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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Steuern einer Bewegungsvorrichtung, wobei dies einen
Stellantrieb zum regulierenden Bewegen eines beweglichen Elements
umfaßt,
und genauer eine Technik zum Erfassen eines Signals, welches während der
Bewegung des beweglichen Elements durch den Stellantrieb durch einen
Positionssensor bei einer Bezugsposition des beweglichen Elements
in der Bewegungsvorrichtung erzeugt wird.
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2.
Stand der Technik
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Die
japanische ungeprüfte
Patentveröffentlichung
Nr. 2005-188286
offenbart eine einstellbare Ventilvorrichtung, welche eine Schaltwelle
mittels eines Stellantriebs steuert, um eine Hubhöhe eines Motorventils
und einen Arbeitswinkel davon veränderlich und kontinuierlich
zu steuern.
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Ferner
offenbart die oben erwähnte
Veröffentlichung,
daß der
Stellantrieb derart gesteuert wird, daß die Ventilhubhöhe während der
Unterbrechung der Kraftstoffversorgung des Motors einen minimalen
Wert erreicht und, wenn bestimmt wird, daß die Ventilhubhöhe den minimalen
Wert erreicht, ein Ausgangssignal eines Sensors, welcher ein Signal erzeugt,
welches eine Winkelposition der Schaltwelle angibt, erfaßt wird
und eine Korrelation zwischen dem Ausgangssignal des Sensors und
der Winkelposition der Schaltwelle zur Korrektur eingestellt wird.
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In
dem Fall, daß die
Ventilhubhöhe
derart eingestellt wird, daß diese
den minimalen Wert annimmt, wird die Drehung der Schaltwelle derart
beschränkt,
daß diese
durch ein geeignetes Sperrelement gesperrt wird. Ein Drehmoment
des Stellantriebs wird jedoch weiterhin auf die Schaltwelle übertragen.
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Hierbei
wird in dem Fall, daß der
Sensor, welcher die Winkelposition der Schaltwelle erfaßt, einen
Magneten, welcher an einem Endabschnitt der Schaltwelle angebracht
ist, und eine elektromagnetische Umwandlungseinrichtung, welche
fest in einer dem Magneten zugewandten Position angeordnet ist,
umfaßt,
wenn das Drehmoment des Stellantriebs weiterhin auf die Schaltwelle übertragen
wird, ein Montageabschnitt des Magneten ausgelenkt, wobei eine Änderung
des Sensorausgangssignals bewirkt wird.
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Infolgedessen
tritt ein derartiges Problem auf, daß das Sensorausgangssignal
für einen
Fall, wobei veranlaßt
wird, daß die
Ventilhubhöhe
den minimalen Wert annimmt, nicht mit hoher Genauigkeit erfaßt werden
kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf das oben erwähnte
Problem ist es eine Aufgabe der Erfindung, es zu ermöglichen, ein
Sensorausgangssignal selbst in dem Fall genau zu erfassen, daß ein bewegliches
Element einer Bewegungsvorrichtung zu einer Bezugsposition bewegt wird,
bei welcher die Bewegung davon durch ein Sperrglied beschränkt wird,
um dadurch das Sensorausgangssignal bei der Bezugsposition zu erfassen.
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Um
die oben erwähnte
Aufgabe zu lösen, wird
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn ein bewegliches Element der Bewegungsvorrichtung durch
die Betätigung
des Stellantriebs zu einer vorbestimmten Bezugsposition hin bewegt
wird, bei welcher eine Bewegung davon durch eine Sperrvorrichtung
beschränkt
wird, eine manipulierte Variable, welche als Steuereingangssignal
von einer Steuervorrichtung, beispielsweise einer Steuereinheit,
in einstellender Weise eingespeist wird, gemäß einem Grenzwert der manipulierten
Variablen beschränkt.
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Die
weiteren Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung unter Verweis auf die beigefügte Zeichnung ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Schaltplandarstellung eines Fahrzeugmotors, beispielsweise
eines Kraftwagenmotors, auf welchen die vorliegende Erfindung angewandt
wird.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine einstellbare Ventilhubvorrichtung
darstellt, welche für
den Motor vorgesehen ist.
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3 ist
eine Querschnittsansicht, welche die einstellbare Ventilhubvorrichtung
darstellt.
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4 ist
ein Flußdiagramm,
welches ein Programm darstellt, welches bei einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung durch eine Steuereinheit ausgeführt wird.
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5 ist
ein Zeitablaufsdiagramm, welches einen Zielwinkel einer Schaltwelle,
einen tatsächlichen
Winkel davon und eine manipulierte Motorvariable bei dem ersten
Ausführungsbeispiel
darstellt.
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6 ist
ein Flußdiagramm,
welches ein Programm darstellt, welches bei einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung durch die Steuereinheit ausgeführt wird.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 ist
eine Schaltplanansicht, welche einen Motor für einen Kraftwagen in typischer
Weise darstellt.
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Gemäß 1 ist
in einem Ansaugrohr 102 eines Motors (eines Benzin-Verbrennungsmotors) 101 eine
elektronisch gesteuerte Drosselvorrichtung 104 angeordnet,
welche derart betrieben wird, daß ein Drosselventil 103b durch
einen Drosselmotor 103a geöffnet oder geschlossen wird.
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In
jedem Zylinder wird die Luft durch die elektronisch gesteuerte Drosselvorrichtung 104 und
ein Einlaßventil 106 in
eine Verbrennungskammer 106 gesaugt.
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Ferner
ist ein Kraftstoffeinspritzventil 131 des elektromagnetischen
Typs in jedem Zylinder an einer Einlaßöffnung 130 auf der
Zuflußrichtungsseite
des Einlaßventils 105 angeordnet.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 131 spritzt eine Kraftstoffmenge
ein, welche proportional zu der Einspritzimpulsbreite eines Einspritzimpulssignals
ist, welches von einer Motorsteuereinheit 114 ausgesandt
wird.
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Der
Kraftstoff, welcher in die Verbrennungskammer 106 gesaugt
wird, wird durch eine Funkenzündung
durch eine Zündkerze
(in der Figur nicht dargestellt) entzündet, um verbrannt zu werden.
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Das
Abgas in der Verbrennungskammer 106 wird durch ein Auslaßventil 107 ausgestoßen und wird
danach durch einen vorderen katalytischen Umwandler 108 und
einen hinteren katalytischen Umwandler 109 gereinigt, um
in die Atmosphäre
ausgestoßen
zu werden.
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Ferner
sind eine einstellbare Ventilhubvorrichtung 112 und eine
einstellbare Ventileinstellvorrichtung 113, welche Öffnungskenngrößen des
Einlaßventils 105 ändert, angeordnet.
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Die
einstellbare Ventilhubvorrichtung 112 ist eine Vorrichtung
zum kontinuierlichen Ändern
sowohl einer Hubhöhe
des Einlaßventils 105 als
auch eines Arbeitswinkels davon.
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Ferner
ist die einstellbare Ventileinstellvorrichtung 113 eine
Vorrichtung zum kontinuierlichen Ändern eines Phasenzentrums
des Arbeitswinkels des Einlaßventils 105 durch Ändern einer
Drehphase einer Einlaßventils-Antriebswelle 3 bezüglich einer Kurbelwelle 120.
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Als
einstellbare Ventileinstellvorrichtung 113 wird eine derartige
Vorrichtung verwendet, bei welcher Schaufeln, welche durch die Einlaßventils-Antriebswelle 3 gelagert
sind, derart in einem Gehäuse, welches
durch ein Nockenantriebsrad gelagert ist, angeordnet sind, daß eine hydraulische
Kammer der Winkelvorlaufsseite und eine hydraulische Kammer der
Winkelnachlaufsseite auf beiden Seiten jeder Schaufel ausgebildet
sind und das Einlassen/Ablassen eines Öldrucks in der hydraulischen
Kammer der Winkelvorlaufsseite und der hydraulischen Kammer der
Winkelnachlaufsseite jeweils derart gesteuert wird, daß ein Relativwinkel
jeder Schaufel zu dem Nockenantriebsrad geändert wird, wodurch die Drehphase
der Einlaßventils-Antriebswelle 3 bezüglich der
Kurbelwelle 120 geändert
wird.
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Demgegenüber wird
das Auslaßventil 107 derart
betrieben, daß sich
dieses durch einen Nocken 111, welcher an einer Kurbelwelle 110 angeordnet
ist, öffnet
oder schließt,
wobei eine feste Ventilhubhöhe, ein
fester Ventilarbeitswinkel und eine feste Ventileinstellung aufrechterhalten
werden.
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Die
Motorsteuereinheit 114, welche einen Mikrocomputer umfaßt, legt
eine Kraftstoffeinspritzmenge, eine Zündtaktung, eine Ziel-Ansaugluftmenge
und einen Ziel-Ansaugunterdruck durch einen Berechnungsvorgang gemäß zuvor
gespeicherten Programmen fest und gibt ferner auf Basis der festgelegten
Kraftstoffeinspritzmenge, Zündtaktung,
Ziel-Ansaugluftmenge und des Ziel-Ansaugunterdrucks Steuersignale
zu dem Kraftstoffeinspritzventil 131, einem Leistungstransistor
für eine
Zündspule,
der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 104, der
einstellbaren Ventilhubvorrichtung 112 und der einstellbaren
Ventileinstellvorrichtung 113 aus.
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Im übrigen ist
die elektronisch gesteuerte Drosselvorrichtung 104 bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
hauptsächlich
zum Erzeugen eines Ansaugunterdrucks angeordnet, und eine Ansaugluftmenge
des Motors 101 wird durch Ändern der Öffnungs-Kenngrößen des Einlaßventils 105 durch
die einstellbare Ventilhubvorrichtung 112 und die einstellbare
Ventileinstellvorrichtung 113 gesteuert.
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Die
Motorsteuereinheit 114 empfängt Erfassungssignale von einem
Luftdurchflußmesser 115 zum
Erfassen der Ansaugluftmenge des Motors 101, einem Gaspedalsensor 116 zum
Erfassen des Umfangs eines Niederdrückens eines Gaspedals, welches
durch einen Fahrzeugfahrer betätigt
wird, einem Kurbelwinkelsensor 117 zum Ausgeben eines Kurbelwinkelsignals
bei jeder der Bezugs-Drehpositionen
der Kurbelwelle 120, einem Drosselsensor 118 zum
Erfassen einer Öffnung
TVO des Drosselventils 103b, einem Wassertemperatursensor 119 zum
Erfassen der Kühlwassertemperatur
des Motors 101, einem Nockensensor 132 zum Ausgeben
eines Nockensignals bei jeder der Bezugs-Drehpositionen der Einlaßventils-Antriebswelle 3 und
einem Ansaugdrucksensor 134 zum Erfassen eines Ansaugkrümmerdrucks
auf der Abflußrichtungsseite
des Drosselventils 103b und ferner auf der Zuflußrichtungsseite des
Einlaßventils 105.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, welche eine Struktur der einstellbaren
Ventilhubvorrichtung 112 darstellt.
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Bei
dem Motor 101 ist ein Paar von Einlaßventilen 105, 105 an
jedem Zylinder angeordnet, und über
den Einlaßventilen 105, 105 ist
die Einlaßventils-Antriebswelle 3,
welche derart betrieben wird, daß sich diese durch die Kurbelwelle 120 dreht,
derart gelagert, daß diese
in einer Richtung entlang einer Zylinderreihe verläuft.
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Schwenknocken 4,
welche sich jeweils in Kontakt mit einem Ventilheber 105a eines
Einlaßventils 105 befinden,
um das Einlaßventil 105 derart
zu betreiben, daß dieses
geöffnet
oder geschlossen wird, sind an einer Außenfläche der Einlaßventils-Antriebswelle 3 derart
angebracht, daß diese
gegen die Einlaßventils-Antriebswelle 3 drehbar
sind.
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Zwischen
der Einlaßventils-Antriebswelle 3 und
dem Schwenknocken 4 ist die einstellbare Ventilhubvorrichtung 112,
welche sowohl den Arbeitswinkel des Einlaßventils 105 als auch
die Ventilhubhöhe davon
kontinuierlich ändert,
angeordnet.
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Ferner
ist an einem Endabschnitt der Einlaßventils-Antriebswelle 3 die einstellbare
Ventileinstellvorrichtung 113 angeordnet, welche die Drehphase der
Einlaßventils-Antriebswelle 3 bezüglich der
Kurbelwelle 120 ändert,
um das Phasenzentrum des Arbeitswinkels des Einlaßventils 105 kontinuierlich
zu ändern.
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Wie
in den 2 und 3 dargestellt, umfaßt die einstellbare
Ventilhubvorrichtung 112: einen Antriebsnocken 11 mit
kreisförmiger
Gestalt, welcher in einem exzentrischen Zustand fest an der Einlaßventils-Antriebswelle 3 angeordnet
ist; ein Glied 12 mit ringförmiger Gestalt, welches an
einer Außenfläche des
Antriebsnockens 11 derart angebracht ist, daß dieses
gegen den Antriebsnocken 11 drehbar ist; eine Schaltwelle 13,
welche derart in einer Richtung der Zylinderreihe verläuft, daß diese
ungefähr
parallel zu der Einlaßventils-Antriebswelle 3 angeordnet ist;
einen Steuernocken 14 mit kreisförmiger Gestalt, welcher in
einem exzentrischen Zustand fest an der Schaltwelle 13 angeordnet
ist; einen Schwenkarm 15, welcher an einer Außenfläche des
Steuernockens 14 derart angebracht ist, daß dieser
gegen den Steuernocken 14 drehbar ist und ferner an einem Ende
davon mit einem äußersten
Ende des Glieds 12 mit ringförmiger Gestalt verbunden ist;
und ein Glied 16 mit stangenförmiger Gestalt, welches mit
dem anderen Ende des Schwenkarms 15 und mit dem Schwenknocken 4 verbunden
ist.
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Die
Schaltwelle 13 wird durch einen Motor 17 über einen
Getriebezug 18 derart angetrieben, daß sich diese dreht. Ein Sperrelement 13a,
welches in einem Stück
mit der Schaltwelle 13 angeordnet ist, befindet sich in
Kontakt mit einer unbeweglichen Seite (nicht dargestellt), so daß die Drehung
der Schaltwelle 13 zu einer Seite einer weiteren Verkleinerung der
Hubhöhe
bei einer Winkelposition, welche äquivalent zu einer zuvor festgelegten
Position eines minimalen Ventilhubs ist, beschränkt wird.
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Im übrigen entspricht
die Schaltwelle 13 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
einem beweglichen Element einer Bewegungsvorrichtung, und der Motor 17 entspricht
einem Stellantrieb. Ferner kann eine Anordnung in einer derartigen
Weise geändert
werden, daß zusätzlich zu
dem Sperrelement, welches die Position eines minimalen Ventilhubs
definiert, gemeinsam damit ein Sperrelement vorgesehen wird, welches
eine Position eines maximalen Hubs definiert.
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Gemäß der obigen
Anordnung führt,
wenn die Einlaßventils-Antriebswelle 3 derart
mit der Kurbelwelle 120 zusammenwirkt, daß diese über eine geeignete
Bewegungsübertragungsvorrichtung
gedreht wird, das ringförmige
Glied 12 die ungefähre Verschiebung
durch den Antriebsnocken 11 durch, und ferner schwingt
der Schwenkarm 15 um die Mittelachse des Steuernockens 14,
und ferner schwingt der Schwenknocken 4 durch das stangenförmige Glied
derart, daß das
Einlaßventil 105 derart
betrieben wird, daß sich
dieses öffnet
oder schließt.
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Ferner
wird dadurch, daß der
Motor 17 derart gesteuert wird, daß dieser einen Drehwinkel der Steuerwelle 13 ändert, eine
Position der Mittelachse des Steuernockens 14, welcher
der Schwenkungsdrehpunkt des Schwenkarms 15 ist, geändert, so
daß die
Ausrichtung des Schwenknockens 4 geändert wird.
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Infolgedessen
werden der Arbeitswinkel des Einlaßventils 105 und die
Hubhöhe
davon kontinuierlich derart geändert,
daß diese
vergrößert oder
verkleinert werden, wobei das Phasenzentrum des Arbeitswinkels des
Einlaßventils 105 annähernd fest ist.
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Die
Motorsteuereinheit 114 empfängt ein Erfassungssignal von
einem Winkelsensor (Positionssensor) 133 zum Erfassen des
Drehwinkels der Schaltwelle 13 und führt eine Rückführregelung der Richtung und
Stärke
des elektrischen Stroms für
den Motor 17 auf Basis eines Erfassungsergebnisses des Winkelsensors 133 durch,
um die Schaltwelle 13 zu einer Zielwinkelposition zu drehen,
welche einer Zielhubhöhe
entspricht.
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Im übrigen ist
bei der einstellbaren Ventilhubvorrichtung 112 aufgrund
der Tatsache, daß eine
Gegenkraft bei dem Öffnen/Schließen des
Ventils derart wirkt, daß diese
die Hubhöhe
vermindert, zum Aufrechterhalten der Hubhöhe stets ein Motordrehmoment
erforderlich, welches der Gegenkraft entgegenwirkt.
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Der
Winkelsensor 133 ist ein Drehwinkelsensor des kontaktfreien
Typs, welcher, wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
Nr. 2003-194580 offenbart, einen Magneten 133a, welcher
an der Schaltwelle 13 angebracht ist, und eine elektromagnetische
Umwandlungseinrichtung 133b, welche in einer Position angeordnet
ist, wobei diese einer Außenumfangsfläche des
Magneten 133a gegenübergestellt
ist, umfaßt,
um eine Änderung
des magnetischen Flusses infolge der Drehung der Schaltwelle 13 zu
erfassen.
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Der
Winkelsensor 133 ist jedoch nicht auf einen derartigen
Winkelsensor des kontaktfreien Typs beschränkt und kann ein Winkelsensor
des Kontakttyps sein, welcher beispielsweise ein herkömmliches Potentiometer
verwendet.
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Bei
der Steuerung der einstellbaren Ventilhubvorrichtung 112 wird
ein tatsächlicher
Drehwinkel der Schaltwelle 13 erfaßt, um eine tatsächliche
Hubhöhe
zu erfassen, und eine Rückführregelung
des Motors 17 erfolgt derart, daß die tatsächliche Hubhöhe in Übereinstimmung
mit der Zielhubhöhe
gebracht wird.
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Demgemäß wird,
wenn eine Korrelation zwischen einem Ausgangssignal des Winkelsensors 133 und
dem Drehwinkel der Schaltwelle 13 von einer Vergleichskorrelation
verschieden ist, die tatsächliche
Hubhöhe
falsch erfaßt.
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Daher
führt die
Motorsteuereinheit 114 ein Steuerprogramm aus, wie in einem
Flußdiagramm von 4 dargestellt,
um das Ausgangssignal des Winkelsensors 133 bei der Position
eines minimalen Ventilhubs (Bezugsposition) zu erfassen, bei welcher die
Drehung der Schaltwelle 13 durch das Sperrglied 13a beschränkt wird,
welches in Kontakt mit der nicht dargestellten unbeweglichen Seite
gelangt, so daß eine
tatsächliche
Korrela tion zwischen dem Ausgangssignal des Winkelsensors 133 und
dem Drehwinkel der Schaltwelle 13 erfaßt wird.
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Das
Steuerprogramm des Flußdiagramms 4 wird
mit Unterbrechungen zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt ausgeführt.
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Gemäß dem Flußdiagramm
von 4 wird zunächst
in Schritt S11 bestimmt, ob eine Bedingung zum Erfassen des Ausgangssignals
des Winkelsensors 133 bei der Bezugsposition verwirklicht
ist.
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Zur
Verwirklichung der oben erwähnten
Bedingung ist es beispielsweise erforderlich, daß ein Betriebszustand des Motors
eine derartige Bedingung erfüllt,
daß die
Hubhöhe
des Einlaßventils 105 zwangsweise
minimiert werden kann und sich der Motor im Zeitraum einer Kraftstoffunterbrechung
zum Bremsen bzw. im angehaltenen Zustand davon befindet.
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Wenn
die Bedingung verwirklicht ist, geht das Programm zu Schritt S12 über, wo
eine manipulierte Variable (das heißt, ein Wert eines elektrischen Stroms),
welche in den Motor 17 eingespeist wird, auf einen Grenzwert
davon festgelegt wird.
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Beispielsweise
wird in dem Fall, daß der Wert
des elektrischen Stroms durch Steuern eines Arbeitsverhältnisses
zwischen Ein und Aus gesteuert wird, wenn die elektrische Erregungsleistung,
welche in den Motor 17 eingespeist wird, ein Grenzwert
des Arbeitsverhältnisses
als Grenzwert der manipulierten Variablen festgelegt.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
eine Richtung des elektrischen Motorstroms, welche ein Motordrehmoment
erzeugt, welches in der Lage ist, die Hubhöhe zu vergrößern, als positiv definiert,
während
eine Richtung des elektrischen Motorstroms, welche ein anderes Motordrehmoment
erzeugt, welches in der Lage ist, die Hubhöhe zu verkleinern, als negativ
definiert ist, und wie in 5 dargestellt,
wird ein negativer vorbestimmter Wert als der oben erwähnte Grenzwert
der manipulierten Variablen festgelegt.
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Sodann
wird in dem Fall, daß das
Ausgangssignal des Winkelsensors 133 bei der minimalen Hubhöhe erhalten
wird, die manipulierte Variable des Motors 17 derart beschränkt, daß keine Änderung des
elektrischen Motorstroms zu der negativen Seite hin erfolgt, welche
den Grenzwert der manipulierten Variablen überschreitet.
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In
dem nächsten
Schritt S13 wird die Zielhubhöhe,
welche für
die Rückführregelung
der einstellbaren Ventilhubvorrichtung 112 zu verwenden ist,
zwangsweise und schrittweise derart geändert, daß diese von einem normalen
Wert ausgehend verkleinert wird, so daß eine Rückführregelung der einstellbaren
Ventilhubvorrichtung 112 auf Basis der schrittweise verkleinerten
Zielhubhöhe
erfolgt (siehe 5).
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Der
elektrische Motorstrom, welcher bei der Rückführregelung festgelegt wird,
wird derart beschränkt,
daß der
Grenzwert der manipulierten Variablen nicht überschritten wird.
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Eine Änderungsgeschwindigkeit
beim Verkleinern der Zielhubhöhe
wird derart festgelegt, daß diese
niedriger als diejenige in dem Fall ist, daß die Zielhubhöhe normal
geändert
wird. Somit wird eine Winkelgeschwindigkeit (Arbeitsgeschwindigkeit)
bei der Drehung der Schaltwelle 13 zu dem Winkel, bei welchem
die Drehung der Schaltwelle 13 durch das Sperrglied 13a beschränkt wird,
derart festgelegt, daß diese
niedriger als diejenige in dem Fall ist, daß die Hubhöhe normal zu der minimalen
Hubhöhe
gesteuert wird.
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Wenn
die Winkelgeschwindigkeit der Schaltwelle 13 höher ist,
wenn die Schaltwelle zu dem Winkel gedreht wird, bei welchem die
Drehung der Schaltwelle 13 durch das Sperrglied 13a beschränkt wird,
wird, wenn die Drehung der Schaltwelle 13 durch das Sperrglied 13a beschränkt wird,
ein Montageabschnitt des Magneten 133a in der Schaltwelle 13 aufgrund
einer Trägheitskraft
der Schaltwelle 13 ausgelenkt, so daß das Ausgangssignal des Winkelsensors 133 geändert wird.
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Hierbei
wird, wenn die Zielhubhöhe
schrittweise zu der minimalen Hubhöhe geändert wird, die Schaltwelle 13 mit
einer hohen Winkelgeschwindigkeit gedreht, um dieser Änderung
zu folgen, so daß die
Drehung der Schaltwelle 13 durch das Sperrelement 13a in
einem Zustand beschränkt
wird, wobei die Schaltwelle 13 eine große Trägheitskraft aufweist. Daher
besteht die Möglichkeit,
daß der
Montageabschnitt des Magneten 133a in der Schaltwelle 13 stark
ausgelenkt wird, wodurch das Ausgangssignal des Winkelsensors 133 deutlich
geändert
wird.
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Daher
wird, um zu vermeiden, daß die Änderung
des Ausgangssignals aufgrund der Auslenkung durch die Trägheitskraft
ein zulässiges
Niveau überschreitet,
die Änderung
der Zielhubhöhe
derart beschränkt,
daß die
Winkelgeschwindigkeit der Schaltwelle 13 eine zulässige Winkelgeschwindigkeit
oder weniger erreicht.
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In
Schritt S14 wird bestimmt, ob die manipulierte Variable (der elektrische
Motorstrom), welche in den Motor 17 einzuspeisen ist, bei
dem Grenzwert gehalten wird oder nicht.
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Wenn
die Zielhubhöhe
selbst dann weiterhin verkleinert wird, nachdem die Drehung der
Schaltwelle 13 durch das Sperrelement 13a beschränkt wurde,
wird die Abweichung der tatsächlichen
Hubhöhe
von der Zielhubhöhe
vergrößert, und
infolgedessen wird der elektrische Motorstrom durch die Rückführregelung zu
der negativen Seite hin geändert,
das bedeutet, daß das
Motordrehmoment, welches derart wirkt, daß die Hubhöhe verkleinert wird, vergrößert wird
(siehe 5).
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Aufgrund
der Tatsache, daß die
Drehung der Schaltwelle durch das Sperrelement 13a beschränkt wird,
welches fest daran angebracht ist, dreht sich die Schaltwelle jedoch
selbst dann nicht weiter, wenn das Motordrehmoment erhöht wird,
und das Motordrehmoment, welches derart wirkt, daß die Hubhöhe verkleinert
wird, erzeugt wiederum eine Druckkraft, welche das Sperrelement 13a ausübt.
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Ein
Zustand, wobei die Druckkraft durch das Sperrelement 13a beständig erzeugt
wird, hält
die Schaltwelle 13 in einem drehungsbeschränkten Zustand
und kann daher als Bedingung zum Erfassen des Sensorausgangssignals
bei der Position einer minimalen Ventilhubhöhe günstiger sein.
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Wenn
die Druckkraft jedoch übermäßig groß wird,
muß der
Montageabschnitt des Magneten 133a in der Schaltwelle 13 beträchtlich
ausgelenkt werden, so daß das
Ausgangssignal des Winkelsensors 133 deutlich geändert wird.
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Daher
wird der elektrische Strom für
den Motor 17 auf den Grenzwert beschränkt, so daß die Druckkraft durch das
Sperrglied 13a nicht übermäßig groß wird.
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Ferner
wird angenommen, daß sich
der Zustand, wobei der elektrische Strom für den Motor 17 auf
den Grenzwert beschränkt
wird, innerhalb des Zustands befindet, wobei die Druckkraft durch
das Sperrelement 13a derart ausgeübt wird, daß der Drehungsbeschränkungszustand
der Schaltwelle 13 beständig
aufrechterhalten wird.
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Demgemäß ist in
einem Zustand, wobei die manipulierte Variable (der elektrische
Motorstrom), welche in den Motor 17 eingespeist wird, nicht
bei dem Grenzwert gehalten wird, die Druckkraft durch das Sperrelement 13a niedrig,
und somit wird die Winkelposition der Schaltwelle 13 nicht
stabilisiert. Daher wird bestimmt, daß ein derartiger Zustand als Bedingung
zum Erfassen des Sensorausgangssignals bei der Position einer minimalen
Ventilhubhöhe nicht
wünschenswert
ist, und das gegenwärtige
Programm wird beendet, ohne zu Schritt S15 und den nachfolgenden
Schritten überzugehen.
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Demgegenüber wird,
wenn die manipulierte Variable (der elektrische Motorstrom) für den Motor 17 bei
dem Grenzwert gehalten wird, bestimmt, daß die übermäßige Druckkraft, welche den
Montageabschnitt des Magneten 133a in der Schaltwelle 13 auslenkt,
nicht durch das Sperrelement 13a ausgeübt wird, und ferner wird die
Druckkraft, welche durch das Sperrelement 13a ausgeübt wird,
in einem Ausmaß aufrechterhalten,
welches in der Lage ist, die Winkelposition der Schaltwelle 13 zu
stabilisieren, und das Programm geht zu Schritt S15 über.
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Das
bedeutet, daß,
nachdem die manipulierte Variable, welche in den Motor 17 eingespeist
wird, den Grenzwert erreichte, das Ausgangssignal des Winkelsensors 133 als
Ausgangssignal bei der Position eines minimalen Ventilhubs erfaßt wird.
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In
Schritt S15 wird bestimmt, ob das Ausgangssignal des Winkelsensors 133 für eine vorbestimmte
Zeitperiode oder länger
annähernd
fest ist oder nicht, um dadurch zu bestimmen, ob die Drehung der
Schaltwelle 13 durch das Sperrelement 13a beständig beschränkt wird.
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Hierbei
geht, wenn bestimmt wird, daß das Ausgangssignal
des Winkelsensors 133 für
die vorbestimmte Zeitperiode oder länger annähernd fest ist, das Programm
zu Schritt S16 über.
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In
Schritt S16 wird das Ausgangssignal des Winkelsensors 133 zu
dem Zeitpunkt als Ausgangssignal in Reaktion auf die Position eines
minimalen Ventilhubs erfaßt.
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Sodann
wird die Korrelation zwischen dem Sensorausgangssignal und der Hubhöhe (dem
Drehwinkel der Schaltwelle 13) auf Basis des Ausgangssignals
in Reaktion auf die Position eines minimalen Ventilhubs rückgeschrieben,
und danach wird das Ausgangssignal des Winkelsensors 133 in
Daten der Hubhöhe
(des Drehwinkels der Schaltwelle 13) auf Basis der rückgeschriebenen
Korrelation umgewandelt, um für
die Rückführregelung
verwendet zu werden.
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In
dem Fall, daß die
Korrelation zwischen dem Sensorausgangssignal und der Hubhöhe rückgeschrieben
wird, kann beispielsweise dadurch, daß die gesamte Korrelation auf
Basis der Abweichung eines Erfassungswerts von einem Vergleichswert des
Sensorausgangssignals, welcher äquivalent
zu der minimalen Hubhöhe
ist, verschoben wird, erreicht werden, daß die Korrelation mit den Kenngrößen des Ausgangssignals
des Winkelsensors 133 übereinstimmt.
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Ferner
ist es anstelle des Rückschreibens der
Korrelation zwischen dem Sensorausgangssignal und der Hubhöhe möglich, einen
Korrekturwert zum Korrigieren des Sensorausgangssignals bzw. der
Daten der Hubhöhe,
welche auf Basis des Sensorausgangssignals erhalten werden, festzulegen.
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Gemäß dem oben
erwähnten
Ausführungsbeispiel
wird, um das Sensorausgangssignal bei der Position eines minimalen
Ventilhubs zu erfassen, veranlaßt,
daß die Änderungsgeschwindigkeit
der Zielhubhöhe
niedriger als diejenige bei der normalen Änderung wird, so daß die Winkelgeschwindigkeit der
Schaltwelle 13 erniedrigt wird, wenn die Schaltwelle 13 gedreht
wird, bis die Drehung davon durch das Sperrelement 13a beschränkt wird.
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Demgemäß kann erreicht
werden, daß die Trägheitskraft,
wenn die Schaltwelle zu der Position eines minimalen Ventilhubs
gedreht wird, klein ist, und somit ist es möglich, die Änderung des Sensorausgangssignals
durch die Auslenkung des Montageabschnitts des Magneten 133a zu
unterdrücken, wenn
die Drehung der Schaltwelle 13 durch das Sperrelement 13a beschränkt wird.
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Ferner
ist es durch Beschränken
der manipulierten Variablen für
den Motor 17 möglich,
zu vermeiden, daß das
Sperrelement 13a durch die übermäßig starke Kraft derart gedrückt wird,
daß der
Montageabschnitt des Magneten 133a ausgelenkt wird.
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Demgemäß ist es
möglich,
das Sensorausgangssignal bei der Position eines minimalen Ventilhubs
mit hoher Genauigkeit zu erfassen.
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Ferner
ist es aufgrund der Tatsache, daß der Zustand, wobei die manipulierte
Variable für
den Motor 17 bei dem Grenzwert gehalten wird, zu der Bedingung
zum Erfassen des Sensorausgangssignals bei der Position eines minimalen
Ventilhubs gemacht wird, möglich,
das Sensorausgangssignal in einem stabilen Zustand zu erfassen,
wobei das Sperrelement 13a durch eine geeignete Kraft gedrückt wird.
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Im übrigen kann
in dem Fall, daß das
Sperrglied auch auf der Seite der Position eines maximalen Hubs
vorgesehen ist, dadurch, daß veranlaßt wird,
daß die Änderungsrichtung
der Zielhubhöhe verschieden
von derjenigen bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel
ist, ähnlich
wie bei dem oben erwähnten
Ausführungsbeispiel
das Sensorausgangssignal bei der Position eines maximalen Hubs erfaßt werden.
In diesem Fall wird, um den elektrischen Motorstrom, welcher derart
wirkt, daß die
Hubhöhe
vergrößert wird,
zu beschränken,
ein derartiger elektrischer Motorstrom auf Basis des positiven Grenzwerts
beschränkt.
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Ferner
ist es nach einem schrittweisen Ändern
der Zielhubhöhe
in die Nähe
der Position eines minimalen Ventilhubs oder der Position eines
maximalen Ventilhubs, bei welcher die Drehung der Schaltwelle 13 durch
das Sperrelement 13a beschränkt wird, möglich, die Zielhubhöhe schrittweise zu
der Position eines minimalen Ventilhubs oder der Position eines
maximalen Ventilhubs zu ändern,
und ferner kann es möglich
sein, die Änderungsgeschwindigkeit
für die
Zielhubhöhe
zu erniedrigen.
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Ferner
ist es, wenn eine Verstärkung
der Rückführregelung
in einstellender Weise geändert wird,
möglich,
die Winkelgeschwindigkeit der Schaltwelle 13 während der
Drehung davon zu der Winkelposition, bei welcher die Drehbewegung
davon durch das Sperrelement 13a beschränkt wird, zu erniedrigen.
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Ferner
kann lediglich die Beschränkung
gemäß dem Grenzwert
einer manipulierten Variablen für
den Motor 17 erreicht werden, ohne die Winkelgeschwindigkeit
der Schaltwelle 13, welche sich zu der Position eines minimalen
Ventilhubs dreht, zu steuern.
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Im übrigen kann
durch schrittweises Ändern des
elektrischen Motorstroms für
den Motor 17 durch eine Vorwärtsregelung zum Verkleinern
der Hubhöhe die
Schaltwelle 13 zu der Position eines minimalen Ventilhubs
gedreht werden, bei welcher die Drehung davon durch den Berührungseingriff
des Sperrelements 13a mit der zugeordneten unbeweglichen
Seite beschränkt
wird. Eine derartige Anordnung wird durch ein zweites Ausführungs beispiel
verwirklicht, welches nachfolgend unter Verweis auf ein Flußdiagramm
von 6 beschrieben wird.
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Gemäß dem Flußdiagramm
von 6 wird in Schritt S21 ähnlich wie bei Schritt S11
bestimmt, ob die Bedingung zum Erfassen des Ausgangssignals des
Winkelsensors 133 bei der Bezugsposition (der Position
eines minimalen Ventilhubs) verwirklicht ist oder nicht, und wenn
die Bedingung verwirklicht ist, geht das Programm zu Schritt S22 über.
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In
Schritt S22 wird ähnlich
wie bei Schritt S12 der Grenzwert des elektrischen Stroms für den Motor 17 festgelegt.
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In
Schritt S23 wird die Vorwärtsregelung
zum Vermindern des elektrischen Stroms für den Motor 17 um
einen vorbestimmten Betrag bei jeder vorbestimmten Periode ausgeführt, um
die Schaltwelle 13 dadurch zu der Position eines minimalen
Ventilhubs zu drehen.
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Wie
oben beschrieben, ist bei der einstellbaren Ventilhubvorrichtung 112 bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
aufgrund der Tatsache, daß die Gegenkraft
bei dem Öffnen/Schließen des
Ventils derart wirkt, daß die
Hubhöhe
vermindert wird, zum Aufrechterhalten eines Zustands der Vergrößerung der
Hubhöhe
das Motordrehmoment, welches der Gegenkraft entgegenwirkt, erforderlich.
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Demgemäß wird,
wenn das Motordrehmoment, welches der Gegenkraft entgegenwirkt,
schrittweise vermindert wird, die Ventilgegenkraft stärker als
das Motordrehmoment, so daß die
Schaltwelle 13 in einer Richtung zum Verkleinern der Hubhöhe gedreht
wird.
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Eine
Geschwindigkeit wird für
den Fall, daß das
Motordrehmoment, welches der Gegenkraft entgegenwirkt, schrittweise vermindert
wird, auf eine zulässige
Geschwindigkeit oder weniger beschränkt, wobei der Montageabschnitt
des Magneten 133a in der Schaltwelle 13 durch
die Trägheitskraft
der Schaltwelle 13 nicht stark ausgelenkt wird, wenn die Drehung
der Schaltwelle 13 durch das Sperrelement 13a beschränkt wird.
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In
Schritt S24 wird bestimmt, ob der elektrische Strom für den Motor 17 bei
dem Grenzwert gehalten wird oder nicht.
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In
Schritt S23 wird die Vorwärtsregelung
zum Vermindern des elektrischen Stroms für den Motor 17 um
den vorbestimmten Betrag bei jeder vorbestimmten Periode ausgeführt, jedoch
wird der elektrische Strom für
den Motor 17 derart beschränkt, daß keine Änderung erfolgt, welche den
Grenzwert überschreitet,
welcher in Schritt S22 festgelegt wurde.
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Demgemäß wird in
Schritt S24 bestimmt, ob die Änderung
des elektrischen Stroms durch die Vorwärtsregelung auf den Grenzwert
beschränkt
wird oder nicht.
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Wenn
die Vorwärtsregelung
ausgeführt
wird, wird das Motordrehmoment, welches derart wirkt, daß die Hubhöhe vergrößert wird,
schrittweise vermindert, und danach wird, wenn der elektrische Motorstrom
den Wert 0 annimmt, das Motordrehmoment, welches derart wirkt, daß die Hubhöhe verkleinert
wird, erzeugt.
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Das
Motordrehmoment, welches derart wirkt, daß die Hubhöhe verkleinert wird, dient
jedoch als Druckkraft für
das Sperrelement 13a, und wenn die Druckkraft übermäßig stark
wird, wird der Montageabschnitt des Magneten 133a in der
Schaltwelle 13 ausgelenkt, so daß das Sensorausgangssignal
geändert
wird.
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Daher
wird das Motordrehmoment, welches derart wirkt, daß die Hubhöhe verkleinert
wird, durch Beschränken
des elektri schen Motorstroms auf den Grenzwert beschränkt, um
dadurch die Auslenkung des Montageabschnitts des Magneten 133a zu
verhindern. Ferner wird der Zustand, wobei der elektrische Strom
für den
Motor 17 bei dem Grenzwert gehalten wird, als der Zustand
erfaßt,
wobei die Drehung der Schaltwelle 13 durch das Sperrelement 13a beständig beschränkt wird.
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Wenn
in Schritt S24 bestimmt wird, daß der elektrische Strom für den Motor 17 bei
dem Grenzwert gehalten wird, geht das Programm zu Schritt 525 über, wo
bestimmt wird, ob das Ausgangssignal des Winkelsensors 133 für die vorbestimmte
Zeitperiode oder länger
annähernd
fest ist oder nicht, um dadurch zu entscheiden, ob die Drehung der
Schaltwelle 13 durch das Sperrelement 13a beständig beschränkt wird
oder nicht.
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Hierbei
geht, wenn bestimmt wird, daß das Ausgangssignal
des Winkelsensors 133 für
die vorbestimmte Zeitperiode oder länger annähernd fest ist, das Programm
zu Schritt S26 über,
wo ähnlich wie
bei Schritt S17 das Sensorausgangssignal in Reaktion auf die Position
eines minimalen Ventilhubs erfaßt
wird.
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Im übrigen ist
das bewegliche Element nicht auf die Schaltwelle 13 beschränkt, und
ferner kann die Anordnung derart gestaltet sein, daß sich das
bewegliche Element geradlinig bewegt, und daher ist es ersichtlich,
daß die
vorliegende Erfindung in breitem Umfang auf Systeme angewandt werden
kann, welche jeweils versehen sind mit: einem beweglichen Element,
welches durch einen Stellantrieb betätigt wird und ferner mit der
Bewegung davon durch ein Sperrelement beschränkt wird; und einem Sensor zum
Erfassen einer Position des beweglichen Elements.
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Es
sei bemerkt, daß der
gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-017471,
eingereicht am 26. 1. 2006, für welche
Priorität
beansprucht wird, durch Verweis in der vorliegenden Schrift aufgenommen
ist.
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Obgleich
lediglich ausgewählte
Ausführungsbeispiele
gewählt
wurden, um die vorliegende Erfindung darzustellen und zu beschreiben,
ist für Fachkundige
aus der vorliegenden Beschreibung ersichtlich, daß verschiedene Änderungen
und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne von Prinzip und
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gemäß Definition in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.
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Ferner
ist die vorangehende Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele
lediglich zur Erläuterung
angegeben und nicht zu dem Zweck, die Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen und
deren Äquivalenten
zu beschränken.