (nicht gezeigt) des Elektromotors 2060 angebracht. Das Nockenwinkelsignal Piv, das Kurbelwinkelsignal Pca und das Motordrehwinkelsignal Pmt werden in die ECU 4000 eingegeben.
Ferner steuert die ECU 4000 den Betriebsverbrennungsmotor 1000, so dass eine von dem Verbrennungsmotor 1000 angeforderte Abgabe erhalten wird, auf der Grundlage der Abgaben von den Sensoren zum Erfassen eines Zustands des Verbrennungsmotors 1000 und der Betriebsbedingung (einer Fahrerpedalbetätigung, einer gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen). Als Teil der Verbrennungsmotorsteuerung stellt die ECU 4000 einen Sollwert (eine Sollphase) der jeweiligen Phasen des Einlassventils 1100 und des Auslassventils 1110 ein.
Zusätzlich erzeugt die ECU 4000 einen Drehzahlanweisungswert Nmref des Elektromotors 2060 als Stellglied für den einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000, so dass die Phase des Einlassventils 1100 mit der Sollphase übereinstimmt. Der Drehzahlanweisungswert Nmref wird entsprechend der Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 relativ zu dem Kettenrad 2010 (der Einlassnockenwelle 1120) bestimmt. Die Differenz der Drehzahl des Elektromotors 2060 relativ zu der Einlassnockenwelle 1120 entspricht dem Stellgliedbetätigungsbetrag. Eine Elektromotor-EDU (elektronische Antriebseinheit) 4100 steuert die Drehzahl des Elektromotors 2060 gemäß dem Drehzahlanweisungswert Nmref von der ECU 4000.
Hier wird beim Verbrennungsmotorstopp der Sollwert der Ventilphase (Sollphase) auf eine Ventilphase eingestellt, die für den Verbrennungsmotorstart in Vorbereitung für den nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist. Daher braucht in dem Fall, dass die Einlassventilphase beim Verbrennungsmotorstopp von der Sollphase verschieden ist, die für den Verbrennungsmotorstart geeignet ist, die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung die Einlassventilphase (nämlich die Phase der Einlassnockenwelle 1120) nach dem Verbrennungsmotorstopp zu ändern.
12 ist ein Blockdiagramm, das die Drehzahlsteuerung des Elektromotors 2060 als Stellglied für den einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 12 weist ein Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt 6000 einen Ventilphasenerfassungsabschnitt 6010, einen Nockenphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6020, einen Relativdrehzahlabschnitt 6030, einen Nockenwellendrehzahlerfassungsabschnitt 6040 und einen Drehzahlanweisungswerterzeugungsabschnitt 6050 auf. Der Betrieb des Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitts 6000 wird durch Ausführen eines Steuerprozesses gemäß einem vorbestimmten Programm, das in der ECU 4000 im Voraus gespeichert wird, für jede vorbestimmte Steuerdauer verwirklicht.
Der Ventilphasenerfassungsabschnitt 6010 berechnet eine Ist-Phase IV(θ) des Einlassventils 1100 zum gegenwärtigen Zeitpunkt (im Folgenden ebenso als „Ist-Einlassventilphase IV(θ)" bezeichnet) auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals Pca von dem Kurbelwinkelsensor 5000, des Nockenwinkelsignal Piv von dem Nockenpositionssensor 5010 und des Motordrehwinkelsignals Pmt von dem Drehwinkelsensor 5050 des Elektromotors 2060.
Der Ventilphasenerfassungsabschnitt 6010 berechnet die gegenwärtige Phase der Einlassnockenwelle 1120, nämlich die Ist-Einlassventilphase beispielsweise durch Umwandeln bei der Erzeugung des Nockenwinkelsignals Piv der Zeitdifferenz des Nockenwinkelsignals Piv von der Erzeugung des Nockenwinkelsignals Pca in die Drehphasendifferenz zwischen der Kurbelwelle 1090 und der Einlassnockenwelle 1120 auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals Pca und des Nockenwinkelsignals Piv (ein erstes Phasenberechnungsverfahren).
Alternativ kann bei dem einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage des Betätigungsbetrags des Elektromotors 2060 als Stellglied (Relativdrehzahl ΔNm) der Phasenänderungsbetrag des Einlassventils genau nachgeführt werden. Insbesondere wird die Ist-Relativdrehzahl ΔNm auf der Grundlage der Abgabe von jedem Sensor berechnet und wird dann der Betrag der Änderung dIV(θ) der Ist-Einlassventilphase pro Zeiteinheit (jede Steuerdauer) durch einen Betriebsprozess gemäß dem Ausdruck (1) berechnet, der später beschrieben wird, auf der Grundlage der berechneten Ist-Relativdrehzahl ΔNm. Daher kann der Ventilphasenerfassungsabschnitt 6010 ebenso die gegenwärtigen Phasen der Einlassnockenwelle 1120, nämlich die Ist-Einlassventilphasen 1-zu-1 ebenso durch Integrieren des Betrags der Änderung dIV(θ) der Ist-Phase berechnen (ein zweites Phasenberechnungsverfahren).
Der Ventilphasenerfassungsabschnitt 6010 kann die Ist-Einlassventilphase IV(θ) unter Verwendung der ersten und zweiten Phasenberechnungsverfahren, die vorstehend. angegeben sind, unter Berücksichtigung der Stabilität der Verbrennungsmotordrehzahl, der Betriebsbelastung und dergleichen geeignet erfassen. Beispielsweise wird das zweite Phasenberechnungsverfahren, das vorstehend angegeben ist, zum Sicherstellen der Phasenerfassungsgenauigkeit in einem unstabilen Verbrennungsmotordrehzahlbereich, insbesondere in einem Bereich mit einer relativ niedrigen Drehzahl verwendet (beispielsweise in einem Bereich einer Drehzahl, die niedriger als 1000 U/min ist), während das erste Phasenberechnungsverfahren, das vorstehend angegeben ist, verwendet wird, um die Phase in einem Bereich mit hoher Verbrennungsmotordrehzahl zu erfassen, indem die Verbrennungsmotordrehzahl stabil ist und das Intervall zwischen den Nockenwinkelsignalen kurz ist, um dadurch die Vergrößerung der Betriebsbelastung der ECU 4000 zu verhindern.
Der Nockenwellenphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6020 hat einen Berechnungsabschnitt 6022 und einen Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025. Der Berechnungsabschnitt 6022 findet eine Abweichung ΔIV(θ) der Ist-Einlassventilphase IV(θ) von der Sollphase IV(θ)r auf (ΔIV(θ) = IV(θ) – IV(θ)r). Der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 berechnet einen erforderlichen Phasenänderungsbetrag Δθ für die Einlassnockenwelle 1120 in dieser Steuerdauer gemäß der Abweichung ΔIV(θ), die durch den Berechnungsabschnitt 6022 aufgefunden wird.
Beispielsweise wird ein Maximalwert Δθmax eines Phasenänderungsbetrags Δθ in einer einzigen Steuerdauer voreingestellt, so dass der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 den Phasenänderungsbetrag Δθ gemäß der Abweichung ΔIV(θ) in dem Bereich des maximalen Werts Δθmax bestimmt. Hier kann der maximale Wert Δθmax ein vorbestimmter fixierter Wert sein. Alternativ kann der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 den maximalen Wert Δθmax variabel gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1000 (der Drehzahl, der Einlassluftmenge und dergleichen) oder der Größe der Phasenabweichung ΔIV(θ) einstellen. Ferner kann der Phasenänderungsbetrag Δθ gemäß der Abweichung ΔIV(θ) der Ist-Einlassventilphase und einem vorbestimmten Umwandlungsverhältnis Kθ in dem Bereich des maximalen Werts Δθmax eingestellt werden (insbesondere Δθ = Kθ ΔIV(θ).
Der Relativdrehzahleinstellabschnitt 6030 berechnet die Drehzahl ΔNm der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 relativ zu der Drehzahl des Kettenrads 2010 (der Einlassnockenwelle 1120), die erforderlich ist, um den erforderlichen Phasenänderungsbetrag Δθ zu erzeugen, der durch den Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 angefordert wird. Beispielsweise wird die Relativdrehzahl ΔNm auf einen positiven Wert eingestellt (ΔNm > 0), wenn die Einlassventilphase vorzustellen ist. Dagegen wird die Relativdrehzahl ΔNm auf einen negativen Wert eingestellt (ΔNm < 0), wenn die Einlassventilphase nachzustellen ist und wird die relative Drehzahl ΔNm auf ungefähr null eingestellt (ΔNm = 0), wenn die gegenwärtige Einlassventilphase aufrechtzuerhalten ist.
Hier wird die Beziehung zwischen dem Phasenänderungsbetrag Δθ und der relativen Drehzahl Nm pro Zeiteinheit ΔT entsprechend der Steuerdauer durch den folgenden Ausdruck (1) dargestellt. Es ist anzumerken, dass in dem Ausdruck (1) R(θ) ein Reduktionsübersetzungsverhältnis ist, das gemäß der Einlassventilphase variiert, wie in 9 gezeigt ist. Δθ ∝ ΔNm·360° (1/R(θ))·ΔT 1
Demgemäß kann der Relativdrehzahleinstellabschnitt 6030 die relative Drehzahl ΔNm des Elektromotors 2060 zum Erzeugen des Nockenwellenphasenänderungsbetrags Δθ, der in der Steuerdauer ΔT erforderlich ist, durch einen Betriebsprozess gemäß dem Ausdruck (1) auffinden.
Der Nockenwellendrehzahlerfassungsabschnitt 6040 erhält die Drehzahl des Kettenrads 2010, nämlich die Ist-Drehzahl IVN der Einlassnockenwelle 1120, die die Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle 1090 ist. Hier kann der Nockenwellendrehzahlerfassungsabschnitt 6040 konfiguriert werden, um die Ist-Drehzahl IVN der Einlassnockenwelle 1120 auf der Grundlage des Nockenwinkelsignals Piv von dem Nockenpositionssensor 5010 zu berechnen. Hier ist die Anzahl der Abgaben des Nockenwinkelsignals pro Umdrehung der Einlassnockenwelle 1120 im Allgemeinen kleiner als die Anzahl der Abgaben des Kurbelwinkelsignals pro Umdrehung der Kurbelwelle 1090, und daher kann die Erfassungsgenauigkeit durch Erfassen der Nockenwellendrehzahl IVN auf der Grundlage der Drehzahl der Kurbelwelle 1090 verbessert werden.
Der Drehzahlanweisungswerterzeugungsabschnitt 6050 führt eine Addition der Ist-Drehzahl IVN der Einlassnockenwelle 1120, die durch den Nockenwellendrehzahlerfassungsabschnitt 6040 erhalten wird, und der Relativdrehzahl ΔNm durch, die durch den Relativdrehzahleinstellabschnitt 6030 eingestellt wird, um den Drehzahlanweisungswert Nmref für den Elektromotor 2060 zu erzeugen. Der Drehzahlanweisungswert Nmref, der durch den Drehzahlanweisungswerterzeugungsabschnitt 6050 erzeugt wird, wird zu der Elektromotor-EDU 4100 gesendet.
Die Elektromotor-EDU 4100 ist mit einer Energiequelle 4200 durch einen Relaisschaltkreis 4250 verbunden. Das Einschalten/Ausschalten des Relaisschaltkreises 4250 wird durch ein Steuersignal SRL gesteuert. Die Energiequelle 4200 ist im Allgemeinen aus einer Sekundärbatterie ausgebildet, die beim Verbrennungsmotorbetrieb aufladbar ist. Daher kann die Ventilphase (nämlich die Nockenwellenphase) durch kontinuierliches Einschalten des Relaisschaltkreises 4250 unter Verwendung eines Zeitgebers 6070 auch nach dem Verbrennungsmotorstopp zum Betreiben des Elektromotors 2060 als Stellglied für eine vorbestimmte Zeitdauer geändert werden.
Die Elektromotor-EDU 4100 steuert die Drehzahl, so dass die Drehzahl des Elektromotors 2060 mit dem Drehzahlanweisungswert Nmref übereinstimmt. Beispielsweise steuert die Elektromotor-EDU 4100 das Umschalten einer Leistungshaltleitervorrichtung (beispielsweise eines Transistors), so dass die Zufuhr der Leistung (typischerweise eines Motorstroms Imt) von der Energiequelle 4200 zu dem Elektromotor 2060 gemäß einer Drehzahlabweichung (Nref – Nm) einer Ist-Drehzahl Nm des Elektromotors 2060 von dem Drehzahlanweisungswert Nmref gesteuert wird. Beispielsweise wird ein Einschaltdauerverhältnis bei dem Schaltbetrieb einer derartigen Leistungshalbleitervorrichtung gesteuert.
Insbesondere steuert die Elektromotor-EDU 4100 ein Einschaltdauerverhältnis DTY, das der Betrag der Einstellung der Drehzahl ist, um die Motorsteuerbarkeit zu verbessern. DTY = DTY(ST) + DTY (FB) 2
In dem Ausdruck (2) ist DTY (FB) ein Rückführausdruck basierend auf einem Steuerbetrieb (typischerweise eine allgemeine P-Regelung, PI-Regelung oder Ähnliches) unter Verwendung der vorstehend genannten Drehzahlabweichung und einer vorbestimmten Regelverstärkung.
DTY(ST) in dem Ausdruck (2) ist ein voreingestellter Ausdruck, der auf der Grundlage des Drehzahlanweisungswerts Nmref und der eingestellten Relativdrehzahl ΔNm des Elektromotors 2060 eingestellt wird, wie in 13 gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf 13 wird eine Einschaltdauerverhältnischarakteristik 6060 in einer Tabelle im Voraus dargestellt, die mit dem Motorstromwert verknüpft ist, der erforderlich ist, wenn die relative Drehzahl ΔNm = 0 ist, wenn nämlich der Elektromotor 2060 sich mit der gleichen Drehzahl wie das Kettenrad 2010 dreht (ΔNm = 0), mit Bezug auf dem Drehzahlanweisungswert Nmref. Dann wird DTY(ST) in dem Ausdruck (2) durch relatives Erhöhen/Verringern des elektrischen Stromwerts entsprechend der relativen Drehzahl ΔNm von dem Referenzwert in Abhängigkeit von der Einschaltdauerverhältnischarakteristik 6060 eingestellt. Aufgrund der Drehzahlsteuerung, in der die Energiezufuhr zu dem Elektromotor 2060 mit einer Kombination des voreingestellten Ausdrucks und des Rückführausdrucks auf diese Weise gesteuert wird, gestattet die Elektromotor-EDU 4100, dass die Drehzahl des Elektromotors 2060 einer Änderung des Drehzahlanweisungswerts Nmref mit einer hohen Geschwindigkeit im Vergleich mit einer einfachen Rückführregelung, nämlich der Drehzahlregelung folgt, die lediglich den Ausdruck DTY (FB) in dem Ausdruck (2) verwendet.
(Einstellung des Stellgliedbetätigungsbetrags gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung)
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Einstellung der relativen Drehzahl ΔNm des Elektromotors 2060 (nämlich der Stellgliedbetätigungsbetrag) basierend auf dem Phasenänderungsbetrag Δθ durch den Relativdrehzahleinstellabschnitt 6030 in 12 gemäß dem in 14 gezeigten Ablaufdiagramm durchgeführt. Die Stellgliedbetätigungsbetragseinstellung gemäß dem Ablaufdiagramm in 14 wird durch die ECU 4000 als Teil der Ventilzeitabstimmungssteuerung durch einen einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 durchgeführt.
Die ECU 4000 bestimmt, ob der Verbrennungsmotor 1000 beim Schritt S100 angehalten ist oder nicht. Dann werden beim Verbrennungsmotorbetrieb (wenn NEIN bei Schritt S1000 vorliegt), der obere Grenzwert ΔNmmax und der Umwandlungskoeffizient Nθ in der Einstellung der relativen Drehzahl ΔNm des Elektromotors 2060 bei dem Relativdrehzahleinstellabschnitt 6030 (12) auf normale Werte eingestellt (Schritt S110). Beispielsweise wird der normale Wert des Umwandlungskoeffizienten Nθ entsprechend dem Reduktionsübersetzungsverhältnis R(θ) gemäß dem Ausdruck (1) eingestellt, wie vorstehend angegeben ist.
Andererseits stellt beim Verbrennungsmotorstopp (wenn bei Schritt S100 JA vorliegt) die ECU 4000 den oberen Grenzwert ΔNmmax und den Umwandlungskoeffizienten Nθ für die relative Drehzahl ΔNm auf Werte ein, die kleiner als die normalen Werte sind, die bei Schritt S110 eingestellt werden (Schritt S120).
Dann stellt die ECU 4000 die relative Drehzahl ΔNm gemäß dem folgenden Ausdruck (3) in einem Bereich ein, in dem sie den oberen Grenzwert ΔNmmax nicht übersteigt, beim Umwandeln des erforderlichen Phasenänderungsbetrags Δθ, der durch den Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 erhalten, in die relative Drehzahl ΔNm des Elektromotors 2060. Anders gesagt entspricht der Prozess bei Schritt S130 den Betrieb des Relativdrehzahleinstellabschnitts 6030 (12). ΔNm = Nθ·Δθ 3
Dann arbeitet der einlassseitige VVT-Mechanismus 2000 gemäß der relativen Drehzahl ΔNm, die durch den Relativdrehzahleinstellabschnitt 6030 eingestellt wird, so dass die Phase des Einlassventils 1100 graduell zu der Sollphase beim Verbrennungsmotorstopp beendet wird. Wenn die Einlassventilphase diese Sollphase erreicht, wird die Steuerung des Elektromotors 2060 angehalten und wird der Relaisschaltkreis 4250 ausgeschaltet. Wenn beispielsweise die Abweichung der Einlassventilphase von der Sollphase gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Bestimmungswert wird, wird bestimmt, dass die Einlassventilphase die Sollphase erreicht.
Wie vorstehend dargestellt ist, ist die relative Drehzahl ΔNm des Elektromotors 2060, die der Stellgliedbetätigungsbetrag ist, so begrenzt, dass sie beim Verbrennungsmotorstopp kleiner als beim Verbrennungsmotorbetrieb ist. Daher kann beim Verbrennungsmotorstopp, wenn die Drehzahl der Einlassnockenwelle 1120 und der Kurbelwelle 1090 null ist, die Drehzahl des Elektromotors 2060 für die VVT verringert werden. Demgemäß wird die Drehzahl jedes Zahnrads bei dem Reduktionsgetriebe 2050 ebenso verringert. Als Folge wird beim Verbrennungsmotorstopp, wenn es wahrscheinlich ist, dass der Fahrgast das Geräusch empfindet, unter Berücksichtigung eines geringeren Bedarfs zum Erhöhen der Geschwindigkeit der Änderung der Ventilphase (nämlich der Nockenwellenphase) der Stellgliedbetätigungsbetrag verringert, um das Betriebsgeräusch des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 zu verringern, um dadurch zu verringern, dass ein ungewöhnliches Geräusch oder Lärm durch den Fahrgast wahrgenommen wird.
Es wird angemerkt, dass das Ablaufdiagramm in 14 ein Beispiel darstellt, in dem der obere Grenzwert ΔNmmax und der Umwandlungskoeffizient Nθ für die relative Drehzahl ΔNm in jeder Steuerdauer kleiner beim Verbrennungsmotorstopp als bei dem Verbrennungsmotorbetrieb bei den Schritten S110 und S120 eingestellt werden. Alternativ können der maximale Wert Δθmax und der Umwandlungskoeffizient Kθ für den Phasenänderungsbetrag Δθ in jeder Steuerdauer (Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025) relativ klein beim Verbrennungsmotorstopp eingestellt werden, was die gleiche Wirkung erzielt, wie vorstehend beschrieben ist.
(Stellgliedenergiezufuhrsteuerung beim Verbrennungsmotorstopp gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung)
Wie vorstehend beschrieben ist, wird nach dem Verbrennungsmotorstopp der Elektromotor 2060 als Stellglied dadurch betrieben, dass der Relaisschaltkreis 4250 eingeschaltet gehalten wird. jedoch verschwendet unter Berücksichtigung der Wichtigkeit der Ventilphaseneinstellung beim Verbrennungsmotorbetrieb der Betrieb des Elektromotors 2060 über eine lange Zeit, bis die Ventilphase die Sollphase beim Verbrennungsmotorstopp erreicht, Energie von der Energiequelle 4200.
Daher wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie nachstehend beschrieben wird, der obere Grenzwert in der Einschaltdauer des Relaisschaltkreises 4250 nach dem Verbrennungsmotorstopp, nämlich während der Dauer des Betriebs des Elektromotors 2060 nach dem Verbrennungsmotorstopp wie folgt eingestellt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 12 kann der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 eine Abweichung ΔIV(θ)# der Ist-Einlassventilphase IV(θ) beim Verbrennungsmotorstopp von der Sollphase beim Verbrennungsmotorstopp als Reaktion auf ein Signal auffinden (beispielsweise ein Ausschaltsignal des Zündschalters), das als Reaktion auf den Verbrennungsmotorstopp erzeugt wird.
Der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 schätzt zusätzlich die Betriebsdauer des Elektromotors 2060, die erforderlich ist, damit die Einlassventilphase die Sollphase beim Verbrennungsmotorstopp erreicht, gemäß der vorstehend genannten Abweichung ΔIV(θ)# unter Berücksichtigung des eingestellten oberen Grenzwerts ΔNmmax und des Umwandlungskoeffizienten Nθ für die relative Drehzahl beim Verbrennungsmotorstopp, die bei Schritt S120 eingestellt werden. Daher kann die Einschaltdauer Top des Relaisschaltkreises 4250, die nach dem Verbrennungsmotorstopp erforderlich ist (ebenso als Betriebsdauer Top im Folgenden bezeichnet) entsprechend der geschätzten Betriebsdauer des Elektromotors 2060 eingestellt werden. Beispielsweise kann im Voraus eine Tabelle zum Einstellen der Betriebsdauer Top entsprechend der Einlassventilphasenabweichung ΔIV(θ)# beim Verbrennungsmotorstopp erzeugt werden.
15 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Stellgliedenergiezufuhrsteuerung (Elektromotorenergiezufuhrsteuerung) beim Verbrennungsmotorstopp bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 15 stellt die ECU 4000 die Betriebsdauer Top des Elektromotors 2060, die nach dem Verbrennungsmotorstopp erforderlich ist, beispielsweise unter Bezugnahme auf die vorstehend angegebene Tabelle ein, die unter Berücksichtigung des eingestellten oberen Grenzwerts ΔNmmax und des Umwandlungskoeffizienten Nθ gebildet wird, gemäß der Einlassventilphasenabweichung ΔIV(θ)# beim Verbrennungsmotorstopp (wenn bei Schritt S100 JA vorliegt) bei Schritt S200. Der Steuerprozess beim Verbrennungsmotorbetrieb (wenn bei S100 NEIN vorliegt) ist ähnlich demjenigen in 14, und die Beschreibung wird nicht wiederholt.
Beim Verbrennungsmotorstopp (wenn bei Schritt S100 JA vorliegt) vergleicht die ECU 4000 zusätzlich die Betriebsdauer Top, die bei Schritt S110 eingestellt wird, mit dem Zeitgeberwert des Zeitgebers 6070, der das Zählen beim Verbrennungsmotorstopp startet, bei Schritt S210.
Wenn der Zeitgeberwert gleich wie oder kleiner als die Betriebsdauer Top ist (wenn bei Schritt S210 NEIN vorliegt), ändert die ECU 4000 graduell die Einlassventilphase auf die Sollphase beim Verbrennungsmotorstopp in einem Zustand, in dem das Betriebsgeräusch des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 durch Begrenzen des Stellgliedbetätigungsbetrags verringert wird, bei den Schritten S120, S130 ähnlich wie in 14. Wenn dann die Einlassventilphase diese Sollphase erreicht, wird die Steuerung des Elektromotors 2060 angehalten und wird der Relaisschaltkreis 4250 ausgeschaltet.
Wenn andererseits der Zeitgeberwert die Betriebsdauer Top übersteigt (wenn bei Schritt S210 JA vorliegt) erzeugt bei Schritt S220 die ECU 4000 ein Steuersignal SRL, zum Ausschalten des Relaisschaltkreises 4250 auf in einem Zustand, in dem die vorliegende Einlassventilphase die Sollphase nicht erreicht. Demgemäß wird die Energiezufuhr zu dem Elektromotor 2060 als Stellglied angehalten, um dadurch den Betrieb des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 zum Anhalten zu zwingen. Alternativ kann die Energiezufuhr zu dem Elektromotor 2060 (zu dem Stellglied) durch die Steuerung der Elektromotor-EDU 4100 angehalten werden.
Somit wird die Dauer der Energiezufuhr zu dem Elektromotor 2060 (die Betriebsdauer) nach dem Verbrennungsmotorstopp geeignet und richtig eingestellt, um dadurch den Energieverbrauch einzusparen und ein Überhitzen zu verhindern, dass durch eine Überlastung aufgrund des Betriebs des Elektromotors 2060 für eine lange Zeit verursacht wird, bis die Ventilphase die Sollphase nach dem Verbrennungsmotorstopp erreicht.
Hier kann in dem Ablaufdiagramm von 15 der Schritt S120 weggelassen werden und können die Schritte S110 und S130 ausgeführt werden, wenn bei Schritt S210 NEIN vorliegt. Genauer gesagt kann auch dann, wenn das Begrenzen des Stellgliedbetätigungsbetrags zum Verringern des Betriebsgeräuschs beim Verbrennungsmotorstopp, wie in 14 gezeigt ist, nicht ausgeführt werden kann, die Dauer der Energiezufuhr zu dem Elektromotor 2060 (die Betriebsdauer) nach dem Verbrennungsmotorstopp geeignet und richtig eingestellt werden, um dadurch den Energieverbrauch einzusparen und das Überhitzen zu verhindern, das durch die Überlastung verursacht wird. In diesem Fall kann eine Tabelle oder Ähnliches zum Erhalten der Betriebsdauer Top aus der Einlassventilphasenabweichung ΔIV(θ)# beim Verbrennungsmotorstopp auf der Grundlage des eingestellten oberen Grenzwerts ΔNmmax und des Umwandlungskoeffizienten Nθ gebildet werden, die denjenigen beim Verbrennungsmotorbetrieb gemeinsam sind.
In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel entspricht der Schritt S110 in den 14 und 15 der „Stellgliedbegrenzungseinrichtung" oder dem „Betätigungsbetragsbegrenzungsschritt" in der vorliegenden Erfindung und entspricht der Schritt S130 dem „Betätigungsbetragseinstellschritt" in der vorliegenden Erfindung, entspricht der Schritt S200 in 15 der „Einstelleinrichtung (dem Einstellschritt)" in der vorliegenden Erfindung und entsprechen die Schritt S210, S220 der „Zwangsstoppeinrichtung (dem Zwangsstoppschritt)" in der vorliegenden Erfindung.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Einzelnen beschrieben und dargestellt ist, ist klar verständlich, dass diese lediglich eine Darstellung und ein Beispiel ist und nicht zur Beschränkung herangezogen werden soll, wobei das Konzept und der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die Angaben der beigefügten Ansprüche beschränkt wird.
Bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, bei der eine Phase eines Einlassventils mit einem Änderungsbetrag gemäß einer Drehzahl ΔNm einer relativen Drehung zwischen einem Elektromotor als Stellglied und einer Nockenwelle geändert wird, werden der eingestellte obere Grenzwert ΔNmmax der Drehzahl der relativen Drehung ΔNm und ein Koeffizient Nθ zur Umwandlung eines erforderlichen Phasenänderungsbetrags Δθ zu der Drehzahl der relativen Drehung ΔNm in jeder Steuerdauer auf kleinere Werte beim Verbrennungsmotorstopp eingestellt (S120) als beim Verbrennungsmotorbetrieb (S110). Als Folge wird die Drehzahl des Elektromotors beim VVT-Betrieb beim Verbrennungsmotorstopp verringert, um dadurch das Betriebsgeräusch der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung zu verringern.

Claims

Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, die eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest einem eines Einlassventils (1100) und eines Auslassventils (1110) ändert, die an einem Verbrennungsmotor (1000) vorgesehen sind, mit: einem Stellglied (2060); einem Änderungsmechanismus (2000, 3000), der die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung durch Ändern einer Differenz einer Drehphase einer Nockenwelle (1120, 1130), die das Ventil antreibt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wird, von einer Drehphase einer Kurbelwelle (1090) mit einem Änderungsbetrag entsprechend einem Betätigungsbetrag des Stellglieds ändert; und einem Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt (6000), der den Betätigungsbetrag (ΔNm) des Stellglieds auf der Grundlage einer Abweichung (Δθ) zwischen der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum gegenwärtigen Zeitpunkt (IV(θ)) des Ventils, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wird, und einem Sollwert davon (IV(θ)r) einstellt, wobei der Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt eine Stellgliedbegrenzungseinrichtung (S110) aufweist, um den Betätigungsbetrag des Stellglieds relativ kleiner als beim Verbrennungsmotorbetrieb in einem Fall einzustellen, in dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp geändert wird.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Stellgliedbegrenzungseinrichtung (S210) einen oberen Grenzwert (ΔNmmax) des Betätigungsbetrags (ΔNm) des Stellglieds in jeder Steuerdauer kleiner beim Verbrennungsmotorstopp als beim Verbrennungsmotorbetrieb einstellt.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Stellgliedbegrenzungseinrichtung (S110) ein Berechnungsverhältnis (Nθ) des Betätigungsbetrags (ΔNm) des Stellglieds zu der Abweichung (Δθ) der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung in jeder Steuerdauer kleiner beim Verbrennungsmotorstopp als beim Verbrennungsmotorbetrieb einstellt.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei beim Verbrennungsmotorstopp der Sollwert (IV(θ)r) der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird, der für einen nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit: einer Einstelleinrichtung (S200) zum Einstellen einer Betriebsdauer (Top) nach dem Anhalten gemäß einer Abweichung (ΔIV(θ)#) eines Ist-Werts des Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp von dem Sollwert der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp; und einer Zwangsstoppeinrichtung (S210, S220) zum erzwungenen Anhalten eines Betriebs des Stellglieds (2060), wenn die Betriebsdauer nach dem Anhalten, die durch die Einstelleinrichtung eingestellt wird, seit dem Verbrennungsmotorstopp abgelaufen ist.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Stellglied aus einem Elektromotor (2060) ausgebildet ist und der Betätigungsbetrag des Stellglieds eine Drehzahldifferenz (ΔNm) des Elektromotors relativ zu einer Drehzahl (IVN) der Nockenwelle ist.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, die eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest einem eines Einlassventils (1100) und eines Auslassventils (1110) ändert, die an einem Verbrennungsmotor (1000) vorgesehen sind, mit: einem Stellglied (2060); einem Änderungsmechanismus (2000, 3000), der die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung durch Ändern einer Differenz einer Drehphase einer Nockenwelle (1120, 1130), die das Ventil antreibt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wird, von einer Drehphase einer Kurbelwelle (1090) mit einem Änderungsbetrag gemäß einem Betätigungsbetrag des Stellglieds ändert; und einer Steuereinheit (4000), die den Betätigungsbetrag (ΔNm) des Stellglieds auf der Grundlage einer Abweichung (Δθ) zwischen der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum gegenwärtigen Zeitpunkt (IV(θ) des Ventils, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wird, und einem Sollwert davon (IV(θ)r) einstellt, wobei die Steuereinheit den Betätigungsbetrag des Stellglieds relativ kleiner als beim Verbrennungsmotorbetrieb in einem Fall einstellt, in dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp geändert wird.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (4000) einen oberen Grenzwert (ΔNmmax) des Betätigungsbetrags (ΔNm) des Stellglieds in jeder Steuerdauer kleiner beim Verbrennungsmotorstopp als beim Verbrennungsmotorbetrieb einstellt.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (4000) ein Berechnungsverhältnis (Nθ) des Betätigungsbetrags (ΔNm) des Stellglieds zu der Abweichung (Δθ) der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung in jeder Steuerdauer kleiner beim Verbrennungsmotorstopp als beim Verbrennungsmotorbetrieb einstellt.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei beim Verbrennungsmotorstopp die Steuereinheit (4000) den Sollwert (IV(θ)r) der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung auf einen vorbestimmten Wert einstellt, der für einen nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (4000) eine Betriebsdauer (Top) nach dem Anhalten gemäß einer Abweichung (ΔIV(θ)#) eines Ist-Werts der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp von dem Sollwert der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp einstellt und zusätzlich einen Betrieb des Stellglieds (2060) erzwungen anhält, wenn die eingestellte Betriebsdauer nach dem Anhalten seit dem Verbrennungsmotorstopp abgelaufen ist.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei das Stellglied aus einem Elektromotor (2060) ausgebildet ist und der Betätigungsbetrag des Stellglieds eine Drehzahldifferenz (ΔNm) des Elektromotors relativ zu einer Drehzahl (IVN) der Nockenwelle ist.
Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, die eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest einem eines Einlassventils (1100) und eines Auslassventils (1110) ändert, die an einem Verbrennungsmotor (1000) vorgesehen sind, wobei die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung Folgendes aufweist: ein Stellglied (2060) und einen Änderungsmechanismus (2000, 3000), der die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung durch Ändern einer Differenz einer Drehphase einer Nockenwelle (1120, 1130), die das Ventil antreibt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wird, von einer Drehphase einer Kurbelwelle (1090) mit einem Änderungsbetrag gemäß einem Betätigungsbetrag des Stellglieds ändert, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen Betätigungsbetragseinstellschritt (S130) zum Einstellen eines Betätigungsbetrags (ΔNm) des Stellglieds auf der Grundlage einer Abweichung (Δθ) zwischen der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum gegenwärtigen Zeitpunkt (IV(θ)) des Ventils, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wird, und einem Sollwert davon (IV(θ)r); und einen Betätigungsbetragsbegrenzungsschritt (S110) zum Begrenzen des Betätigungsbetrags des Stellglieds, der bei dem Betätigungsbetragseinstellschritt eingestellt wird, so dass dieser relativ kleiner beim Verbrennungsmotorbetrieb in einem Fall ist, in dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp geändert wird.
Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei bei dem Betätigungsbetragsbegrenzungsschritt (S110) ein oberer Grenzwert (ΔNmmax) des Betätigungsbetrags (ΔNm) des Stellglieds bei dem Betätigungsbetragseinstellschritt in jeder Steuerdauer kleiner beim Verbrennungsmotorstopp als beim Verbrennungsmotorbetrieb eingestellt wird.
Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei bei dem Betätigungsbetragsbegrenzungsschritt (S110) ein Berechnungsverhältnis (Nθ) des Betätigungsbetrags (ΔNm) des Stellglieds zu der Abweichung (Δθ) der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung bei dem Betätigungsbetragseinstellschritt in jeder Steuerdauer kleiner beim Verbrennungsmotorstopp als beim Verbrennungsmotorbetrieb eingestellt wird.
Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei beim Verbrennungsmotorstopp der Sollwert (IV(θ)r) der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird, der für einen nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist.
Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, ferner mit: einem Einstellschritt (S200) zum Einstellen einer Betriebsdauer (Top) nach dem Anhalten gemäß einer Abweichung (ΔIV(θ)#) eines Ist-Werts der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp von dem Sollwert der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung beim Verbrennungsmotorstopp; und einem Zwangsstoppschritt (S210, S220) zum erzwungenen Anhalten eines Betriebs des Stellglieds (2060), wenn die Betriebsdauer nach dem Anhalten, die bei dem Einstellschritt eingestellt wird, seit dem Verbrennungsmotorstopp abgelaufen ist.
Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei das Stellglied aus einem Elektromotor (2060) ausgebildet ist und der Betätigungsbetrag des Stellglieds eine Drehzahldifferenz (ΔNm) des Elektromotors relativ zu einer Drehzahl (IVN) der Nockenwelle ist.