DE102007000179A1

DE102007000179A1 - Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung mit verringertem Energieverbrauch und deren Steuerverfahren

Info

Publication number: DE102007000179A1
Application number: DE102007000179A
Authority: DE
Inventors: Yasumichi Toyota Inoue; Zenichiro Toyota Mashiki; Noboru Toyota Takagi; Haruyuki Kariya Urushihata
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: JP4267636B2; JP2007262950A; DE102007000179B4; US7406933B2; US20070227482A1

Abstract

Eine Konvergenzbestimmung einer Einlassventilphasensteuerung wird durch Vergleichen einer Phasenabweichung $I1 eines Einlassventils von einer Sollphase mit einem Konvergenzbestimmungswert (Thetaj) vorgenommen (S140). Zum Zeitpunkt der Konvergenz (wenn bei S140 JA gilt) wird bestimmt, dass die Einlassventilphase die Sollphase erreicht hat, so dass der erforderliche Phasenänderungsbetrag der Nockenwelle auf Null eingestellt wird und daher der Stellgliedbetätigungsbetrag ebenso auf Null eingestellt wird (S160). Zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps wird, wenn die Sollphase einen feststehenden Wert hat, nach der Konvergenz der Einlassventilphasensteuerung der Betrieb des Stellglieds angehalten. Zusätzlich wird während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps der Konvergenzbestimmungswert so eingestellt, dass er von dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs ausgetauscht wird, so dass die Konvergenzbestimmung der Einlassventilphasensteuerung unter abgeschwächten Bedingungen im Vergleich mit denjenigen zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs durchgeführt wird (S120, S130).

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung und insbesondere eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, die einen Mechanismus hat, der eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung eines Ventils mit einem Änderungsbetrag gemäß einem Betätigungsbetrag eines Stellglieds ändert.
Beschreibung des zugrunde liegenden Stands der Technik
Eine VVT (variable Ventilzeitabstimmung) ist herkömmlicher Weise bekannt, die die Phase (den Kurbelwinkel), bei (an) der ein Einlassventil oder Auslassventil geöffnet/geschlossen wird, gemäß einem Betriebszustand ändert. Im Allgemeinen ändert eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung die Phase durch eine Drehung relativ zu einem Kettenrad oder Ähnlichem einer Nockenwelle, die das Einlassventil oder das Auslassventil zum Öffnen/Schließen antreibt. Die Nockenwelle wird durch ein solches Stellglied, wie z.B. einen hydraulischen oder elektrischen Motor gedreht.
Eine derartige variable Zeitabstimmungsvorrichtung kann nicht nur zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs betätigt werden, sondern ebenso zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps, um eine Ventilzeitabstimmung (eine Nockenwellenphase) zu ändern. Insbesondere in dem Fall, dass die Ventilzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps von der Ventilphase verschieden ist, die für den nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist, wird die Ventilzeitabstimmung durch die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung während des Verbrennungsmotorstopps als Vorbereitung für den nächsten Verbrennungsmotorstart geändert (beispielsweise Patentdokumente 1-4).
Das Patentdokument 1 (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-184585) offenbart, dass unmittelbar nach dem automatischen Stopp des Verbrennungsmotors die Ventilöffnungs-/Schließbedingungen (Ventilhubbetrag, Ventilzeitabstimmung und dergleichen) so gesteuert werden, dass die Bedingungen für den nächsten automatischen Verbrennungsmotorstart geeignet sind, die auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur und dergleichen zu diesem Zeitpunkt geschätzt werden, und wird ein Betrieb eines variablen Ventilhubmechanismus oder Ähnlichem darauf angehalten. Andererseits offenbaren Patentdokument 2 (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-180307) und Patentdokument 3 (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-146993) eine Ventilzeitabstimmungssteuervorrichtung, bei der eine Drehphase natürlich auf eine mittlere Phase zwischen der am weitesten verzögerten Regelphase und der am weitesten vorgestellten Winkelphase zum Zeitpunkt einer Trägheitsdrehung während des Verbrennungsmotorstarts oder nach dem Verbrennungsmotorstopp zurückgestellt wird, wodurch die Drehphase, bei der der Verbrennungsmotor gestartet werden kann, auf die mittlere Phase gesetzt werden kann.
Ferner offenbart Patentdokument 4 (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-156508) eine Ventilzeitabstimmungssteuervorrichtung, die eine Ventilzeitabstimmung auf die Winkelposition ändert, die für den nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist, durch Zuführen eines elektrischen Stroms zu einer Hysterebremse als elektromagnetisches Stellglied für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Ausschalten eines Zündschalters, nämlich nach dem Verbrennungsmotorstopp.
Im Allgemeinen wird eine Betriebsenergie zu einem Stellglied für eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps von einer Sekundärbatterie zugeführt, die geladen wird, wenn der Verbrennungsmotor arbeitet, Daher sollte bei der Konfiguration, bei der das Stellglied zum Ändern der Ventilzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps betätigt wird, der Energieverbrauch daher beschränkt werden. Jedoch erwähnen die Patentdokumente 1-3 den Energieverbrauch des Stellglieds beim Ändern der Ventilzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps nicht.
Andererseits kann die in Patentdokument 4 offenbarte Zeitabstimmungssteuervorrichtung einen Verbrauch der Energie bis zu einem gewissen Ausmaß durch Begrenzen der Zeitdauer der Energiezufuhr zu dem elektromagnetischen Stellglied (der Hysterebremse) nach dem Verbrennungsmotorstopp auf einen gewissen Bereich verhindern. Jedoch ist, obwohl der Änderungsbetrag der Ventilzeitabstimmung, der zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps erforderlich ist, in Abhängigkeit von der Ventilzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps abhängt, die vorstehend erwähnte Energiezufuhrzeitdauer fest eingestellt und wird daher die Energiezufuhr zu dem elektromagnetischen Stellglied auch in der Zeitdauer fortgesetzt, nachdem die Ventilzeitabstimmung auf die Ventilzeitabstimmung geändert ist, die für den nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist, was möglicherweise einen unnötigen Energieverbrauch verursacht.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung zu schaffen, bei der ein Energieverbrauch, der sich aus der Ventilzeitabstimmungssteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps ergibt, verringert werden kann.
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 Drehphasendifferenz einer Nockenwelle, die das Ventil antreibt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wird, von einer Drehphase einer Nockenwelle, mit einem Änderungsbetrag gemäß einem Betätigungsbetrag des Stellglieds. Der Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt stellt den Betätigungsbetrag des Stellglieds auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung des Ventils zum gegenwärtigen Zeitpunkt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wurde, und einem Sollwert davon ein. Der Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt weist einen Konvergenzbestimmungsabschnitt und einen Bestimmungswertaustauschabschnitt auf. Der Konvergenzbestimmungsabschnitt stellt den Betätigungsbetrag des Stellglieds auf ungefähr null ein, wenn der absolute Wert der Abweichung gleich wie oder kleiner als ein Bestimmungswert ist. Der Bestimmungswertaustauschabschnitt stellt den Bestimmungswert bei dem Konvergenzbestimmungsabschnitt auf einen Wert, der größer als der Bestimmungswert ist, beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs.
Alternativ ändert eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest eines Einlassventils und eines Auslassventils, die an einem Verbrennungsmotor vorgesehen sind. Die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung weist ein Stellglied, einen Änderungsmechanismus und eine Steuereinheit auf. Der Änderungsmechanismus ändert die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung durch Ändern einer Differenz einer Drehphase einer Nockenwelle, die das 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 des Ventils zum gegenwärtigen Zeitpunkt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wurde, und einem Sollwert davon ein. Die Steuereinheit stellt den Betätigungsbetrag des Stellglieds auf ungefähr null ein, wenn der absolute Wert der Abweichung gleich wie oder kleiner als ein Bestimmungswert ist, und stellt zusätzlich beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während eines Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps den Bestimmungswert auf einen größeren Wert als den Bestimmungswert beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs ein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung vorgesehen. Die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung ändert eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest einem Einlassventils und eines Auslassventils, die an einem Verbrennungsmotor vorgesehen sind. Die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung weist ein Stellglied und einen Änderungsmechanismus auf. Der Änderungsmechanismus ändert die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung durch Ändern einer Differenz einer Drehphase einer Nockenwelle, die das Ventil antreibt, dessen Öffnungs-/Schließzeitabstimmung geändert wurde, von einer Drehphase einer Nockenwelle mit einem Änderungsbetrag gemäß einem Betätigungsbetrag des Stellglieds. Das Steuerverfahren umfasst einen Konvergenzbestimmungsschritt und einen Bestimmungswertaustauschschritt. Bei dem Konvergenzbestimmungsschritt wird der Betätigungsbetrag des Stellglieds auf ungefähr null eingestellt, wenn der absolute Wert der Abweichung gleich wie oder kleiner als ein Bestimmungswert ist. Bei dem Bestimmungswertaustauschschritt wird beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während eines Verlaufs eines Verbrennungsmotorstopps der Bestimmungswert bei dem Konvergenzbestimmungsschritt auf einen Wert eingestellt, der größer als der Bestimmungswert beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs ist.
Gemäß der variablen Ventilzeitabstimmungssteuervorrichtung oder dem Steuerverfahren derselben, wie vorstehend beschrieben ist, wird während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps, insbesondere nach dem Verbrennungsmotorstopp, wenn die Differenz zwischen der Ist-Ventilöffnungs-/-schließzeitabstimmung (Ist-Ventilzeitabstimmung) und dem Sollwert gleich wie oder geringer als ein Bestimmungswert wird, bestimmt, dass die Ist-Ventilzeitabstimmung den Sollwert erreicht hat, so dass der Betätigungsbetrag des Stellglieds auf null eingestellt werden kann. Hier kann der Bestimmungswert relativ größer während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps als beim Betrieb des Verbrennungsmotors eingestellt. Daher ist bei der Ventilzeitabstimmungssteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps eine zu große Genauigkeit bei der Ventilzeitabstimmungseinstellung nicht erforderlich und wird der Betrieb des Stellglieds angehalten, nachdem die Ist-Ventilzeitabstimmung den Sollwert erreicht, um dagurch einen unnötigen Energieverbrauch darauf zu verhindern. Demgemäß kann der Energieverbrauch, der sich aus der Ventilzeitabstimmungssteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps ergibt, verringert werden.
Es ist anzumerken, dass die Zeitdauer, in der der vorstehend erwähnte Bestimmungswert auf einen Wert eingestellt wird, der größer als beim Betrieb des Verbrennungsmotors ist, eine Zeitdauer sein kann, nachdem der Verbrennungsmotor tatsächlich angehalten ist oder eine Zeitdauer während eines Prozesses zum Anhalten des Verbrennungsmotors (eine Zeitdauer von einer Erzeugung einer Verbrennungsmotorstoppanweisung bis zu dem tatsächlichen Verbrennungsmotorstopp) einer Zeitdauer nach dem tatsächlichen Verbrennungsmotorstopp umfassen.
Vorzugsweise umfasst die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner einen Energiezufuhrstoppabschnitt, der eine Energiezufuhr zu dem Stellglied anhält, wenn der absolute Wert der Abweichung gleich wie oder kleiner als der Bestimmungswert wird, beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps. Alternativ gibt die Steuereinheit eine Anweisung zum Anhalten der Energiezufuhr zu dem Stellglied ab, wenn ein absoluter Wert der Abweichung gleich wie oder kleiner als der Bestimmungswert wird, beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps.
Vorzugsweise umfasst das Steuerverfahren der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung ferner einen Energiezufuhrstoppschritt. Bei dem Energiezufuhrstoppschritt wird eine Energiezufuhr zu dem Stellglied angehalten, wenn ein absoluter Wert der Abweichung gleich wie oder kleiner als der Bestimmungswert wird, beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps.
Gemäß der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, wie vorstehend beschrieben ist, wird bei der Ventilzeitabstimmungssteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps die Energiezufuhr zu dem Stellglied angehalten, nachdem die Ist-Ventilzeitabstimmung den Sollwert erreicht, um dadurch zuverlässiger einen unnötigen Energieverbrauch darauf zu verhindern.
Vorzugsweise ist bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung oder dem Steuerverfahren von dieser gemäß der vorliegenden Erfindung das Stellglied aus einem Elektromotor ausgebildet und ist der Betätigungsbetrag des Stellglieds eine Drehzahldifferenz des Elektromotors relativ zu der Nockenwelle. Der Änderungsmechanismus ändert die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung, so dass ein Verhältnis zwischen dem Betätigungsbetrag des Stellglieds und dem Änderungsbetrag der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung unterschiedlich ist und eine Änderungsrichtung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zwischen einem Fall identisch ist, bei dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich in einem ersten Bereich erfindet, und einem Fall, in dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich in einem zweiten Bereich befindet.
Gemäß der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung oder deren Steuerverfahren, wie vorstehend beschrieben ist, ist der Elektromotor das Stellglied und ist der Betätigungsbetrags des Stellglieds die Drehzahldifferenz des Elektromotors relativ zu der Nockenwelle, deren Rotation angehalten wird, wenn der Verbrennungsmotor anhält. Aufgrund dieser Konfiguration kann der Energieverbrauch, der sich aus der Ventilzeitabstimmungssteuerung des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps ergibt, verringert werden.
Vorzugsweise wird bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung oder deren Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während eines Verlaufs des Anhaltens des Verbrennungsmotors 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, ermöglicht die Öffnungs-/Schließzeitabstimmungsänderung (die Ventilzeitabstimmungssteuerung) während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps beim nächsten Mal einen problemlosen Verbrennungsmotorstart.
Daher ist der Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung, den Energieverbrauch zu verringern, der sich aus der Ventilzeitabstimmungssteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps ergibt.
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 Darstellung, die eine Konfiguration eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, an dem eine variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung montiert ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt ein Kennfeld, das die Phase einer Einlassnockenwelle definiert.
3 ist eine Querschnittsansicht, die 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 Beziehung 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 für den Elektromotor.
14 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Sollwertkonvergenzbestimmung bei der Einlassventilphasensteuerung bei der variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In der folgenden Beschreibung werden ähnlich Bauteile durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet. Sie werden ebenso identisch bezeichnet und funktionieren identisch. Daher wird deren genaue 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 V-8-Zylinderverbrennungsmotor mit einer ersten Reihe 1010 und einer zweiten Reihe 1012, die jeweils eine Gruppe von vier Zylindern umfassen. Hier ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf die Verbrennungsmotorbauarten beschränkt und ist die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, die nachstehend beschrieben 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 angesaugten Luft wird durch ein Drosselventil 1030 eingestellt. Das Drosselventil 1030 ist ein elektronisches Drosselventil, das durch einen Motor betrieben wird.
Die Luft wird durch einen Einlasskrümmer 1032 in einen Zylinder 1040 zugeführt. Die Luft wird mit Kraftstoff in einem 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 beschrieben, der Einspritzlöcher des Injektors 1050 hat, die innerhalb des Zylinders 1040 angeordnet sind. Jedoch kann zusätzlich zu dem Defekteinspritzinjektor 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 Luftkraftgemisch, nachdem es verbrannt ist, nämlich das Abgas wird durch einen Dreiwegekatalysator 1040 gereinigt und darauf aus dem Fahrzeug ausgestoßen. Das Luftkraftstoffgemisch wird verbrennt, um einen Kolben 1080 herunterzudrücken, 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 1020 angetrieben. Das Auslassventil 1010 wird durch eine Auslassnockenwelle 1130 angetrieben. Die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 sind durch Teile, wie z.B. eine Kette und Zahnräder gekoppelt, um sich mit der gleichen Drehzahl (der Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle 1090) zu drehen. Hier wird die Drehzahl eines Rotors, wie z.B. einer Welle gemeinsam durch Umdrehungen pro Zeiteinheit dargestellt. Typischerweise Umdrehungen pro Minute U/min)).
Die Phase (Öffnungs-/Schließzeitabstimmung) des Einlassventils 1100 wird durch einen einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 gesteuert, der für die Einlassnockenwelle 1120 vorgesehen ist. Die Phase (Öffnungs- /Schließzeitabstimmung) des Auslassventils 1100 wird durch einen auslassseitigen VVT-Mechanismus 3000 gesteuert, der für die Auslassnockenwelle 1130 vorgesehen ist.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 durch die VVT-Mechnismen gedreht, um jeweilige Phasen des Einlassventils 1100 und des Auslassventils 1110 zu steuern. Hier ist das Phasensteuerverfahren nicht auf das vorstehend erwähnte Verfahren beschränkt.
Der einlassseitige VVT-Mechanismus wird durch einen Elektromotor 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 angeben, von einem Kurbelwinkelsensor 5000 eingegeben. Ferner werden zu der ECU 4000 Signale, die die jeweiligen Phasen der Einlassnockenwelle 1120 und der Auslassnockenwelle 1130 (Phase: Nockenwellposition in Drehrichtung) angeben, 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 Einlassluftmenge (Menge der Luft, die von dem Verbrennungsmotor 1000 aufgenommen oder in diesem gesaugt wird) des Verbrennungsmotors 1000 von einem Luftdurchflussmessgerät 5030 eingegeben.
Auf der Grundlage dieser Signale, die von den Sensoren eingegeben werden, wie auch eines Kennfelds und eines Programms, die in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert sind, steuert die Ecu 400 die Drosselöffnungsposition, die Zündzeitabstimmung, die Kraftstoffeinspritzeitabstimmung, die Menge des eingespritzten Kraftstoffs, die Phase des Einlassventils 1100 und die Phase des Auslassventils 1010 beispielsweise so, 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 ist 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 3000 identisch mit dem einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 konfiguriert werden, wie nachstehend beschrieben wird. Darüber hinaus können jeder von dem einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 und dem auslassseitigen VVT-Mechanismus 3000 identisch mit dem 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 Elektromotor 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 wie die der Einlassnockenwelle 1120 und der Aunlassnockenwelle 1130. Die Einlassnockenwelle 1120 ist konzentrisch zu der Drehachse des Kettenrads 2010 und drehbar relativ zu dem Kettenrad 2010 vorgesehen.
Eine Nockenplatte 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 einen Querschnitt entlang A-A in 3 zeigt, ist ein Paar Arme (1) 2031 innerhalb des Kettenrads 2010 vorgesehen, so dass die Arme punktsymmetrisch 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 B-B in 3 ist, und wie in 6 gezeigt ist, die den Zustand zeigt, in dem die Phase des Einlassventils 1100 mit Bezug auf den in 5 gezeigten Zustand 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 1020 sich relativ zu dem Kettenrad 2010 dreht, und dadurch die Phase des Einlassventils 1100 verändert. Auch wenn somit einer von den paarweise vorgesehenen Hebelmechanismen 2030 infolge einer Beschädigung oder Ähnlichem zerbricht, kann der andere Hebelmechanismus verwendet werden, um die Phase des Einlassventils 1100 zu ändern.
Unter Rückbezug auf 3 ist an einer Fläche jedes Hebelmechanismus 2030 (Arm (2) 2032), die eine Fläche desselben 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 einer Führungsvertiefung 2042 der Führungsplatte 2040, so dass er in die radiale Richtung verschoben wird. Die radiale Verschiebung jedes Steuerstifts 2034 verursacht, dass die Einlassnockenwelle 2120 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 Spiralform ausgebildet, so dass eine Drehung der Führungsplatte 2040 verursacht, dass jeder Steuerstift 2034 sich in die radiale Richtung verschiebt. Hier ist die Form 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. Anders gesagt hat der Änderungsbetrag 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.
Wie in 7 gezeigt ist, wird, wenn der Steuerstift 2034 an ein Ende der Führungsvertiefung 2042 anstößt, die Betätigung des Hebelmechanismus 2030 beschränkt. Daher ist die Phase, in der der Steuerstift 2034 an ein Ende der Führungsvertiefung 2042 stößt, die Phase des am weitesten nachgestellten Winkels oder des am weitesten vorgestellten Winkels.
Unter Rückbezug auf 3 sind an 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 mit Bezug auf das Kettenrad 2010 fixiert, so dass die Verzahnung sich gemeinsam mit dem Kettenrad 2010 dreht.
Das Innenzahnrad 2054 hat eine Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 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 Kupplungen 2062 und das Innenzahnrad 2054 mit der gleichen Drehzahl wie das Außenzahnrad 2052 (das 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 im Ganzen demgemäß 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 geändert wird.
Die Phase des Einlassventils 1100 wird als Folge der Verringerung der Drehzahl der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und des Kettenrads 2010 (Betätigungsbetrag des Elektromotors 2060) bei dem 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 dem Kettenrad 2010 geändert werden. Die Ausgangswelle des Elektromotors 2060 ist mit einem Motor der Drehwinkelsensor 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 Abgabe des Motordrehwinkelsensors 5050 kann die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 erfasst werden (im Folgenden einfach als Drehzahl des Elektromotors 2060 bezeichnet). 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 dem Kettenrad 2010 zu dem Betrag der Phasenänderung) einen Wert gemäß der Phase des Einlassventils 1100 haben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, 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) vorgestellt) zu dem am weitesten vorgestellten Winkel befindet, ist das Reduktionsübersetzungsverhältnis des einlassseitigen VVT-Mechnismus 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 von dem 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 R(1) zum Vorstellen der Phase eines Ventils 1100 verringert.
In dem Fall, dass 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 einem Reduktionsübersetzungsverhältnis R(2) zum Vorstellen der Phase des Einlassventils 1100 verringert.
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 desselben vorzustellen ist. Wie in dem Fall der Vorstellung 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 einem Reduktionsübersetzungsverhältnis 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 einem Reduktionsübersetzungsverhältnis R(2) verringert und wird die Phase nachgestellt.
Demgemäß kann, solange die Richtung der relativen Drehung zwischen der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 und des Kettenrads 2010 gleich ist, die Phase des Einlassventils 1100 für sowohl den ersten Berech 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 den am weitesten vorgestellten Winkel die Phase weiter vorgestellt oder weiter verzögert 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) groß 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 arbeitet. Auch wenn daher der Elektromotor 2060 kein Drehmoment wie in dem Fall erzeugt, wenn der Elektromotor 2060 angehalten ist, kann die Drehung der Ausgangswelle des Elektromotors 2060 beschränkt wird, was durch das Drehmoment verursacht wird, die an der Einlassnockenwelle 1120 wirkt. Daher kann die Änderung der Ist-Phase von einer Phase beschränkt werden, die unter der Steuerung bestimmt wird. Darüber hinaus kann eine Phasenänderung, die nicht beabsichtigt wird, 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 zwischen 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 ein Vorstellen oder Nachstellen der Phase des Einlassventils 1100 zur Folge haben kann.
Demgemäß kann in dem Fall, dass sich die Phase 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 vergrößert oder verringert werden. Auf diesem Weg kann eine plötzlich stufenartige 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, sieht der einlassseitige WT-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 bis CA(1) befindet, ein Reduktionsübersetzungsverhältnis des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 im Ganzen von R(1) vor. Wenn die Phase des Einlassventils sich in dem Bereich von CA(2) bis zum am weitesten vorgestellten Winkel befindet, ist das Reduktionsübersetzungsverhältnis des einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 im Ganzen R(2) das geringer als R(1) ist. Somit kann, solange die Drehrichtung der Ausgangswelle des Elektromotors gleich ist, die Phase des Einlassventils für beide Bereiche vorgestellt oder nachgestellt werden, nämlich den ersten Bereich zwischen dem am weitesten nachgestellten Winkel und CA(2) und den zweiten Bereich zwischen CA(2) und den am weitesten vorgestellten Winkel. 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 den am weitesten nachgestellten Winkel und CA(1) das Reduktionsübersetzungsverhältnis hoch und ist es daher möglich, die 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 beschränkt werden, die unter der Steuerung bestimmt wird. 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, so konfiguriert, dass Leistung von der Kurbelwelle 1090 durch eine Zeitabstimmungskette 1200 (oder einen Zeitabstimmungsriemen) auf die Einlassnockenwelle 1120 und die Aunlassnockenwelle 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 angebracht. Zusätzlich ist ein Motordrehwinkelsensor 5050, der ein Motordrehwinkelsignal Pmt für jeden vorbestimmten Drehwinkel abgibt, an einem Rotor (nicht gezeigt) des Elektromotors 2060 angebracht. Ein Nockenwinkelsignal Piv, ein Kurbelwinkelsignal Pca und ein Motordrehwinkelsignal Pmt werden in die ECU 4000 eingegeben.
Ferner steuert die ECU 4000 den Betrieb des Verbrennungsmotors 1000, so dass eine Abgabe, die von dem Verbrennungsmotor 1000 angefordert wird, erhalten wird, auf der Grundlage der Abgaben der Sensoren zum Erfassen eines Zustands des Verbrennungsmotors 1000 und der Betriebsbedingung (Fahrerpedalbetätigung, gegenwärtige 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.
Zusätzlich erzeugt die ECU 4000 einen Drehzahlanweisungswert Nmrf des Elektromotors 2060 als Stellglied für den einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 ein, so dass sie 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 während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps, insbesondere nach der Erzeugung einer Anweisung zum Anhalten des Verbrennungsmotors 1000, die der Sollwert der Ventilphase (die Sollphase) auf eine Ventilphase, die für den Verbrennungsmotorstart geeignet ist, in Vorbereitung für den nächsten Verbrennungsmotorstart eingestellt. Daher braucht in dem Fall, dass die Einlassventilphase zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps verschieden von der Sollphase ist, die für den Verbrennungsmotorstart geeignet ist (die Phase die Sollphase nicht erreicht hat), die variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung die Einlassventilphase (nämlich die Phase der Einlassnockenwelle 1120) nach dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps zu ändern.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Drehzahlsteuerung für den Elektromotor 2060 als Stellglied für den einlassseitigen WT-Mechanismus 2000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Unter Bezugnahme auf 12 weist ein Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt 6000 einen Ventilphasenerfassungsabschnitt 6010 einen Nockenwellenphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6020, einen Relativdrehzahleinstellabschnitt 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 eines Kurbelwinkelsignals Pca von dem Kurbelwinkelsensor 5000, eines Nockenwinkelsignals Piv von dem Nockenpositionssensor 5010 und eines 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 zum Zeitpunkt der Erzeugung des Nockenwinkelsignals Piv der Zeitdifferenz des Nockenwinkelsignals Piv von der Erzeugung des Kurbelwinkelsignals Pca in die Rotationsphasendifferenz zwischen der Nockenwelle 1090 und der Einlassnockenwelle 1020 auf der Grundlage des Kurbelwinkelsignals Pca und des Nockenwinkelsignals Piv (gemäß einem ersten 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 (der relativen Drehzahl 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 (für 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-Einlassventilphase eins-zu-eins durch Integrieren des Betrags der Änderung dIV (θ) der Ist-Phase berechnen (gemäß einem zweiten Phasenberechnungsverfahren).
Der Ventilphasenerfassungsabschnitt 6010 kann die Ist-Einlassventilphase IV(θ) unter Verwendung der ersten und zweiten Phasenberechnungsverfahren, die vorstehend angegeben sind, geeignet unter Berücksichtigung der Stabilität der Verbrennungsmotordrehzahl, der Betriebslast und dergleichen erfassen. Beispielsweise wird das zweite Berechnungsverfahren, wie vorstehend angegeben ist, zum Sicherstellen der Phasenerfassungsgenauigkeit in einem unstabilen Verbrennungsmotordrehzahlbereich, insbesondere in einem Bereich einer relativ niedrigen Drehzahl verwendet (beispielsweise in einem Bereich einer Drehzahl von weniger als 1000 U/min), während das erste Phasenberechnungsverfahren, wie vorstehend angegeben ist, zum Erfassen der Phase in einem Bereich mit hoher Verbrennungsmotordrehzahl verwendet wird, in dem die Verbrennungsmotordrehzahl stabil ist und das Intervall zwischen dem Nockenwinkelsignal kurz ist, um dadurch die Erhöhung der Betriebslast der ECU 4000 zu verhindern.
Der Nockenwellenphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6020 hat einen Berechnungsabschnitt 6022 und einen Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025. Der Berechnungsabschnitt 6022 findet eine Phasenabweichung ΔIV(θ) der Ist-Einlassventilphase IV(θ) aus der Sollphase IV(θ)r auf (ΔIV(θ) = IV(θ) – IV(θ)r). Der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 berechnet einen angeforderten Phasenänderungsbetrag Δθ für die Einlassnockenwelle 1120 in dieser Steuerdauer gemäß der Phasenabweichung ΔIV(θ), die durch den Berechnungsabschnitt 6022 aufgefunden wird.
Beispielsweise wird ein Maximalwert Δθmax des Phasenänderungsbetrags Δθ in einer einzigen Steuerdauer voreingestellt, so dass der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 den Phasenänderungsbetrag Δθ gemäß der Phasenabweichung ΔIV(θ) in dem Bereich des Maximalwerts Δθmax bestimmt. Hier kann der Maximalwert Δθmax ein vorbestimmter feststehender Wert sein. Alternativ kann der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 den Maximalwert Δθmax variabel gemäß dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 1000 (der Drehzahl, der Einlassluftmenge und dergleichen) oder der Größe der Phasenabweichung ΔIV(θ) einstellen. Ferner macht, wie nachstehend im Einzelnen beschrieben wird, der Nockenwellenphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6020 eine Konvergenzbestimmung, ob der Ist-Phasenänderungsbetrag IV(θ) die Sollphase IV(θ)r erreicht hat oder nicht, und stellt zum Zeitpunkt der Phasenkonvergenz den Phasenänderungsbetrag Δθ = 0 ein.
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 einen erforderlichen Phasenänderungsbetrag Δθ zu erzeugen, der durch den Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 erhalten wird. Beispielsweise wird die relative Drehzahl ΔNm auf einen positiven Wert eingestellt (ΔNm > 0), wenn die Einlassventilphase vorzustellen ist. Dagegen wird die relative Drehzahl ΔNm auf einen negativen Wert eingestellt (ΔNm < 0), wenn die Einlassventilphase nachzustellen ist, und wird die relative Drehzahl Nm auf im Wesentlichen null eingestellt (ΔNm = 0), wenn die vorliegende Einlassventilphase aufrechtzuerhalten ist (nämlich zum Zeitpunkt der Phasenkonvergenz, wobei Δθ = 0 ist).
Hier wird die Beziehung zwischen dem Phasenänderungsbetrag Δθ und der relativen Drehzahl ΔNm 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 Relativeinstellabschnitt 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 sein, 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 Kurbelwellendrehzahl IVN auf der Grundlage der Drehzahl der Nockenwelle 1090 verbessert werden.
Der Drehzahlanweisungswerterzeugungsabschnitt 6050 führt eine Addition der Ist-Drehzahl der Einlassnockenwelle 1120, die durch den Nockenwellendrehzahlerfassungsabschnitt 6040 erhalten wird, und der relativen Drehzahl ΔNm durch, die durch den Relativdrehzahleinstellabschnitt 6030 eingestellt wird, um einen Drehzahleinweisungswert Nmref für den Elektromotor 2060 zu erzeugen. Der Drehzahlanweisungswert Nmref, der durch den Drehzahlanweisungswerterzeugungsabschnitt 1050 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 Dauer 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 Leistungshalbleitervorrichtung (beispielsweise einen Transistor), so dass die Energiezufuhr (typischerweise ein Motorstrom Imt) von der Energiequelle 4200 zu dem Elektromotor 2060 gemäß einer Drehzahlabweichung (Nref-Nm) der Ist-Drehzahl Nm des Elektromotors 2060 von dem Drehzahlanweisungswert Nmref gesteuert wird. Beispielsweise wird ein Einschaltdauerverhältnis beim Umschaltbetrieb einer derartigen Leistungshaltleitervorrichtung gesteuert.
Insbesondere steuert die Elektromotor-EDU 4100 das Einschaltdauerverhältnis DTY, das der Einstellbetrag bei der Drehzahlsteuerung ist, um die Motorsteuerbarkeit zu verbessern. DTY = DTY(ST) + DTY(FB) (2)
In dem Ausdruck (2) ist DTY (FB) ein Rückführausdruck auf der Grundlage eines Steuerbetriebs (typischerweise eine allgemeine P-Regelung, I-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 relativen Drehzahl 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 (ΔNm = 0) mit Bezug auf den Drehzahlanweisungswert Nmref dreht. 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 Zufuhr der Energie 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 lediglich unter Verwendung des Ausdrucks von DTY (FB) in dem Ausdruck (2) folgt.
(Konvergenzbestimmung der Einlassventilphasensteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung)
In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Konvergenzbestimmung der Einlassventilphasensteuerung gemäß dem in 14 gezeigten Ablaufdiagramm vorgenommen. Die Konvergenzbestimmung gemäß dem Ablaufdiagramm in 14 wird durch die ECU 4000 als Teil der Ventilzeitabstimmungssteuerung durch den einlassseitigen VVT-Mechanismus 2000 vorgenommen.
Die ECU 4000 findet eine Phasenabweichung ΔIV(θ) der Ist-Einlassventilphase IV(θ) von der Sollphase IV(θ)r bei Schritt S100 auf. Anders gesagt entspricht der Prozess bei Schritt S100 einem Betrieb des Betriebsabschnitts 6022 (12). Die ECU 4000 bestimmt in Schritt S110 zusätzlich, ob die Einlassventilphasensteuerung diejenige während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps ist.
Beispielsweise ist die Bestimmung bei Schritt S110 JA nach der Erzeugung einer Anweisung zum Anhalten des Verbrennungsmotors 1000, während die Bestimmung bei Schritt S110 vor der Erzeugung der Anweisung NEIN ist. In diesem Fall wird als Reaktion auf die Erzeugung der Verbrennungsmotorstoppanweisung in einer vorbestimmten Zeitdauer einschließlich einer Dauer während eines Prozesses des Verbrennungsmotorstopps zum Verringern der Verbrennungsmotordrehzahl auf einen Stoppzustand (Verbrennungsmotordrehzahl = 0) und einer Dauer, nachdem der Verbrennungsmotor tatsächlich angehalten ist, bestimmt, dass „die Einlassventilphasensteuerung diejenige während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps ist (JA bei Schritt S110)". Hier ist die Verbrennungsmotorstoppanweisung nicht auf diejenige beschränkt, die als Reaktion auf den Fahrerschaltbetrieb erzeugt wird, und kann durch eine Verbrennungsmotorautomatikstoppsteuerung bei Hybridfahrzeugen oder Fahrzeugen erzeugt werden, die mit einem sogenannten eco-Betriebssystem ausgestattet sind. Genauer gesagt kann, obwohl die Einlassventilphasensteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps im Allgemeinen von einem Leerlaufdrehzahlzustand gestartet wird, diese von einem Zustand gestartet werden, in dem die Verbrennungsmotordrehzahl die Leerlaufdrehzahl ist oder höher, beispielsweise durch die automatische Stoppsteuerung, wie vorstehend beschrieben ist.
Alternativ kann die Bestimmung bei Schritt S110 in einer Dauer, nachdem der Verbrennungsmotor tatsächlich angehalten ist, gemäß der tatsächlichen Verbrennungsmotordrehzahl JA sein.
Wenn bei Schritt S110 NEIN gilt, nämlich bei der Einlassventilphasensteuerung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs berichtet die ECU 4000 einen Konvergenzbestimmungswert θj = θ0 bei Schritt S120 ein. Dieser Bestimmungswert θ0 wird entsprechend der Einlassventilphasengenauigkeit eingestellt, die für die Verbrennungsmotorsteuerung während des Betriebs erforderlich ist.
Wenn andererseits bei Schritt S110 JA gilt, nämlich bei der Einlassventilphasensteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps stellt die ECU 4000 den Konvergenzbestimmungswert θj = 1 bei Schritt S130 ein. Dieser Bestimmungswert θ1 wird auf einen Wert eingestellt, der relativ größer als der Bestimmungswert θ0 zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs ist. Da hier die Ventilzeitabstimmungsänderung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps als Vorbereitung für den nächsten Verbrennungsmotorstart vorgenommen wird, wie vorstehend erwähnt ist, ist die angeforderte Einlassventilphasengenauigkeit geringer als beim Verbrennungsmotorbetrieb. Daher kann der Bestimmungswert eingestellt werden, wie vorstehend angegeben ist.
Die ECU 4000 macht eine Konvergenzbestimmung bei Schritt S140 durch Vergleichen des absoluten Werts der Phasenabweichung ΔIV(θ), der bei Schritt S110 erhalten wird, mit dem Konvergenzbestimmungswert, der bei Schritt S120 oder S130 eingestellt wird.
Wenn für die Phasenabweichung |ΔIV(θ)| > θj gilt (wenn bei Schritt S140 NEIN gilt), bestimmt die ECU 4000, dass die Ist-Einlassphase IV(θ) die Sollphase IV(θ)r noch nicht erreicht hat, nämlich dass die Einlassventilphasensteuerung noch nicht konvergiert ist, und stellt dann der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 (12) den Phasenänderungsbetrag Δθ gemäß der Phasenabweichung ΔIV(θ) ein (Schritt S150). Der Elektromotor 2060 wird gemäß dem Phasenänderungsbetrag Δθ betrieben, der auf diese Weise eingestellt wird, so dass die Einlassventilphase weitergehend auf die Sollphase geändert wird.
Wenn andererseits für die Phasenabweichung |ΔIV(θ)| ≤ θj gilt (wenn bei Schritt S140 JA gilt), bestimmt die ECU 4000, dass die Ist-Einlassventilphase IV(θ) die Sollphase IV(θ)r erreicht hat, nämlich dass die Einlassventilphasensteuerung konvergiert ist, und stellt dann der Anforderungsphasenänderungsbetragsberechnungsabschnitt 6025 (12) den Phasenänderungsbetrag Δθ = 0 ein (Schritt S160). Demgemäß wird die relative Drehzahl des Elektromotors 2060 entsprechend dem Stellgliedbetätigungsbetrag als ΔNm = 0 eingestellt.
Zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps, wenn die Drehzahl der Einlassnockenwelle 1120 und der Kurbelwelle 1190 null ist, wenn die relative Drehzahl ΔNm = 0 eingestellt ist, wird der Drehzahlanweisungswert des Elektromotors 2060 als Nmref = 0 eingestellt. Zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps hat die Sollphase IV(θ)r grundsätzlich einen feststehenden Wert und daher wird der Betrieb des Elektromotors 2060 nach der Konvergenz der Einlassventilphasensteuerung angehalten. Der Betrieb des Elektromotors 2060 kann durch Erzeugen eines Steuersignals SRL oder durch Steuern der Elektromotor-EDU 4100 angehalten werden, um die Energiezufuhr zu dem Elektromotor 2060 anzuhalten.
Als Folge wird bei der Einlassventilphasensteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps, nachdem die Ist-Einlassventilphase IV(θ) die Sollphase erreicht, der Elektromotor 2060 als Stellglied angehalten, um dadurch einen unnötigen Energieverbrauch darauf zu verhindern. Insbesondere werden unter Berücksichtigung der Differenz der angeforderten Einlassventilphasengenauigkeit zwischen dem Verlauf des Verbrennungsmotorstopps und dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs die Konvergenzbestimmungsbedingungen bei der Einlassventilphasensteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps abgeschwächt, um dadurch den Energieverbrauch zu verringern.
Bei der Einlassventilphasensteuerung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps kann die ECU 4000 typischerweise ein Steuersignal SRL zum Abschalten des Relaisschaltkreises 4250 bei Schritt S170 erzeugen. Demgemäß wird, nachdem die Ist-Einlassventilphase IV(θ) die Sollphase zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps erreicht, die Energiezufuhr zu dem Elektromotor 2060 (dem Stellglied) angehalten, um dadurch zuverlässiger einen unnötigen Energieverbrauch darauf zu verhindern. Insbesondere wird ein Bereich, in dem das Reduktionsübersetzungsverhältnis hoch ist, wie in 9 gezeigt ist, eingestellt, um die Sollphase des -Einlassventils während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps abzudecken, um dadurch einen Fehler bei der Phasenerfassung zu verhindern, wenn die Energiezufuhr zu dem Elektromotor 2600 (dem Stellglied) bei Schritt S170 angehalten wird.
Hier kann der Relaisschaltkreis 4250 (oder die Elektromotor-ECU 4100) konfiguriert werden, um unter Verwendung eines nicht gezeigten Zeitgebers oder Ähnlichem erzwungen abgeschaltet zu werden, nachdem eine vorbestimmte Zeit seit dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps (oder dem Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotorstoppprozesses) abgelaufen ist, ungeachtet der Tatsache, ob die Einlassventilphasensteuerung konvergiert oder nicht. Aufgrund einer derartigen Konfiguration kann in dem Fall, dass die Einlassventilphasensteuerung über eine lange Zeit aufgrund von irgendwelchen Schwierigkeiten nicht konvergiert, ein unnötiger Anstieg des Energieverbrauchs verhindert werden.
In dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel entsprechen die Schritte S140, S160 in 14 einer „Konvergenzbestimmungseinrichtung (einem Konvergenzbestimmungsschritt)" in der vorliegenden Erfindung, entsprechen die Schritte S110-S130 einer „Bestimmungswertaustauscheinrichtung (einem Bestimmungswertaustauschschritt)" in der vorliegenden Erfindung und entspricht Schritt S170 einer „Energiezufuhrstoppeinrichtung (einem Energiezufuhrstoppschritt)" in der vorliegenden Erfindung.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Einzelnen beschrieben und dargestellt ist, ist klar verständlich, dass diese nur zur Darstellung und als Beispiel dient und nicht zur Beschränkung herangezogen werden soll, wobei das Grundkonzept und der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die Angaben der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.
Somit wird die Konvergenzbestimmung der Einlassventilphasensteuerung wird durch Vergleichen der Phasenabweichung |ΔIV(θ)| des Einlassventils von der Sollphase mit dem Konvergenzbestimmungswert θj vorgenommen (S140). Zum Zeitpunkt der Konvergenz (wenn bei S140 JA gilt) wird bestimmt, dass die Einlassventilphase die Sollphase erreicht hat, so dass der erforderliche Phasenänderungsbetrag der Nockenwelle auf null eingestellt wird und daher der Stellgliedbetätigungsbetrag ebenso auf null eingestellt wird (S160). Zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorstopps wird, wenn die Sollphase einen feststehenden Wert hat, nach der Konvergenz der Einlassventilphasensteuerung der Betrieb des Stellglieds angehalten. Zusätzlich wird während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps der Konvergenzbestimmungswert so eingestellt, dass er von dem Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs ausgetauscht wird, so dass die Konvergenzbestimmung der Einlassventilphasensteuerung unter abgeschwächten Bedingungen im Vergleich mit denjenigen zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs durchgeführt wird (S120, S130).

Claims

Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, die eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest einem eines Einlassventils (1100) und eines Auslassventils (1110) ändert, die an einem Verbrennungsmotor (100) 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 einem Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt (6000), der den Betätigungsbetrag (ΔNm) des Stellglieds auf der Grundlage einer Abweichung (ΔIV(θ)) 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 Folgendes aufweist: eine Konvergenzbestimmungseinrichtung (S140, S160) zum Einstellen des Betätigungsbetrags des Stellglieds auf ungefähr null, wenn der absolute Wert der Abweichung gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert (θj) ist, und eine Bestimmungswertaustauscheinrichtung (S110-S130) zum Einstellen beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während eines Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps des Bestimmungswerts bei der Konvergenzbestimmungseinrichtung auf einen Wert, der größer als der Bestimmungswert beim Ändern der Öffnungs- /Schließzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs ist.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner mit einer Energiezufuhrstoppeinrichtung (S170) zum Anhalten der Energiezufuhr zu dem Stellglied (2060), wenn der absolute Wert der Abweichung (|ΔIV(θ)| gleich wie oder gleich als der Bestimmungswert (θj) wird, beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps.
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 der Nockenwelle ist, und wobei der Änderungsmechanismus (2000, 3000) die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung ändert, so dass ein Verhältnis zwischen dem Betätigungsbetrag des Stellglieds und dem Betrag der Änderung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich unterscheidet und eine Änderungsrichtung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung identisch ist zwischen einem Fall, bei dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich in einem ersten Bereich befindet, und einem Fall, in dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich in einem zweiten Bereich befindet.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während eines Verlaufs des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1000) der Sollwert (IV(θ)r) der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird, der für einen nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung, die eine Öffnungs-/Schließzeitabstimmung von zumindest einem eines Einlassventils (1100) und eines Auslassventils (1110) ändert, die an den 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, deren 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)) einstellt, wobei die Steuereinheit den Betätigungsbetrag des Stellglieds auf ungefähr null einstellt, wenn ein absoluter Wert der Abweichung gleich wie oder kleiner als ein Bestimmungswert (θj) ist, und zusätzlich beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während eines Verlaufs eines Verbrennungsmotorstopps dem Bestimmungswert auf einen Wert einstellt, der größer als der Bestimmungswert beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs ist.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (4000) eine Anweisung zum Anhalten der Energiezufuhr zu dem Stellglied (2060) abgibt, wenn ein absoluter Wert der Abweichung (|ΔIV(θ)|) gleich wie oder kleiner als der Bestimmungswert (θj) wird, beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das Stellglied aus einem Elektromotor (2060) ausgebildet ist und der Betätigungsbetrag des Stellglieds eine Drehzahldifferenz (ΔNm) des Elektromotors relativ zu der Nockenwelle ist, und wobei der Änderungsmechanismus (2000, 3000) die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung so ändert, dass ein Verhältnis zwischen dem Betätigungsbetrag des Stellglieds und dem Betrag der Änderung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich unterscheidet und eine Änderungsrichtung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung identisch ist, zwischen einem Fall, in dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich in einem ersten Bereich befindet, und einem Fall, in dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich in einem zweiten Bereich befindet.
Variable Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während eines Verlaufs des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1000) 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, 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 Zeitabstimmungsvorrichtung Folgendes aufweist: ein Stellglied (2060), 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, und einen Stellgliedbetätigungsbetragseinstellabschnitt (6000), der den Betätigungsbetrag (ΔNm) des Stellglieds auf der Grundlage einer Abweichung (ΔIV(θ)) 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 das Steuerverfahren Folgendes aufweist: einen Konvergenzbestimmungsschritt (S140, S160) zum Einstellen des Betätigungsbetrags des Stellglieds auf ungefähr null, wenn ein absoluter Wert der Abweichung gleich wie oder kleiner als ein vorbestimmter Wert (θj) ist; und einen Bestimmungswertaustauschschritt (S110-S130) zum Einstellen beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während eines Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps des Bestimmungswerts bei dem Konvergenzbestimmungsschritt auf einen Wert, der größer als der Bestimmungswert beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung zum Zeitpunkt des Verbrennungsmotorbetriebs ist.
Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, ferner mit einem Energiezufuhrstoppschritt (S170) zum Anhalten einer Energiezufuhr zu dem Stellglied (2060), wenn ein absoluter Wert der Abweichung (|ΔIV(θ)|) gleich wie oder kleiner als der Bestimmungswert (θj) wird, beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während des Verlaufs des Verbrennungsmotorstopps.
Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei das Stellglied aus einem Elektromotor (2060) ausgebildet ist und der Betätigungsbetrag des Stellglieds eine Drehzahldifferenz (ΔNm) des Elektromotors relativ zu der Nockenwelle ist, und wobei der Änderungsmechanismus (2000, 3000) die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung so ändert, dass ein Verhältnis zwischen dem Betätigungsbetrag des Stellglieds und dem Änderungsbetrag der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich unterscheidet und eine Änderungsrichtung der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung identisch ist, zwischen einem Fall, in dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich in einem ersten Bereich befindet, und einem Fall, in dem die Öffnungs-/Schließzeitabstimmung sich in einem zweiten Bereich befindet.
Steuerverfahren einer variablen Ventilzeitabstimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei beim Ändern der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung während eines Verlaufs des Anhaltens des Verbrennungsmotors (1000) der Sollwert (IV(θ)r) der Öffnungs-/Schließzeitabstimmung auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird, der für einen nächsten Verbrennungsmotorstart geeignet ist.