DE102007050859B4

DE102007050859B4 - Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102007050859B4
Application number: DE102007050859.1A
Authority: DE
Inventors: Shinji Watanabe; Toru Tanaka; Tatsuhiko Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2027-10-25
Also published as: US7484497B2; JP2008286125A; US20080288155A1; JP4316635B2; DE102007050859A1

Abstract

Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) zum Andern einer Ventilschaltzeitsteuerung von mindestens einem Einlassventil und mindestens einem Auslassventil durch Einstellen eines variablen Hydraulik-Mechanismus (50), der die kontinuierliche Änderung einer Rotationsposition einer Nockenwelle (15) mit Bezug auf eine Kurbelwelle (11) des Verbrennungsmotors (1) durch ein gesteuertes Hydraulik-Magnetventil (3) ermöglicht, mit einem Kurbelwinkelsensor (17) zum Erfassen einer Bezugsrotationsposition der Kurbelwelle (11) und zum Ausgeben eines Kurbelwinkelsignals (SGT); einem Nockenwinkelsensor (18) zum Erfassen einer Bezugsrotationsposition der Nockenwelle (15) und zum Ausgeben eines Nockenwinkelsignals (SGC); einer elektronischen Steuereinheit (2), der die Signale (SGT, SGC) zugeführt werden; wobei in der elektronischen Steuereinheit (2) ausgebildet sind: ein Erfassungsmittel eines realen Phasenwinkels (28) zum Erfassen eines realen Phasenwinkels (VTa) der Nockenwelle basierend auf dem Erfassungssignal (SGT) des Kurbelwinkelsensors und dem Erfassungssignal (SGC) des Nockenwinkelsensors; ein Zielphasenwinkel-Einstellmittel (27) zum Einstellen eines Zielphasenwinkels (VTt) der Nockenwelle basierend auf dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1); und ein Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) zum Durchführen einer Rückkopplungssteueroperation, sodass der reale Phasenwinkel (VTa) mit dem Zielphasenwinkel (VTt) übereinstimmt, und zum Kalkulieren eines Betriebszeit-Ansteuersignals zum Zuführen zu dem gesteuerten Hydraulik-Magnetventil, wobei das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) – einen Anfangswert (XI_ini) eines integralen Terms zu Beginn der Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperation basierend auf dem Temperaturparameter (TWT) des Verbrennungsmotors (1) setzt, – eine Steuerkorrekturgröße, die kalkuliert wurde durch die Rückkopplungssteueroperation, gemäß der Batteriespannung korrigiert und – das Betriebszeit-Ansteuersignal zum Zuführen zu dem gesteuerten Hydraulik-Magnetventil ausgibt, und wobei der Operationsausdruck des Anfangswertes (XI_ini) des integralen Terms einen ersten Operationsausdruck umfasst, der basierend auf einem Toleranzuntergrenzwert (IH_OCVLO) eines Neutralpositionssteuerstromwertes ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor zum Steuern der Operationszeitsteuerung eines Einlassventils oder eines Auslassventils in dem Verbrennungsmotor.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bis jetzt war eine Ventilzeitsteuerungskontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor bekannt, die einen Phasenwinkel einer Nockenwelle mit Bezug auf eine Kurbelwelle in dem Verbrennungsmotor ändert, um dadurch eine Ventilschaltzeitsteuerung des Einlassventils oder des Auslassventils zu ändern (siehe z. B. JP 2001-234765 A ).
Die Ventilzeitsteuerungskontrolleinrichtung dieses Typs ist mit einem Kurbelwinkelsensor zum Ausgeben eines Kurbelwinkelsignals in einer Bezugsrotationsposition der Kurbelwelle und einem Nockenwinkelsensor zum Ausgeben eines Nockenwinkelsignals in einer Bezugsrotationsposition der Nockenwelle versehen. Ein realer Phasenwinkel der Nockenwelle wird basierend auf Erfassungssignalen des Kurbelwinkelsensors und des Nockenwinkelsensors erfasst, und es wird eine Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung so durchgeführt, dass der reale Phasenwinkel mit einem Zielphasenwinkel übereinstimmt, der basierend auf einem Operationszustand des Verbrennungsmotors eingestellt ist.
Der Phasenwinkel der Nockenwelle mit Bezug auf die Kurbelwelle wird durch einen Nockenwellenphasenvariablenmechanismus geändert, in dem hydraulische Zuführung durch ein hydraulisch gesteuertes Magnetventil (Solenoidventil) gesteuert wird. Das hydraulisch gesteuerte Magnetventil ist aus einem Betriebszeit-Magnetventil aufgebaut, und eine Versorgungsspannung zu dem Magneten wird in einer relativen Einschaltdauer gesteuert, um einen Stromwert zu steuern. Ein hydraulischer Druck wird einer Schubkammer oder einer Verzögerungskammer des Nockenwellenphasenvariablenmechanismus selektiv zugeführt, um die Nockenwelle zu der Schubseite oder der Verzögerungsseite zu verändern. Wenn die relative Einschaltdauer ein Beibehaltungsbetriebszeitwert in der Nähe der Mitte ist, schließt das hydraulisch gesteuerte Magnetventil die Schubkammer und die Verzögerungskammer zur gleichen Zeit. Dann wird das hydraulisch gesteuerte Magnetventil zu einer neutralen Position gesteuert, wo die Zuführung der hydraulischen Drücke zur gleichen Zeit abgeschnitten wird. Als ein Ergebnis wird der Phasenwinkel der Nockenwelle beibehalten.
Um eine Schwankung in dem Beibehaltungsbetriebszeitwert zu kompensieren, womit das hydraulisch gesteuerte Magnetventil in der neutralen Position gesetzt ist wegen einer Toleranz des hydraulisch gesteuerten Magnetventils oder einer zeitlichen Schwankung, waren ein Verfahren zum Erlernen des Beibehaltungsbetriebszeitwertes und ein Verfahren zum Speichern des gelernten Wertes in einem Sicherungs-RAM bekannt. Es war auch ein Verfahren zum Verwenden eines Festwertes, der im voraus in einem ROM gespeichert wurde, als einen Anfangswert bekannt, wenn der Beibehaltungsbetriebszeitwert überhaupt nicht gelernt ist oder wenn der gelernte Wert auf z. B. Ausschalten einer Batterie (Trennung eines Batterieanschlusses) hin verloren geht.
Da jedoch der Festwert der Beibehaltungsbetriebszeit, der wie oben beschrieben eingestellt wird, in der Toleranz variiert und sich auch mit der Zeit ändert, kann der Festwert natürlich nicht mit dem gelernten Wert übereinstimmen, der jene Schwankungen kompensiert. Aus diesem Grund verursacht in dem Fall, wo eine derartige Inkonsistenz dazwischen auftritt, die Verwendung des Festwertes des Beibehaltungsbetriebszeitwertes als den Anfangswert, wenn die Batterie in einem ausgeschalteten Zustand ist, eine Verschiebung einer tatsächlichen Position des hydraulisch gesteuerten Magnetventils in dem Beibehaltungszustand von der ursprünglichen neutralen Position. Als ein Ergebnis verschlechtert sich auch die anschließende Steuerbarkeit der Nockenphasensteuerung.
Insbesondere in dem Fall, wo die Inkonsistenz auf der Schubseite auftritt, und ein Zielphasenwinkel zu der Schubseite gesetzt ist, wo eine Ventilüberlappung des Einlassventils und des Auslassventils ursprünglich groß ist, ist es auch bekannt, dass die Ventilüberlappung übermäßig wird, und ein internes Abgasumlaufvolumen (EGR-Volumen) ist im Ergebnis übermäßig, was die Verbrennungsqualität verschlechtern kann.
Aus diesem Grund wird in der Ventilzeitsteuerungskontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie in JP 2001-234765 A offenbart, der gelernte Beibehaltungsbetriebszeitwert als ein Anfangswert eines integralen Terms der Rückkopplungssteuerung gesetzt, und in dem Fall, wo das Lernen der Beibehaltungsbetriebszeit noch nicht abgeschlossen wurde, wird der Zielphasenwinkel begrenzt.
In der in JP 2001-234765 A offenbarten Ventilzeitsteuerungskontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor schwankt jedoch die Beibehaltungsbetriebszeit wegen einer Änderung im Widerstandswert einer hydraulisch gesteuerten Magnetspule oder einer Änderung in einer Batteriespannung, die einer Änderung in einer Öltemperatur zuzuschreiben ist. Als ein Ergebnis sind in dem Fall, wo eine Temperatur der hydraulisch gesteuerten Magnetspule und die Batteriespannung in der Zeit zum Lernen der Beibehaltungsbetriebszeit von einer Temperatur und einer Spannung zu der Zeit einer Einstellung des gelernten Beibehaltungsbetriebszeitwertes zu dem Anfangswert des integralen Terms in der Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung verschieden sind, der tatsächliche Wert des Beibehaltungsbetriebszeitwertes und der gelernte Wert voneinander verschieden.
In dem obigen Fall weicht, wenn der gelernte Beibehaltungsbetriebszeitwert auf den Anfangswert des integralen Terms zu der Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung gesetzt wird, nachdem der Verbrennungsmotor startet, die reale Position in dem Beibehaltungszustand des hydraulisch gesteuerten Magnetventils von der ursprünglichen neutralen Position ab. Insbesondere in dem Fall, wo die Abweichung auf der Schubseite verursacht wird, und der Zielphasenwinkel zu der Schubseite gesetzt ist, wo die Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil ursprünglich groß ist, wird die Ventilüberlappung übermäßig, und die resultierende interne EGR-Größe wird übermäßig, wobei sich dadurch die Fähigkeit zum Start des Verbrennungsmotors verschlechtert.
In dem Fall ferner, wo das Lernen des Beibehaltungsbetriebszeitwertes noch nicht abgeschlossen wurde, ist die Steuerung der Schubseite begrenzt, da der Zielphasenwinkel begrenzt ist. In dem Verbrennungsmotor mit einer Ventilzeitsteuerungskontrolleinrichtung, die die Schaltzeitsteuerung des Einlassventils ändert, wird in dem Fall, wo die Schaltzeitsteuerung zu der Verzögerungsseite zur Zeit eines Starts des Verbrennungsmotors extrem geändert ist, ein Ansaug-Kraftstoff-Luftgemisch innerhalb einer Verbrennungskammer in ein Ansaugrohr zurückgeführt, da eine Schließzeitsteuerung des Einlassventils verzögert ist. Wenn das Ansaug-Kraftstoff-Luftgemisch in das Ansaugrohr zur Zeit von Ankurbelung zurückgeführt wird, wo die Drehzahl des Verbrennungsmotors extrem gering ist, wird das reale Kompressionsverhältnis abgesenkt, um dadurch die Fähigkeit zum Start schwierig zu machen. Insbesondere bei einer geringen Temperatur, wo das Volumen des Kraftstoff-Luftgemischs klein ist, entsteht ein derartiges Problem, dass das Kraftstoff-Luftgemisch nicht ausreichend komprimiert ist, selbst wenn Ankurbelung durchgeführt wird, und die Fähigkeit zum Start verschlechtert sich weiter.
DE 102 44 540 A1 beschreibt ein Verfahren zum Regeln der Position eines Nockenwellenstellers, bei dem die Istposition des Nockenwellenstellers eines Verbrennungsmotors hydraulisch eingestellt wird. In einer Recheneinheit wird ein Sollwert für die Position ermittelt und die Istposition mittels eines PID-Reglers geregelt. Bei einem Neustart wird dazu ein Anfangswert des integralen Teils gesetzt, der basierend auf der Öltemperatur des Verbrennungsmotors bestimmt wird.
DE 40 29 537 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung einer Betriebsgröße einer Brennkraftmaschine. Dabei wird offenbart, dass der Zusammenhang zwischen an Steuergröße und Betriebsgröße oder einer diese Betriebsgröße beeinflussende Größe in Form einer Kennlinie oder eines Kennfeldes festgelegt und eine Anpassung der Steuerung und/oder Regelung an sich verändernde Betriebsumstände durchgeführt wird, indem die Kennlinie oder das Kennfeld durch Adaption an die sich ändernden Betriebsumstände (Batteriespannung) angepasst wird. Die Adaption wird derart vorgenommen das wenigstens ein Bereich der Kennlinie oder das Kennfeld um einen vorgegebenen Punkt gedreht wird, wobei ein die Kennlinie charakterisierender Parameter abhängig von der Batteriespannung korrigiert wird.
DE 198 53 897 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Kompensation von Phasenverzögerungen bei einer zeitdiskreten Abtastung eines analogen Ausgangssignals. Als typische Anwendung wird die Erfassung der Batteriespannung für ein Motorsteuerungsgerät eines Verbrennungsmotors beschrieben. Bei dieser Anwendung wird die Batteriespannung erfasst und eine Batteriespannungskorrektur durchgeführt.
DE 693 02 972 T2 betrifft Regelsysteme zum Steuern von Aktuatoren, zum Beispiel beim Schalten eines Fahrzeuggetriebes. In dem offenbarten Regelsystem wird eine Batteriespannungskorrektur für einen PWM-gesteuerten Elektromotor vorgenommen, der für die Getriebesteuerung eingesetzt wird.
DE 195 37 466 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Temperatur eines den Durchsatz eines strömenden Mediums erfassenden Meßwiderstandes. Dabei wird auch die Korrektur einer Betriebsspannung für die Heizung eines Heißfilm-Luftmassenmessers beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben erwähnten Umstände unternommen, und deshalb ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor vorzusehen, die einen Anfangswert eines integralen Terms zur Zeit eines Starts einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung durch eine einfache Steuerlogik setzt, wobei es dadurch möglich gemacht wird, sowohl eine Unterdrückung einer Überschwingungsgröße eines realen Phasenwinkels als auch eine Verbesserung in einer Antwortzeit zu erreichen.
Eine Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung weist die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Anfangswert des integralen Terms zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperation basierend auf dem Temperaturparameter des Verbrennungsmotors gesetzt, und die Steuerkorrekturgröße, die durch die Rückkopplungssteueroperation kalkuliert wurde, wird durch die Batteriespannung korrigiert, sodass eine Operationsgröße zu dem hydraulisch gesteuerten Magnetventil ausgegeben wird. Als ein Ergebnis weicht die tatschliche Position des hydraulisch gesteuerten Magnetventils nicht von der ursprünglichen neutralen Position zu der Schubseite hin ab. Sogar in einem Fall, wo der Zielphasenwinkel zu der Schubseite gesetzt ist, wo die Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil ursprünglich groß ist, wird deshalb die Ventilüberlappung nicht übermäßig, und eine Verschlechterung der Fähigkeit zum Start des Verbrennungsmotors, die durch das übermäßige interne EGR-Volumen (Abgasumlaufvolumen) verursacht wird, kann verhindert werden. Da es unnötig ist, den Zielphasenwinkel zu der Schubseite hin zu begrenzen, ist es außerdem möglich, die Fähigkeit zum Start bei einer geringen Temperatur zu verbessern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den begleitenden Zeichnungen sind:
1 ein Diagramm, das einen Überblick über die Struktur einer Ventilzeitsteuerungskontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Phasenwinkel-Änderungsgeschwindigkeit eines Phasenwinkel-Steuerstellgliedes und einer Schiebekolbenposition zeigt;
3 ein Funktionsblockdiagramm, das eine Verarbeitungskonfiguration innerhalb eines Mikrocomputers (21) gemäß der vorliegenden Erfindung konzeptionell zeigt;
4 ein Flussdiagramm, das eine Nockenwinkelsignal-Unterbrechungsverarbeitung zeigt;
5 ein Flussdiagramm, das eine Kurbelwinkelsignal-Unterbrechungsverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein Zeitsteuerungsdiagramm, das ein Kurbelwinkelsignal, ein Nockenwinkelsignal in der größten Verzögerung und das Nockenwinkelsignal in dem Schub zeigt;
7 ein Blockdiagramm, das eine PID-Steuerung in einer Phasenwinkel-F/B-Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Kurbelwinkelsignalperiode und normalisierten Koeffizienten Ci und Cd gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ein Zeitsteuerungsdiagramm der Phasenwinkel-F/B-Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 ein Flussdiagramm, das eine Integralterm-Anfangswert-Einstellungsverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ein Flussdiagramm, das eine Lernverarbeitung eines KTEMPLN zeigt;
12 ein Flussdiagramm anschließend zu dem Flussdiagramm von 11;
13 ein Flussdiagramm anschließend zu dem Flussdiagramm von 12;
14 ein Flussdiagramm anschließend zu dem Flussdiagramm von 13;
15 ein Flussdiagramm, das eine Lernverarbeitung eines XIOFSTLN zeigt;
16 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen XI_ini und einer Temperatur zeigt;
17 ein Zeitsteuerungsdiagramm, das eine Phasenwinkelantwort in einem Fall von XI_ini = 0 zeigt;
18 das Zeitsteuerungsdiagramm, das die Phasenwinkelantwort zur Zeit einer Einstellung von XI_ini mit der Hilfe eines ersten arithmetischen Ausdrucks zeigt; und
19 das Zeitsteuerungsdiagramm, das die Phasenwinkelantwort zur Zeit einer Einstellung von XI_ini mit der Hilfe eines zweiten arithmetischen Ausdrucks zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Erste Ausführungsform
Hierin nachstehend wird eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben. 1 ist ein Diagramm, das einen Überblick der Struktur einer Ventilzeitsteuerungskontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In einer Ventilzeitsteuerungskontrolleinrichtung für einen Verbrennungsmotor, die in 1 gezeigt wird, wird eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle 11 eines Verbrennungsmotors 1 zu einem Paar von Zeitsteuerungsrollen 13 und 14 durch einen Zeitsteuerungsriemen 12 übertragen. Das Paar von Zeitsteuerungsrollen 13 und 14, die in Synchronismus mit der Kurbelwelle 11 drehend angesteuert werden, sind mit einem Paar von Nockenwellen 15 bzw. 16 als angesteuerte Wellen verbunden, und ein Einlassventil und ein Auslassventil, die nicht gezeigt werden, werden angesteuert, durch jene Nockenwellen 15 und 16 geöffnet oder geschlossen zu werden.
Mit der obigen Konfiguration werden das Einlassventil und das Auslassventil angesteuert, in Synchronismus mit Rotation der Kurbelwelle 11 und einer vertikalen Bewegung eines Kolbens (nicht gezeigt) geöffnet oder geschlossen zu werden. D. h. das Einlassventil und das Auslassventil werden in einer gegebenen Schaltzeitsteuerung in Synchronismus mit einer Sequenz von vier Takten angesteuert, die aus einem Ansaugtakt, einem Verdichtungstakt, einem Explosions-(Ausdehnungs-)Takt und einem Auslasstakt in dem Verbrennungsmotor 1 bestehen.
Die Kurbelwelle 11 ist mit einem Kurbelwinkelsensor 17 ausgerüstet, und die Nockenwelle 15 ist mit einem Nockenwinkelsensor 18 ausgerüstet. Ein Kurbelwinkelsignal SGT, das von dem Kurbelwinkelsensor 17 ausgegeben wird, und ein Nockenwinkelsignal SGC, das von dem Nockenwinkelsensor 18 ausgegeben wird, werden zu einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 2 eingegeben.
Wenn sich die Kurbelwelle 11 um eine Umdrehung dreht, und wenn N Impulse von dem Kurbelwinkelsensor 17 generiert werden, wird in diesem Beispiel die Zahl von Impulsen, die von dem Nockenwinkelsensor 18 durch eine Umdrehung der Nockenwelle 15 generiert werden, auf 2 N gesetzt. Wenn ferner angenommen wird, dass ein Zeitsteuerungswandlungswinkel-Maximalwert der Nockenwelle 15 VTmax°CA (Kurbelwinkel) ist, wird die Zahl von Impulsen gesetzt, N ≤ (360/VTmax) zu erfüllen. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Impulssignal (Kurbelwinkelsignal SGT) des Kurbelwinkelsensors 17 und ein Impulssignal (Nockenwinkelsignal SGC) des Nockenwinkelsensors 18 zur Zeit einer Kalkulation eines realen Phasenwinkels VTa zu verwenden.
Die ECU 2 enthält einen bekannten Mikrocomputer 21. Der Mikrocomputer 21 gibt eine Operationsgröße (Betriebszeit-Ansteuersignal), das mit der Hilfe einer Phasenwinkelrückkopplungs-(F/B)Steueroperation kalkuliert wurde, zu einem linearen Magneten 31 eines hydraulisch gesteuerten Magnetventils (hierin nachstehend als ”OCV (Ölsteuerventil)” bezeichnet), welches ein Phasenwinkel-Steuerstellglied ist, durch eine Treiberschaltung 24 aus. Die Operationsgröße wird zu dem linearen Magneten 31 so ausgegeben, dass ein realer Phasenwinkel der Nockenwelle mit Bezug auf die Kurbelwelle 11, der basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Nockenwinkelsignal SGC erfasst wurde, mit einem Zielphasenwinkel übereinstimmt, der basierend auf einem Operationszustand des Verbrennungsmotors gesetzt wurde.
In dem OCV 3 wird ein Stromwert des linearen Magneten 31 gemäß dem BETRIEBSZEIT-Ansteuersignal von der ECU 2 gesteuert. Ein Schiebekolben 32 ist so positioniert, um eine Drängungskraft einer Feder 33 auszugleichen. Ein Zuführungsöldurchgang 42 steht mit einem beliebigen eines Zuführungsöldurchgangs 45 auf der Verzögerungsseite und eines Zuführungsöldurchgangs 46 auf der Schubseite in Verbindung, und ein Öl innerhalb eines Öltanks 44 wird mit der Hilfe einer Pumpe 41 zu einem Ventilzeitsteuerungs-Kontrollmechanismus 50 (ein schraffierter Bereich von 1) gepumpt, der zu der Nockenwelle 15 vorgesehen ist. Eine Menge von Öl, die dem Ventilzeitsteuerungs-Kontrollmechanismus 50 zugeführt wird, wird auf eine derartige Art und Weise abgestimmt, dass die Nockenwelle 15 mit einer gegebenen Phasendifferenz mit Bezug auf die Zeitsteuerungsrolle 13, d. h. die Nockenwelle 11, drehbar ist, und die Nockenwelle 15 zu dem Zielphasenwinkel gesetzt werden kann. Das Öl, das von dem Ventilzeitsteuerungs-Kontrollmechanismus 50 zugeführt wird, wird zu dem Öltank 44 durch einen Auslassöldurchgang 43 zurückgeführt.
2 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Position des Schiebekolbens 32 innerhalb des OCV 3 (hierin nachstehend als Schiebekolbenposition bezeichnet) und einer Änderungsgeschwindigkeit des realen Phasenwinkels zeigt. In dem charakteristischen Diagramm entspricht ein Bereich, in dem die Änderungsgeschwindigkeit des realen Phasenwinkels positiv ist, dem Schubseitenbereich, und ein anderer Bereich, in dem die Änderungsgeschwindigkeit des realen Phasenwinkels negativ ist, entspricht dem Verzögerungsseitenbereich. Die Schiebekolbenposition auf der Abszissenachse in dem charakteristischen Diagramm ist in Proportion zu einem Linearmagnetstrom. Ferner ist eine Schiebekolbenposition, in der der Zuführungsöldurchgang 42 mit keinem von dem Zuführungsöldurchgang 45 auf der Verzögerungsseite und dem Zuführungsöldurchgang 46 auf der Schubseite in Verbindung steht, eine Position, in der die Flussrate 0 ist in der Figur (eine Position, in der die Flussrate, die von dem OCV 3 ausgegeben wird, 0 ist), die eine Schiebekolbenposition ist (die gleiche wie die neutrale Position), in der sich der reale Phasenwinkel nicht ändert. Eine Beziehung zwischen der Position, wo die Flussrate 0 ist, und dem Linearmagnetstromwert werden wegen einer einzelnen Differenz in dem OCV 3 oder einer Differenz in der Lebensdauerverschlechterung oder der Operationsumgebung (Öltemperatur, die Motordrehzahl) variiert.
Unter den Umständen wird in dem Stand der Technik ( JP 2001-234765 A ) der Ansteuerbetriebszeitwert, der erhalten wird, wenn der Positionszustand, wo die Flussrate 0 ist, in dem Zeitpunkt einer Steuerung der Phasenwinkelrückkopplung gesteuert wird, als der Beibehaltungsbetriebszeitwert gelernt, und als ein Anfangswert des integralen Terms zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung gesetzt.
Der Mikrocomputer 21 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) (nicht gezeigt), die diverse Operationen und Bestimmungen durchführt, einen ROM (nicht gezeigt), in dem vorbestimmte Steuerprogramme im voraus gespeichert wurden, einen RAM (nicht gezeigt), der Operationsergebnisse von der CPU darin zeitweilig speichert, einen A/D-Wandler (nicht gezeigt), der eine analoge Spannung in einen digitalen Wert wandelt, einen Zähler CNT (nicht gezeigt), der eine Periode eines Eingangssignals oder dergleichen misst, einen Timer (nicht gezeigt), der eine Ansteuerperiode eines Ausgangssignals oder dergleichen misst, einen Ausgangsport (nicht gezeigt), der eine Ausgangsschnittstelle ist, und einen gemeinsamen Bus (nicht gezeigt), der die jeweiligen Blöcke (nicht gezeigt) verbindet.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Basiskonfiguration innerhalb des Mikrocomputers 21 für die Ventilzeitsteuerungskontrolle in dem Verbrennungsmotor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die die Funktion des Operationsprogramms innerhalb des Mikrocomputers 21 zeigt. Hierin nachstehend wird die Verarbeitung innerhalb des Mikrocomputers 21 mit Bezug auf die jeweiligen Flussdiagramme von 4, die die Unterbrechungsverarbeitung des Nockenwinkelsignals SGC zeigt, und 5, die die Unterbrechungsverarbeitung des Kurbelwinkelsignals SGT zeigt, zusammen mit 3 beschrieben.
Das Nockenwinkelsignal SGC von dem Nockenwinkelsensor 18 wird in der Wellenform durch eine Wellenformgestaltungsschaltung 23 geformt, und dann zu dem Mikrocomputer 21 als ein Unterbrechungsbefehlssignal INT2 eingegeben. Der Mikrocomputer 21 liest einen Zählerwert SGCNT des Zählers CNT (nicht gezeigt), und speichert den gelesenen Zählerwert SGCNT in dem RAM (nicht gezeigt) des SGCCNT(n) jedes Mal, wenn eine Unterbrechung durch das Unterbrechungsbefehlssignal INT2 bewirkt wird (Schritt S21 von 4).
Ferner wird das Kurbelwinkelsignal SGT von dem Kurbelwinkelsensor 17 in der Wellenform durch eine Wellenfarmgestaltungsschaltung 22 geformt, und dann zu dem Mikrocomputer 21 als ein Unterbrechungsbefehlssignal INT1 eingegeben. Der Mikrocomputer 21 liest einen Zählerwert SGTCNT(n), der erhalten wird, wenn das Kurbelwinkelsignal SGT zuvor zu dem Mikrocomputer 21 eingegeben wird, aus dem RAM, und speichert dann den gelesenen Zählerwert SGTCNT(n) in dem RAM des SGTCNT(n – 1) jedes Mal, wenn eine Unterbrechung durch das Unterbrechungsbefehlssignal INT1 bewirkt wird. Dann liest der Mikrocomputer 21 den Zählerwert SGCNT des Zählers CNT, der erhalten wird, wenn das Kurbelwinkelsignal SGT in diesem Zeitpunkt eingegeben wird, und speichert den gelesenen Zählerwert SGCNT in dem RAM des SGTCNT(n) (Schritt S41 von 5).
Ferner kalkuliert der Mikrocomputer 21 eine Periode Tsgt {= SGTCNT(n) – SGTCNT(n–1)) des Kurbelwinkelsignals SGT gemäß einer Differenz zwischen dem Zählerwert SGTCNT(n – 1) des Zählers CNT, der erhalten wird, wenn das Kurbelwinkelsignal SGT zuvor eingegeben wird, und dem Zählerwert SGTCNT(n) des Zählers CNT, der erhalten wird, wenn das Kurbelwinkelsignal SGT in diesem Zeitpunkt eingegeben wird. Ferner kalkuliert der Mikrocomputer 21 eine Rotationsgeschwindigkeit NE des Verbrennungsmotors basierend auf der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt (Schritt S42 von 5).
Dann liest der Mikrocomputer 21 den Zählerwert SGCCNT(n), der erhalten wird, wenn das Nockenwinkelsignal SGC zu dem Mikrocomputer 21 eingegeben wird, aus dem RAM (nicht gezeigt). Der Mikrocomputer 21 kalkuliert dann eine Phasendifferenzzeit ΔTd (die Phasendifferenzzeit in dem Zeitpunkt der größten Verzögerung) oder ΔTa (die Phasendifferenz in dem Zeitpunkt des Schubs) gemäß einer Differenz zwischen dem gelesenen Zählerwert SGCCNT(n) und dem Zählerwert SGTCNT(n)), der erhalten wird, wenn das Kurbelwinkelsignal SGT zu dem Mikrocomputer 21 eingegeben wird. Dann kalkuliert der Mikrocomputer 21 einen realen Phasenwinkel Vta, dessen Kalkulationsverfahren später detaillierter beschrieben wird, basierend auf der Periode Tsgt des Kurbelwinkelsignals SGT und einem Bezugskurbelwinkel (180°CA) (Schritt S43 von 5).
Ferner unterzieht der Mikrocomputer 21 ein Luftmengensignal 25, ein Drosselöffnungsgradsignal 26, ein Batteriespannungssignal 27 oder ein Wassertemperatursignal (nicht gezeigt) und dergleichen einer Entfernungs- oder Verstärkungsverarbeitung von Rauschkomponenten durch eine Eingangs-I/F-Schaltung (nicht gezeigt). Dann gibt der Mikrocomputer 21 das verarbeitete Signal zu einem A/D-Wandler (nicht gezeigt) ein, und die eingegebenen Signale werden in digitale Daten gewandelt. Der Mikrocomputer 21 setzt einen Zielphasenwinkel VTt mit der Hilfe einer Zielphasenwinkel-Einstellungseinheit 27 basierend auf den Luftmengendaten, den Rotationsgeschwindigkeitsdaten des Verbrennungsmotors oder dergleichen (Schritt S44 von 5).
Der Mikrocomputer 21 kalkuliert und setzt den Anfangswert des integralen Terms zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung, wenn der Motor startet, basierend auf dem Wassertemperatursignal TWT mit der Hilfe des ersten oder zweiten Operationsausdrucks (Schritt S45 von 5). Die Details des Einstellungsprozesses des Anfangswertes werden mit Bezug auf 10 beschrieben.
Der Mikrocomputer 21 kalkuliert eine Steuerkorrekturgröße Dpid durch die Phasenwinkel-F/B-Steueroperation (PID-Steueroperation) mit der Hilfe einer Phasenwinkel-F/B-Steuereinheit 29, sodass der reale Phasenwinkel VTa, der durch eine Erfassungseinheit eines realen Phasenwinkels 28 erfasst wurde basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Nockenwinkelsignal SGC mit dem Zielphasenwinkel VTt übereinstimmt, der durch die Zielphasenwinkel-Einstellungseinheit 27 eingestellt wurde basierend auf den Luftmengendaten oder den Rotationsgeschwindigkeitsdaten des Verbrennungsmotors (Schritt S46 von 5).
Dann korrigiert der Mikrocomputer 21 die Steuerkorrekturgröße Dpid, die durch die Phasenwinkel-F/B-Steueroperation kalkuliert wurde, durch einen Batteriespannungskorrekturkoeffizienten KVB, der durch ein Verhältnis einer gegebenen Bezugsspannung zu der Batteriespannung gefunden wurde, um die Operationsgröße Dout (Ansteuerungs-BETRIEBSZEIT-Wert) zu kalkulieren (Schritt S47 von 5).
Der Mikrocomputer 21 setzt die Operationsgröße Dout (Ansteuerungs-BETRIEBSZEIT-Wert), der so kalkuliert wurde in einem Impulsbreitenmodulations-(PWM)Timer (nicht gezeigt) (Schritt S48 von 5), um ein PWM-Ansteuersignal, das von dem PWM-Timer in jeder von vorbestimmten PWM-Ansteuerperioden ausgegeben wird zu dem OCV-Linearmagneten 31 durch die Treiberschaltung 24 auszugeben.
Anschließend wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Erfassen des realen Phasenwinkels VTa mit der Hilfe der Erfassungseinheit des realen Phasenwinkels 28 mit einem relativen Phasenwinkel der Nockenwelle 15 mit Bezug auf die Kurbelwelle 11, der als der reale Phasenwinkel genommen wird, basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Nockenwinkelsignal SGC mit Bezug auf 6 gegeben. 6 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, das eine Beziehung des Kurbelwinkelsignals SGT, eines Nockenwinkelsignals SGCd in der größten Verzögerung und eines Nockenwinkelsignals SGCa in dem Schub zeigt. Die Phasenbeziehung des Kurbelwinkelsignals SGT, des Nockenwinkelsignals SGCd in der größten Verzögerung und des Nockenwinkelsignals SGCa in dem Schub, und das Verfahren zum Kalkulieren des realen Phasenwinkels VTa werden in der Figur gezeigt.
Der Mikrocomputer 21 misst die Periode Tsgt {= SGTCNT(n) – SGTCNT(n – 1)} des Kurbelwinkelsignals SGT, und misst auch eine Phasendifferenzzeit ΔTa {= SGTCNT(n) – SGCCNT(n)} zwischen dem Nockenwinkelsignal SGCa in dem Schub und dem Kurbelwinkelsignal SGT. Ferner findet der Mikrocomputer 21 die größte Verzögerungsventilzeitsteuerung VTd basierend auf der Phasendifferenzzeit ΔTd {= SGTCNT(n) – SGCCNT(n)}, die in dem Fall gemessen wurde, wo die Ventilzeitsteuerung in dem größten Verzögerungszustand ist, und der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt durch den folgenden Ausdruck (1), und speichert dann die größte Verzögerungsventilzeitsteuerung VTd in dem RAM innerhalb des Mikrocomputers 21. VTd = (ΔTd(Tsgt) × 180(°CA) (1) wobei 180(°CA) ein Bezugskurbelwinkel ist, in dem das SGT-Signal des Vierzylinder-Verbrennungsmotors generiert wird.
Ferner findet der Mikrocomputer 21 den realen Phasenwinkel VTa basierend auf der Phasendifferenzzeit ΔTa zum Zeitpunkt des Schubs, der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt und der größten Verzögerungsventilzeitsteuerung VTd durch den folgenden Ausdruck (2). VTa = (ΔTa/Tsgt) × 180(°CA) – VTd (2)
7 zeigt ein Blockdiagramm der PID-Steuerung in dem Fall, wo die Phasenwinkel-F/B-Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform mit dem Kurbelwinkelsignal SGT synchronisiert ist, und die Phasenwinkel-F/B-Steueroperation durch die Phasenwinkel-F/B-Steuereinheit 29 wird durch die PID-Steueroperation jedes Mal durchgeführt, wenn die Kurbelwinkelsignale SGT eingegeben werden. In dem PID-Steuerblockdiagramm von 7 zeigt der Steuerblock von 1/Z ein bekanntes Halteelement mit einer Abtastungsverzögerung an. Ferner kalkuliert und setzt der Mikrocomputer 21 den Anfangswert (XI_ini) des integralen Terms der PID-Steuerung durch den folgenden ersten Operationsausdruck unter Verwendung der Wassertemperaturdaten (TWT), des Temperaturkoeffizienten (KTEMP) und des Versatzwertes (XIOFST) zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-F/B-Steuerung. XI_ini = KTEMP × TWT + XIOFST
Anschließend wird die PID-Steueroperationsverarbeitung beschrieben. Um den realen Phasenwinkel VTa, der durch Ausdruck 2 erfasst wurde basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Nockenwinkelsignal SGC zu veranlassen, dem Zielphasenwinkel VTt zu folgen, der gemäß dem Operationszustand des Verbrennungsmotors gesetzt wurde, findet der Mikrocomputer 21 zuerst eine Phasenwinkelabweichung EP zwischen dem Zielphasenwinkel VTt und dem realen Phasenwinkel VTa durch Ausdruck 3. EP = VTt – Vta (3)
Der Mikrocomputer 21 findet eine Änderungsrate DVTa des realen Phasenwinkels VTa basierend auf dem realen Phasenwinkel VTa(n), der in der vorliegenden Kurbelwinkelsignal-SGT(n)-Zeitsteuerung erfasst wurde, und dem realen Phasenwinkel VTa(n – 1), der in der vorherigen Kurbelwinkelsignal-SGT(n – 1)-Zeitsteuerung erfasst wurde, durch Ausdruck 4. DVTa = VTa(n) – Vta(n – 1) (4) wobei (n) und (n – 1) die vorliegenden und vorherigen Erfassungszeitsteuerungen des realen Phasenwinkels sind.
Der Mikrocomputer 21 kalkuliert die Steuerkorrekturgröße Dpid basierend auf der Steuerabweichung EP des Phasenwinkels und der Änderungsrate DVTa des realen Phasenwinkels durch den PID-Steueroperationsausdruck von Ausdruck 5. Dpid = XP + XI – XD (5) wobei XP ein Operationswert des proportionalen Terms ist, XI ein Operationswert des integralen Terms ist und XD ein Operationswert des Differenzialterms ist.
Der Mikrocomputer 21 findet den Operationswert des proportionalen Terms XP basierend auf der Phasenwinkelabweichung EP und einer proportionalen Verstärkung Kp durch Ausdruck 6. XP = Kp·EP (6)
Der Mikrocomputer 21 findet den Operationswert des integralen Terms XI durch Addieren des vorliegenden Additionswertes, der durch das Produkt eines Subtraktionswertes des proportionalen Terms XP und des integralen Terms XD kalkuliert wird, eines ersten normalisierten Koeffizienten Ci (der später beschrieben wird) und einer integralen Verstärkung Ki zu dem vorherigen Operationswert des integralen Terms XI(n – 1), wie durch Ausdruck 7 dargestellt. XI = (XP – XD)·Ci·Ki + XI(n – 1) (7)
Der Mikrocomputer 21 findet den Anfangswert XI_ini des integralen Terms zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-F/B-Steuerung basierend auf einer Wassertemperatur KWT, einem vorbestimmten Temperaturkoeffizienten KTEMP und einem Versatzwert XIOFST durch Ausdruck 8, und setzt den kalkulierten Anfangswert als den vorherigen Operationswert des integralen Terms XI(n – 1). XI_ini = KWT·KTEMP + XIOFST (8)
Der Mikrocomputer 21 findet den Operationswert des Differenzialterms XD basierend auf dem Produkt der Änderungsrate DVTa des realen Phasenwinkels, eines zweiten normalisierten Koeffizienten Cd (der später beschrieben wird) und einer Differenzialverstärkung Kd, wie durch Ausdruck 9 dargestellt. XD = DVTa – Cd·Kd (9)
Der Mikrocomputer 21 findet den ersten normalisierten Koeffizienten Ci in dem Operationsausdruck des integralen Terms des obigen Ausdrucks 7 basierend auf der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt und einer gegebenen Bezugsperiode Tbase (z. B. 15 ms), wie durch Ausdruck 10 dargestellt. Ci = Tsgt/Tbase (10)
8 zeigt eine Beziehung zwischen dem ersten normalisierten Koeffizienten Ci, der durch den obigen Ausdruck 10 gefunden wird, und der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt. Wie in 8 gezeigt, ändert sich der erste normalisierte Koeffizient Ci auch in Proportion zu der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt. Selbst wenn die Phasenwinkel-F/B-Steueroperationsperiode wegen einer Änderung in der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt geändert wird, wohingegen die Phasenwinkelabweichung EP den gleichen Wert hat, ist es deshalb möglich, die Korrekturgröße der Operationsgröße wegen dem integralen Term mit der Hilfe des ersten normalisierten Koeffizienten Ci identisch zu machen. Als ein Ergebnis tritt weder Überschuss noch Mangel der Korrekturgröße des integralen Terms wegen einer Änderung in der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt auf. Aus diesem Grund ist es möglich, die Überschwingungsgröße oder die Unterschwingungsgröße zu unterdrücken, während die Antwort des realen Phasenwinkels sichergestellt wird, und es ist möglich, die Phasenwinkel-F/B-Steuerung mit dem Kurbelwinkelsignal SGT zu synchronisieren.
Der Mikrocomputer 21 findet den zweiten normalisierten Koeffizienten Cd in dem Operationsausdruck des Differenzialterms des obigen Ausdrucks 9 basierend auf der gegebenen Bezugsperiode Tbase und der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt durch Ausdruck 11. Cd = Tbase/Tsgt(11)
8 zeigt eine Beziehung zwischen dem zweiten normalisierten Koeffizienten Cd, der durch den obigen Ausdruck 11 gefunden wird, und der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt. Wie in 8 gezeigt, ändert sich, da sich auch der zweite normalisierte Koeffizient Cd umgekehrt proportional zu der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt ändert, die Phasenwinkel-F/B-Steueroperationsperiode wegen einer Änderung in der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt, wohingegen die Änderungsrate des realen Phasenwinkels den gleichen Wert hat. Selbst wenn sich die Änderungsrate DVTa des erfassten Wertes des realen Phasenwinkels ändert, ist es dann möglich, die Korrekturgröße der Operationsgröße wegen dem Differenzialterm mit der Hilfe des zweiten normalisierten Koeffizienten Cd identisch zu machen. Als ein Ergebnis tritt weder ein Überschuss noch ein Mangel der Korrekturgröße des integralen Terms wegen einer Änderung in der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt auf. Aus diesem Grund ist es möglich, die Überschwingungsgröße oder die Unterschwingungsgröße zu unterdrücken, während die Antwort des realen Phasenwinkes sichergestellt wird, und es ist möglich, die Phasenwinkel-F/B-Steuerung mit dem Kurbelwinkelsignal SGT zu synchronisieren.
Anschließend korrigiert der Mikrocomputer 21 die Steuerkorrekturgröße Dpid, die durch die obige PID-Steueroperation kalkuliert wurde, durch eine Einheit des Batteriespannungskorrekturkoeffizienten KVB (= eine gegebene Bezugsspannung/VB) durch Ausdruck 12, um so nicht durch die Schwankung der Batteriespannung VB beeinflusst zu werden, kalkuliert die Operationsgröße Dout und gibt die kalkulierte Operationsgröße Dout zu dem OCV-Linearmagneten 31 durch die Treiberschaltung 24 aus. Dout = Dpid·KVB (12)
9 zeigt ein Zeitsteuerungsdiagramm der Phasenwinkel-F/B-Steuerung, die durch die PID-Steueroperation durchgeführt wird. 9 zeigt die Antwortoperationswellenform des realen Phasenwinkels Vta zur Zeit einer Änderung des Zielphasenwinkels VTt zu einem gegebenen Wert auf eine stufenweise Art, und die Änderungswellenformen der Phasenwinkelsteuerabweichung EP, des Operationswertes des proportionalen Terms XP, des Operationswertes des Differenzialterms XD, des Operationswertes des integralen Terms XI und der Operationsgröße Dout, die durch die PID-Steueroperation kalkuliert werden. Die folgenden Tatsachen werden aus 9 herausgefunden. D. h. die Korrekturgröße XP, die der Phasenwinkelsteuerabweichung EP wegen dem proportionalen Term zur Zeit einer Änderung des Zielphasenwinkels VTt proportional ist, korrigiert die Operationsgröße Dout in einer inkrementellen Richtung. Wenn der reale Phasenwinkel Vta beginnt sich zu bewegen, korrigiert die Korrekturgröße XD entsprechend der Änderungsrate des realen Phasenwinkels DVTa wegen dem Differenzialterm die Operationsgroße Dout in einer dekrementellen Richtung. Die Korrekturgröße XI, die durch Integrieren einer Differenz zwischen dem Operationswert des proportionalen Terms XP und dem Operationswert des Differenzialterms XD erhalten wird wegen dem integralen Term erhöht oder verringert die Operationsgröße Dout. Als ein Ergebnis wird eine Steuerung so durchgeführt, um die Schiebekolbenposition 32 des OCV 3 zu der Position zu halten, wo die Flussrate 0 ist, wenn der reale Phasenwinkel VTa zu dem Zielphasenwinkel VTt konvergiert ist, während die Überschwingungsgröße des realen Phasenwinkels Vta unterdrückt wird.
10 zeigt ein Flussdiagramm der Anfangswert-Einstellungsverarbeitung des integralen Terms zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung. Zuerst bestimmt der Mikrocomputer 21, ob der Wassertemperatursensor (nicht gezeigt) einen Fehler hat oder nicht (Schritt S60), setzt einen gegebenen Wert (z. B. 40°C) zu den Wassertemperaturdaten TWT, wenn der Wassertemperatursensor einen Fehler hat (Schritt S61) und setzt einen Wassertemperaturwert, der durch den Wassertemperatursensor erfasst wurde, wenn der Wassertemperatursensor normal ist (Schritt S62).
Dann bestimmt der Mikrocomputer 21, ob die PID-Steueroperation der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung am Anfang ist oder nicht (Schritt S63), und schreibt den Operationswert des integralen Terms XI(n) in dem vorherigen Operationswert des integralen Terms XI(n – 1) und terminiert die Verarbeitung in dem Fall, wo die PID-Steueroperation das zweite oder anschließende Mal ist (Schritte S63 bis S72).
In dem Fall, wo die PID-Steueroperation am Anfang ist, bestimmt der Mikrocomputer 21, ob die PID-Steueroperation ausgeführt wird, nachdem die Batterie ausgeschaltet ist (Trennung eines Batterieanschlusses) (Schritt S64). In dem Fall, wo sie ausgeführt wird, nachdem die Batterie ausgeschaltet. ist, kalkuliert der Mikrocomputer 21 den Anfangswert des integralen Terms mit der Hilfe eines ersten Operationsausdrucks, der durch Ausdruck 13 dargestellt wird, unter Verwendung der Wassertemperatur TWT, des Temperaturkoeffizienten KTEMP und des Versatzwertes XIOFST (Schritt S65). XI_ini = KTEMP × TWT × XIOFST (13)
Es wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Ableiten des ersten Operationsausdrucks des Operationsausdrucks des Anfangswertes des integralen Terms, der durch Ausdruck 13 dargestellt wird, gegeben. Der relationale Ausdruck eines Toleranzuntergrenzwertes IH_OCVLO des Steuerstromwertes der neutralen Position (Position der Flussrate 0) des Schiebekolbenventils 32 des OCV 3, eines Toleranzuntergrenzwertes R_SOLLO des Widerstands der linearen Magnetspule 31 des OCV 3, einer gegebenen Bezugsspannung (z. B. 14 V) zur Zeit einer Kalkulation des Batteriespannungskorrekturkoeffizienten KVB und der Operationsgröße (DH_out) unter der Steuerung der neutralen Position des Schiebekolbenventils 32 des OCV 3 kann durch Ausdruck 14 dargestellt werden. DH_out = IH_OCVLO × R_SOLLO/14 (14)
In Ausdruck 14 ändert sich auch der Toleranzuntergrenzwert des Widerstands der linearen Magnetspule R_SOLLO mit einer Änderung der Temperatur der linearen Magnetspule (geschätzt als die Wassertemperatur TWT). Aus diesem Grund ändert sich auch die Operationsgröße (DH_out) unter der Steuerung der neutralen Position des Schiebekolbenventils 32 des OCV 3.
In 16 wird die Operationsgröße (DH_out) unter der Steuerung der neutralen Position des Schiebekolbenventils 32 des OCV 3, die durch Ausdruck 14 kalkuliert wird, als der Anfangswert des integralen Terms XI_ini gesetzt. Der Operationswert der Toleranzuntergrenzenspezifikation des OCV 3, der Operationswert der Toleranzobergrenzenspezifikation, der tatsächliche Wert des integralen Terms, wenn der reale Phasenwinkel zu dem Zielphasenwinkel unter der Phasenwinkel-F/B-Steuerung in dem nominalen Spezifikationsprodukt des OCV 3 konvergiert ist, sind mit Bezug auf die Temperatur gezeichnet (die Toleranzober- und Untergrenzenspezifikationen sind in der Temperatur der linearen Magnetspule, und die nominale Spezifikation ist in der Wassertemperatur TWT).
Aus 16 wird verstanden, dass die Temperatur der linearen Magnetspule durch die Wassertemperatur TWT geschätzt werden kann. In dem ersten Operationsausdruck, der der Operationsausdruck des Anfangswertes des integralen Terms ist, der durch Ausdruck 13 dargestellt wird, wird der Annäherungsausdruck des Anfangswertes des integralen Terms XI_ini der Toleranzuntergrenzenspezifikation des OCV 3 durch den Temperaturkoeffizienten KTEMP und den Versatzwert XIOFST mit der Hilfe der Temperaturcharakteristik des Anfangswertes des integralen Terms gefunden, was in 16 gezeigt wird. In 16 drückt XI_LOLMT den unteren Grenzwert innerhalb der Toleranz der Anfangswerteinstellung des integralen Terms aus, und XI_UPLMT drückt den oberen Grenzwert innerhalb der Toleranz aus.
In dem Fall, wo der Mikrocomputer 21 bestimmt, dass sie nicht ausgeführt wird, nachdem die Batterie in Schritt S64 ausgeschaltet wird, kalkuliert der Mikrocomputer 21 anschließend den Anfangswert des integralen Terms XI_ini durch einen zweiten Operationsausdruck (15), der mit der Hilfe eines gelernten Wertes KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten und eines gelernten Wertes XIOSTLN des Versatzwertes kalkuliert wird, die gefunden werden durch eine Lernverarbeitung, die später beschrieben wird, zur Zeit einer Implementierung der Phasenwinkel-F/B-Steuerung in Schritt S66. XI_ini = KTEMPLN × TNT + XIOFSTLN (15)
Dann bestimmt der Mikrocomputer 21, ob der Anfangswert des integralen Terms XI_ini, der durch den ersten Operationsausdruck (13) und den zweiten Operationsterm (15) kalkuliert wird, gleich oder größer dem oberen Grenzwert XI_UPLMT innerhalb der Toleranz ist oder nicht (Schritt S67). In dem Fall, wo der Anfangswert des integralen Terms XI_ini gleich oder großer dem oberen Grenzwert XI_UPLMT innerhalb der Toleranz ist, setzt der Mikrocomputer 21 den oberen Grenzwert XI_UPLMT in dem Anfangswert des integralen Terms XI_ini (Schritt S68). In dem Fall, wo der erstere nicht gleich oder größer dem letzteren ist, bestimmt der Mikrocomputer 21, ob der Anfangswert des integralen Terms XI_ini gleich oder kleiner dem unteren Grenzwert XI_LOLMT innerhalb der Toleranz ist oder nicht (Schritt S69). In dem Fall, wo der Anfangswert des integralen Terms XI_ini gleich oder kleiner dem unteren Grenzwert XI_LOLMT innerhalb der Toleranz ist, setzt der Mikrocomputer 21 die untere Grenze XI_LOLMT in dem Anfangswert des integralen Terms XI_ini (Schritt S70). In dem Fall, wo der Anfangswert des integralen Term XI_ini innerhalb des oberen und unteren Grenzbereiches der Toleranz ist, setzt der Mikrocomputer 21 die Werte, die durch den ersten Operationsausdruck (13) und den zweiten Operationsausdruck (15) kalkuliert werden in dem Anfangswert des integralen Terms XI_ini, schreibt den Anfangswert des integralen Terms XI_ini, der so gesetzt ist in dem vorherigen Operationswert des integralen Terms XI(n – 1) (Schritt S71) und terminiert die Verarbeitung.
11 bis 14 zeigen Flussdiagramme einer Lernverarbeitung des gelernten Wertes KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten, der basierend auf dem Operationszustand (Wassertemperatur, der Antwortzeit des realen Phasenwinkels etc.) unter der ersten Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung, nachdem der Schlüssel eingeschaltet ist, gelernt wird.
Der Mikrocomputer 21 bestimmt in Schritt S80, ob der gelernte Wert KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten vollständig gelernt wurde (TKLNFLG = 1) oder nicht. In dem Fall des Lernabschlusses (TKLNFLG = 1) schließt der Mikrocomputer 21 die Verarbeitung ab wie sie ist. In dem Fall, wo das Lernen noch nicht abgeschlossen wurde (TKLNFLG = 0), lernt der Mikrocomputer 21 den gelernten Wert KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten in der Verarbeitung anschließend zu Schritt S81.
In Schritt S81 bestimmt der Mikrocomputer 21, ob der Operationszustand in einem kalten Zustand ist oder nicht, basierend darauf, ob die Wassertemperatur TWT gleich oder kleiner einem gegebenen Wert TWLO (z. B. 40°C) auf der unteren Temperaturseite ist oder nicht (TWT ≤ TWLO?). In dem Fall, wo der Mikrocomputer 21 bestimmt, dass der Operationszustand der kalte Zustand ist (TWT ≤ TWLO), rückt die Verarbeitung zur Schritt S82 vor, und in dem Fall, wo der Mikrocomputer 21 bestimmt, dass der Operationszustand nicht der kalte Zustand ist, rückt die Verarbeitung zu Schritt S92 vor.
In Schritt S82 bestimmt der Mikrocomputer 21, ob die Daten des integralen Terms XI_LO und die Wassertemperaturdaten TWT_LO in dem kalten Zustand (TWT ≤ TWLO), welche Operationsdaten des gelernten Wertes KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten sind, vollständig gelesen wurden oder nicht (TKCOLDFLG = 1?). In dem Fall, wo die Daten in dem kalten Zustand vollständig gelesen wurden (TKCOLDFLG = 1), terminiert der Mikrocomputer 21 die Verarbeitung.
In dem Fall, wo die Daten in dem kalten Zustand in Schritt S82 noch nicht vollständig gelesen wurden, bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S83, ob ein Leseerlaubnisflag der Daten des integralen Terms XI_LO und der Wassertemperaturdaten TWT_LO in dem kalten Zustand (TWT ≤ TWLO) gesetzt wurde oder nicht (TKCRFLG = 1?). In dem Fall, wo das Leseerlaubnisflag gesetzt wurde (TKCRFLG = 1), rückt die Verarbeitung zu Schritt S87 vor.
In dem Fall, wo das Leseerlaubnisflag in Schritt S83 gelöscht wurde (TKCRFLG = 0), bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S84, ob eine Zielphasenwinkeländerung ΔVTt (= VTt(n) – VTt(n – 1)) gleich oder größer einem gegebenen Wert DVTREF (ΔVTt ≥ DVTREF) ist oder nicht. In dem Fall, wo die Zielphasenwinkeländerung ΔVTt (= VTt(n) – VTt(n – 1)) kleiner als der gegebene Wert DVTREF ist, löscht der Mikrocomputer 21 das Leseerlaubnisflag (TKCRFLG = 0) in Schritt S86, und terminiert die Verarbeitung. In dem Fall, wo die Zielphasenwinkeländerung ΔVTt (= VTt(n) – VTt(n – 1)) gleich oder größer dem gegebenen Wert DVTREF ist, setzt der Mikrocomputer 21 das Leseerlaubnisflag (TKCRFLG = 1) in Schritt S85, und die Verarbeitung rückt zu Schritt S87 vor.
In Schritt S87 bestimmt der Mikrocomputer 21, ob ein Absolutwert der Phasenwinkelabweichung EP gleich oder kleiner dem gegebenen Wert EPREF ist oder nicht. In dem Fall, wo der Absolutwert der Phasenwinkelabweichung EP nicht kleiner als der gegebene Wert EPREF (|EP| > EPREF) ist, terminiert der Mikrocomputer 21 die Verarbeitung wie sie ist, da der reale Phasenwinkel nicht zu dem Zielphasenwinkel konvergiert ist. In dem Fall, wo der Absolutwert der Phasenwinkelabweichung EP gleich oder kleiner dem gegebenen Wert EPREF (|EP| ≤ EPREF) ist, bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S88, ob die Konvergenzzeit TRESP des realen Phasenwinkels gleich oder größer dem gegebenen Wert TESPREF ist oder nicht, In dem Fall, wo die Konvergenzzeit TRESP des realen Phasenwinkels gleich oder größer dem gegebenen Wert TRESPREF (TRESP TRESPREF) in Schritt S88 ist, schreibt der Mikrocomputer 21 den Operationswert XI(n) des vorliegenden integralen Terms unter der Phasenwinkel-F/B-Steuerung in den Anfangswert des integralen Terms XI_LO in der kalten Zeit in Schritt S89, und schreibt den vorliegenden gelesenen Wert der Wassertemperatur TWT(l(n)) in den Wassertemperaturwert TWT LO in der kalten Zeit. Dann setzt der Mikrocomputer 21 ein Leseabschlussflag der Daten des integralen Terms XI_LO und der Wassertemperaturdaten TWT_LO in dem kalten Zustand (TKCOLDFLG = 1) in Schritt S90, und terminiert die Verarbeitung.
In dem Fall andererseits, wo der Mikrocomputer 21 die Konvergenzzeit des realen Phasenwinkels in Schritt S88 bestimmt, kleiner als der gegebene Wert TRESPREF zu sein, löscht der Mikrocomputer 21 das Leseabschlussflag der Daten des integralen Terms XI_LO und der Wassertemperaturdaten TWT_LO (TKCOLDFLG = 0) in Schritt S91, und terminiert die Verarbeitung.
In dem Fall, wo der Mikrocomputer 21 in Schritt S81 bestimmt, dass der Operationszustand nicht der kalte Zustand ist, bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S92, ob der Operationszustand ein warmer Zustand ist oder nicht (TWT ≥ TWHI?). In dem Fall, wo der Mikrocomputer 21 bestimmt, dass der Operationszustand nicht der warme Zustand ist (TWT < TWHI), terminiert der Mikrocomputer 21 die Verarbeitung wie sie ist. In dem Fall, wo der Mikrocomputer 21 bestimmt, dass der Operationszustand der warme Zustand ist (TWT ≥ TWHI), rückt der Mikrocomputer 21 die Verarbeitung zu Schritt S93 vor.
In Schritt S93 bestimmt der Mikrocomputer 21, ob die Daten des integralen Terms XI_HI und die Wassertemperaturdaten TWT_HI in dem warmen Zustand (TWT ≥ TWHI), welche Operationsdaten des gelernten Wertes KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten sind, vollstündig gelesen wurden oder nicht (TKHOTFLG = 1?). In dem Fall, wo die Daten in dem warmen Zustand vollständig gelesen wurden (TKHOTFLG = 1), terminiert der Mikrocomputer 21 die Verarbeitung.
In dem Fall, wo die Daten in dem warmen Zustand in Schritt S93 noch nicht vollständig gelesen wurden, bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S94, ob ein Leseerlaubnisflag der Daten des integralen Terms XI_HI und der Wassertemperaturdaten TWT_HI in dem warmen Zustand (TWT ≥ TWHI) gesetzt wurde oder nicht (TKHRFLG = 1?). In dem Fall, wo das Leseerlaubnisflag gesetzt wurde (TKHRFLG = 1), rückt die Verarbeitung zu Schritt S98 vor.
In dem Fall, wo das Leseerlaubnisflag in Schritt S94 gelöscht wurde (TKHRFLG = 1), bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S95, ob die Zielphasenwinkeländerung ΔVTt (= VTt(n) – VTt(n-1)) gleich oder größer dem gegebenen Wert DVTREF (ΔVTt ≥ DVTREF) ist oder nicht. In dem Fall, wo die Zielphasenwinkeländerung ΔVTt( = VTt(n) – VTt(n – 1)) kleiner als der gegebene Wert DVTREF ist, löscht der Mikrocomputer 21 das Leseerlaubnisflag (TKHRFLG = 0) in Schritt S97, und terminiert die Verarbeitung. In dem Fall, wo die Zielphasenwinkeländerung ΔVTt (= VTt(n) – VTt(n – 1)) gleich oder größer dem gegebenen Wert DVTREF ist, setzt der Mikrocomputer 21 das Leseerlaubnisflag (TKHRFLG = 1) in Schritt S96, und die Verarbeitung rückt zu Schritt S98 vor.
In Schritt S98 bestimmt der Mikrocomputer 21, ob der Absolutwert der Phasenwinkelabweichung EP gleich oder kleiner dem gegebenen Wert EPREF ist oder nicht. In dem Fall, wo der Absolutwert der Phasenwinkelabweichung EP nicht kleiner als der gegebene Wert EPREF (|EP| > EPREF) ist, terminiert der Mikrocomputer 21 die Verarbeitung wie sie ist, da der reale Phasenwinkel nicht zu dem Zielphasenwinkel konvergiert ist. In dem Fall, wo der Absolutwert der Phasenwinkelabweichung EP gleich oder kleiner dem gegebenen Wert EPREF (|EP| ≤ EPREF) ist, bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S99, ob die Konvergenzzeit TRESP des realen Phasenwinkels gleich oder größer dem gegebenen Wert TRESPREF ist oder nicht.
In dem Fall, wo die Konvergenzzeit TRESP des realen Phasenwinkels kleiner als der gegebene Wert TRESPREF (TRESP < TRESPREF) in Schritt S99 ist, löscht, da es unnötig ist, den Temperaturkoeffizienten TKTEMP zu lernen, der Mikrocomputer 21 das Leseabschlussflag der Daten des integralen Terms XI_HI und der Wassertemperaturdaten TWT_HI (TKHOTFLG = 0) in dem warmen Zustand in Schritt S100. Dann löscht der Mikrocomputer 21 das Lernabschlussflag des gelernten Wertes KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten (TKLNFLG = 0) in Schritt S106, und terminiert die Verarbeitung.
In dem Fall, wo der Mikrocomputer 21 in Schritt S99 bestimmt, dass die Konvergenzzeit TRESP des realen Phasenwinkels gleich oder größer dem gegebenen Wert TRESPREF (TRESP ≥ TRESPREF) ist, schreibt der Mikrocomputer 21 den Operationswert XI(n) des aktuellen integralen Terms unter der Phasenwinkel-F/B-Steuerung in den Anfangswert des integralen Terms XI_HI in der warmen Zeit und den aktuellen Wassertemperaturlesewert TWT(n) in dem Wassertemperaturwert TWT_HI in der warmen Zeit in Schritt S101. Dann setzt der Mikrocomputer 21 das Leseabschlussflag der Daten des integralen Terms XI_HI und der Wassertemperaturdaten TWT_HI in dem warmen Zustand (TKHOTFLG = 1) in Schritt S102. Dann bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S103, ob das Leseabschlussflag der Daten des integralen Terms XI_LO und der Wassertemperaturdaten TWT_LO in dem kalten Zustand gesetzt wurde oder nicht.
Wenn bestimmt in Schritt S103 wird, dass das Leseabschlussflag gesetzt wurde (TKCOLDFLG = 1), führt der Mikrocomputer 21 die Lernoperation des gelernten Wertes TKTEMPLN des Temperaturkoeffizienten in Schritt S104 durch. Wenn in Schritt S103 bestimmt wird, dass das Leseabschlussflag in dem kalten Zustand gelöscht wurde (TKCOLDFLG = 0), löscht der Mikrocomputer 21 das Lernabschlussflag des gelernten Wertes KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten (TKLNFLG = 0) in Schritt S106 und terminiert die Verarbeitung.
In Schritt S104 kalkuliert der Mikrocomputer 21 den gelernten Wert KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten durch einen Operationsausdruck, der durch Ausdruck 16 dargestellt wird, unter Verwendung der Daten des integralen Terms XI_LO und der Wassertemperaturdaten TWT_LO in dem kalten Zustand ebenso wie der Daten des integralen Terms XI_HI und der Wassertemperaturdaten TWT_HI in dem warmen Zustand, und lernt den kalkulierten gelernten Wert KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten. KTEMPLN = (X1_HI – XI_LO)/(TWT_HI_TWT_LO) (16)
Anschließend setzt der Mikrocomputer 21 das Lernabschlussflag des gelernten Wertes KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten (TKLNFLG = 1) in Schritt S105, und terminiert die Verarbeitung.
Wie oben beschrieben, wird durch Teilen eines Differenzwertes in dem Operationswert des integralen Terms zwischen der kalten Zeit und der warmen Zeit in einem Zustand, wo der reale Phasenwinkel zu dem Zielphasenwinkel konvergiert ist, durch einen Differenzwert in der Wassertemperatur, der gelernte Wert des Temperaturkoeffizienten des zweiten Operationsausdrucks der Anfangswertoperation des integralen Terms erhalten. Als ein Ergebnis ist es möglich, die individuelle Differenz des OCV3 zu lernen.
15 zeigt ein Flussdiagramm einer Lernverarbeitung des gelernten Wertes XIOFSTLN des Versatzwertes zum Lernen basierend auf dem tatsächlichen Wert XIreal des integralen Terms in dem Zustand, wo der reale Phasenwinkel zu dem Zielphasenwinkel unter der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung konvergiert ist, und dem Anfangswert des integralen Terms XI_ini, der unter Verwendung des ersten Operationsausdrucks der Anfangswertoperation des integralen Terms kalkuliert wird, der den gelernten Wert KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten verwendet.
In Schritt S120 von 15 bestimmt der Mikrocomputer 21, ob der gelernte Wert KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten vollständig gelernt wurde oder nicht (TKLNFLG = 1?). In dem Fall, wo der gelernte Wert KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten noch nicht gelernt wurde (TKLNFLG = 0), terminiert der Mikrocomputer 21 direkt die Verarbeitung. In dem Fall, wo der gelernte Wert KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten vollständig gelernt wurde (TKLNFLG = 1), bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S121, ob der Operationszustand der warme Zustand ist oder nicht (TWT ≥ TWT_HI?). In dem Fall, wo der Operationszustand nicht der warme Zustand ist, terminiert der Mikrocomputer 21 die Verarbeitung. In dem Fall, wo der Operationszustand der warme Zustand ist (TWT ≥ TWT_HI), bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S122, ob der Absolutwert der Phasenwinkelabweichung gleich oder kleiner einem gegebenen Wert ist oder nicht (|EP| ≤ EPREF).
In dem Fall, wo der Absolutwert der Phasenwinkelabweichung nicht in dem gegebenen Wert oder kleiner in Schritt S122 konvergiert ist (|EP| > EPREF), terminiert der Mikrocomputer 21 die Verarbeitung. In dem Fall, wo der Absolutwert der Phasenwinkelabweichung gleich oder kleiner einem gegebenen Wert ist (|EP| ≤ EPREF), bestimmt der Mikrocomputer 21 in Schritt S123, ob die Konvergenzzeit des realen Phasenwinkels gleich oder größer einem gegebenen Wert ist oder nicht (TRESP ≥ TRESPREF). In dem Fall, wo der reale Phasenwinkel innerhalb einer gegebenen Zeitperiode (TRESP < TRESPREF) konvergiert ist, terminiert der Mikrocomputer 21 direkt die Verarbeitung.
In dem Fall, wo die Konvergenzzeit gleich oder größer dem gegebenen Wert (TRESP ≥ TRESPREF) ist, schreibt der Mikrocomputer 21 den aktuellen Operationswert des integralen Terms XI(n), der unter der Phasenwinkel-F/B-Steuerung ist, in den tatsächlichen Wert des integralen Terms XIreal (Schritt S124).
Danach kalkuliert der Mikrocomputer 21 den Anfangswert des integralen Terms XI_ini (= KTEMPLN × TWT(n) + XIOFST) durch den ersten Operationsausdruck der Anfangswertoperation des integralen Terms unter Verwendung der aktuellen Wassertemperatur TWT(n) und des gelernten Wertes KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten in Schritt S125. Dann lernt der Mikrocomputer 21 eine Differenz OFSTLN (= XIreal – XI_ini) zwischen dem tatsächlichen Wert des integralen Terms XIreal und dem kalkulierten Anfangswert des integralen Terms XI_ini wie in Schritt S126. In Schritt S127 lernt der Mikrocomputer den gelernten Wert XIOFSTLN des Versatzwertes als XIOFSTLN = XIOFST + OFSTLN, und terminiert die Verarbeitung.
Wie oben beschrieben, wird der gelernte Wert XIOFSTLN des Versatzwertes kalkuliert basierend auf dem tatsächlichen Wert des integralen Terms XIreal unter der Phasenwinkel-F/B-Steuerung in dem Zustand, wo der reale Phasenwinkel zu dem Zielphasenwinkel in dem warmen Zustand konvergiert ist, und dem Anfangswert des integralen Terms XI_ini, der durch den gelernten Wert KTEMPLN des Temperaturkoeffizienten und den ersten Operationsausdruck der Anfangswertoperation des integralen Terms kalkuliert wurde. Somit ist es möglich, die individuelle Differenz des OCV 3 zu lernen.
17 zeigt ein Phasenwinkel-Antwortzeitdiagramm in dem Fall, wo der Anfangswert des integralen Terms XI_ini 0 ist. Da der Anfangswert des integralen Terms XI_ini = 0 zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-F/B-Steuerung erfüllt wird, ist die Ölzuführungsmenge zu der Seite der Schubkammer des Schiebekolbenventils 32 des OCV 3 kurz, bis der integrale Term XI einen Gleichgewichtzustand erreicht. Als ein Ergebnis wird die Konvergenzzeit TRESP des realen Phasenwinkels ausgedehnt.
18 zeigt ein Phasenwinkel-Antwortzeitdiagramm in dem Fall einer Kalkulation des Anfangswertes des integralen Terms XI_ini zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-F/B-Steuerung durch Verwenden des ersten Operationsausdrucks, der ein Operationsausdruck des Anfangswertes des integralen Terms ist, der in der Toleranzuntergrenzenspezifikation des OCV 3 gesetzt wurde, und Setzen des kalkulierten Anfangswertes des integralen Terms XI_ini. Die Konvergenzzeit TRESP des realen Phasenwinkels wird auf ungefähr 2/5 der in 17 reduziert.
19 zeigt ein Phasenwinkel-Antwortzeitdiagramm in dem Fall einer Kalkulation des Anfangswertes des integralen Terms XI_ini zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-F/B-Steuerung durch Verwenden des zweiten Operationsausdrucks, der den gelernten Wert des Temperaturkoeffizienten und den Versatzwert verwendet, mit Bezug auf den ersten Operationsausdruck, der in 18 verwendet wird. Die Konvergenzzeit TRESP des realen Phasenwinkels wird auf ungefähr 1/4 der in 18 reduziert. Die Konvergenzzeit wird auf ungefähr 1/10 der in dem Fall reduziert, wo der Anfangswert des integralen Terms XI_ini 0 ist (17).
Wie oben beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Anfangswert des integralen Terms zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperation basierend auf dem Temperaturparameter des Verbrennungsmotors gesetzt, und die Steuerkorrekturgröße, die durch die Rückkopplungssteueroperation kalkuliert wurde, wird in der Spannung durch die Batteriespannung korrigiert, um die Operationsgröße mit Bezug auf das hydraulisch gesteuerte Magnetventil auszugeben. Als ein Ergebnis wird verhindert, dass die tatsächliche Position des hydraulisch gesteuerten Magnetventils in einem Beibehaltungszustand von der ursprünglichen neutralen Position zu der Schubseite hin abweicht. Selbst in dem Fall, wo der Zielphasenwinkel auf der Schubseite gesetzt wird, wo die Ventilüberlappung des Einlassventils und des Auslassventils ursprünglich groß ist, wird ferner die Ventilüberlappung nicht übermäßig und es kann verhindert werden, dass sich die Fähigkeit zum Start des Verbrennungsmotors wegen einer übermäßigen internen EGR-Größe verschlechtert. Da es unnötig ist, den Zielphasenwinkel zu der Schubseite hin zu begrenzen, gibt es ferner einen Effekt, dass die Fähigkeit zum Start bei einer geringen Temperatur verbessert wird.
Ferner wird der Anfangswert des integralen Terms kalkuliert und gesetzt durch Verwenden des voreingestellten Operationsausdrucks mit dem Temperaturparameter des Verbrennungsmotors als eine Eingabe. Somit kann Setzen des Anfangswertes des integralen Terms zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung gemäß der Temperatur oder dem Spannungszustand zur Zeit eines Starts des Verbrennungsmotors mit einer einfachen Steuerlogik ausgeführt werden, und die Präzision kann auch sichergestellt werden. Entsprechend ist es möglich, übermäßiges Überschwingen des realen Phasenwinkels zur Zeit der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zu verhindern, und es wird verhindert, dass die Ventilüberlappung des Einlassventils und des Auslassventils übermäßig wird. Aus diesen Gründen wird stabile Verbrennung sichergestellt.
Da der Temperaturparameter des Verbrennungsmotors die Wassertemperaturdaten ist, können ferner die Wassertemperaturdaten von einem existierenden Wassertemperatursensor innerhalb des Verbrennungsmotors abgeleitet werden, wobei es dadurch möglich gemacht wird zu verhindern, dass sich die Kosten unnötig erhöhen.
Ferner ist der erste Operationsausdruck der Anfangswertoperation des integralen Terms ein Operationsausdruck, der abgeleitet und im voraus eingestellt wird basierend auf dem Toleranzuntergrenzwert des Neutralpositionssteuerstromwertes des hydraulisch gesteuerten Magnetventils, dem Toleranzuntergrenzwert des Magnetspulenwiderstands des hydraulisch gesteuerten Magnetventils und der Magnetspulentemperatur. Aus diesem Grund kann der Anfangswert des integralen Terms zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung mit einer einfachen Steuerlogik gesetzt werden, und die Präzision kann auch sichergestellt werden, mit Bezug auf die Temperatur oder den Spannungszustand zur Zeit eines Starts des Verbrennungsmotors und die individuelle Variation des hydraulisch gesteuerten Magnetventils (als ”OCV” bezeichnet). Mit der obigen Konfiguration ist es möglich, übermäßiges Überschwingen des realen Phasenwinkels zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zu verhindern, und es wird verhindert, dass die Ventilüberlappung des Einlassventils und des Auslassventils übermäßig wird. Aus diesem Grund wird die stabile Verbrennung sichergestellt.
Da in dem ersten Operationsausdruck zum Kalkulieren des Anfangswertes des integralen Terms der Versatzwert der Wassertemperatur, multipliziert mit dem Temperaturkoeffizienten, hinzugefügt wird, ist es ferner möglich, eine Einstellung des Anfangswertes des integralen Terms, was einer Änderung in der Temperatur oder Spannung entspricht, mit der einfachen Steuerlogik auszuführen.
Ferner wird der Anfangswert des integralen Terms zur Zeit eines Starts der ersten Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperation kalkuliert und gesetzt durch den ersten Operationsausdruck nach der Verbindung einer Batterieleistungszufuhr. Selbst in dem Fall, wo der gelernte Wert verloren geht, wie in dem Fall, wo die Batterie ausgeschaltet wird, ist es deshalb möglich, den Anfangswert des integralen Terms entsprechend der Temperatur oder Spannungsstufe zu setzen.
Ferner wird der Anfangswert des integralen Terms zur Zeit eines Starts der zweiten und anschließenden Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperationen kalkuliert und gesetzt durch den zweiten Operationsausdruck, der die gelernten Werte des Temperaturkoeffizienten und Versatzwertes des ersten Operationsausdrucks verwendet, nach der Verbindung der Batterieleistungszufuhr. Selbst wenn die Temperatur oder der Spannungszustand geändert wird, gibt es als ein Ergebnis einen Effekt, dass sowohl eine Verbesserung in der Antwort als auch der Unterdrückung der Überschwingungsgröße zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-F/B-Steuerung erreicht werden können.
Ferner wird der Temperaturkoeffizient des zweiten Operationsausdrucks zum Kalkulieren des Anfangswertes des integralen Terms gelernt durch Teilen des Differenzwertes in dem tatsächlichen Wert des integralen Terms zwischen der warmen Region und der kalten Region durch den Differenzwert in dem Wassertemperaturwert basierend auf dem tatsächlichen Wert und dem Wassertemperaturwert des integralen Terms, wenn der reale Phasenwinkel zu dem Zielphasenwinkel konvergiert ist durch die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung in der kalten Region und der warmen Region, die gemäß der Wassertemperatur bestimmt werden. Selbst wenn die Temperatur oder der Spannungszustand geändert wird, können als ein Ergebnis sowohl eine Verbesserung in der Antwort als auch die Unterdrückung der Überschwingungsgröße zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-F/B-Steuerung erreicht werden.
Ferner wird der Versatzwert in dem zweiten Operationsausdruck zum Kalkulieren des Anfangswertes des integralen Terms gelernt gemäß der Differenz zwischen dem tatsächlichen Wert des integralen Terms, wenn der reale Phasenwinkel zu dem Zielphasenwinkel durch die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung konvergiert ist, und dem Anfangswert des integralen Terms, der durch Addieren des Versatzwertes zu dem Wassertemperaturwert zur Zeit von Konvergenz erhalten wird, der mit dem gelernten Wert des Temperaturkoeffizienten multipliziert wird, in der warmen Region, die gemäß der Wassertemperatur nach dem Abschluss des Lernens des Temperaturkoeffizienten bestimmt wird. Selbst wenn die Temperatur oder der Spannungszustand geändert wird, können sowohl eine Verbesserung in der Antwort als auch die Unterdrückung der Überschwingungsgräße zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-F/B-Steuerung erreicht werden.
Selbst wenn der Fehler des Wassertemperatursensors zum Erfassen des Operationszustands des Verbrennungsmotors bestimmt wird, wird ferner der Anfangswert des integralen Terms kalkuliert und gesetzt durch den ersten Operationsausdruck mit der Wassertemperatur als den vorbestimmten Wert. Somit ist es möglich, das übermäßige Überschwingen des realen Phasenwinkels zur Zeit eines Starts der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zu verhindern.
In dem Fall, wo der Operationswert des Anfangswertes des integralen Terms außerhalb des voreingestellten Bereiches des oberen Grenzwertes und des unteren Grenzwertes des Anfangswertes des integralen Terms ist, wird außerdem der Anfangswert des integralen Terms durch den oberen Grenzwert oder den unteren Grenzwert begrenzt. Als ein Ergebnis ist es möglich zu verhindern, dass der Anfangswert des integralen Terms auf einen Wert gesetzt wird, der den Bereich der oberen und unteren Grenze der individuellen Schwankungstoleranz des hydraulisch gesteuerten Magnetventils oder den Bereich der oberen und unteren Grenze der Betriebstemperatur davon überschreitet.
In der vorliegenden Erfindung wird der Anfangswert des integralen Terms durch den Operationsausdruck basierend auf der Wassertemperatur kalkuliert. Alternativ kann der Anfangswert des integralen Terms aus einer Wassertemperaturtabelle gelesen werden. Ferner wird die Magnetspulentemperatur des OCV 3 durch die Wassertemperatur geschätzt. Alternativ kann die Magnetspulentemperatur durch die Öltemperatur geschätzt werden, die durch den Öltemperatursensor erfasst wurde. Ferner werden in der vorliegenden Erfindung sowohl der Temperaturkoeffizient als auch der Versatzwert des Operationsausdrucks des Anfangswertes des integralen Terms gelernt. Selbst wenn nur der Versatzwert gelernt wird, können jedoch die gleichen Effekt erhalten werden.

Claims

Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor (1) zum Andern einer Ventilschaltzeitsteuerung von mindestens einem Einlassventil und mindestens einem Auslassventil durch Einstellen eines variablen Hydraulik-Mechanismus (50), der die kontinuierliche Änderung einer Rotationsposition einer Nockenwelle (15) mit Bezug auf eine Kurbelwelle (11) des Verbrennungsmotors (1) durch ein gesteuertes Hydraulik-Magnetventil (3) ermöglicht, mit einem Kurbelwinkelsensor (17) zum Erfassen einer Bezugsrotationsposition der Kurbelwelle (11) und zum Ausgeben eines Kurbelwinkelsignals (SGT); einem Nockenwinkelsensor (18) zum Erfassen einer Bezugsrotationsposition der Nockenwelle (15) und zum Ausgeben eines Nockenwinkelsignals (SGC); einer elektronischen Steuereinheit (2), der die Signale (SGT, SGC) zugeführt werden; wobei in der elektronischen Steuereinheit (2) ausgebildet sind: ein Erfassungsmittel eines realen Phasenwinkels (28) zum Erfassen eines realen Phasenwinkels (VTa) der Nockenwelle basierend auf dem Erfassungssignal (SGT) des Kurbelwinkelsensors und dem Erfassungssignal (SGC) des Nockenwinkelsensors; ein Zielphasenwinkel-Einstellmittel (27) zum Einstellen eines Zielphasenwinkels (VTt) der Nockenwelle basierend auf dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors (1); und ein Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) zum Durchführen einer Rückkopplungssteueroperation, sodass der reale Phasenwinkel (VTa) mit dem Zielphasenwinkel (VTt) übereinstimmt, und zum Kalkulieren eines Betriebszeit-Ansteuersignals zum Zuführen zu dem gesteuerten Hydraulik-Magnetventil, wobei das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) – einen Anfangswert (XI_ini) eines integralen Terms zu Beginn der Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperation basierend auf dem Temperaturparameter (TWT) des Verbrennungsmotors (1) setzt, – eine Steuerkorrekturgröße, die kalkuliert wurde durch die Rückkopplungssteueroperation, gemäß der Batteriespannung korrigiert und – das Betriebszeit-Ansteuersignal zum Zuführen zu dem gesteuerten Hydraulik-Magnetventil ausgibt, und wobei der Operationsausdruck des Anfangswertes (XI_ini) des integralen Terms einen ersten Operationsausdruck umfasst, der basierend auf einem Toleranzuntergrenzwert (IH_OCVLO) eines Neutralpositionssteuerstromwertes des hydraulisch gesteuerten Magnetventils, einem Toleranzuntergrenzwert (R_SOLLO) eines Magnetspulenwiderstands des hydraulisch gesteuerten Magnetventils und einer Magnetspulentemperatur gesetzt ist.
Die Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) den Anfangswert des integralen Terms durch Verwenden eines voreingestellten Operationsausdrucks mit dem Temperaturparameter des Verbrennungsmotors als eine Eingabe kalkuliert und setzt.
Die Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Temperaturparameter des Verbrennungsmotors eine Wassertemperatur umfasst.
Die Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Operationsausdruck einen Versatzwert zu der Wassertemperatur, multipliziert mit einem Temperaturkoeffizienten addiert.
Die Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, wobei das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) einen Anfangswert eines integralen Terms zur Zeit eines Starts einer ersten Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperation durch Verwenden des ersten Operationsausdrucks nach einer Verbindung einer Batterieleistungszufuhr kalkuliert und setzt.
Die Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, wobei das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) einen Anfangswert eines integralen Terms in Zeiten eines Starts einer zweiten und anschließenden Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperationen durch Verwenden eines zweiten Operationsausdrucks, der gelernte Werte des Temperaturkoeffizienten und Versatzwertes des ersten Operationsausdrucks verwendet, nach einer Verbindung einer Batterieleistungszufuhr kalkuliert und setzt.
Die Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, wobei, wenn der reale Phasenwinkel zu dem Zielphasenwinkel gemäß der Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperation in der kalten Region und der warmen Region, die gemäß der Wassertemperatur bestimmt sind, konvergiert ist, das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) den Temperaturkoeffizienten des zweiten Operationsausdrucks lernt durch Teilen eines Differenzwertes in einem tatsächlichen Wert des integralen Terms zwischen einer warmen Region und einer kalten Region durch einen Differenzwert eines Wassertemperaturwertes basierend auf dem tatsächlichen Wert und dem Wassertemperaturwert des integralen Terms.
Die Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, wobei, nachdem der Temperaturkoeffizient gelernt wurde, das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) den Versatzwert des zweiten Operationsausdrucks lernt durch eine Differenz zwischen einem tatsächlichen Wert des integralen Terms, wenn der reale Phasenwinkel zu dem Zielphasenwinkel in einer warmen Region, die gemäß der Wassertemperatur bestimmt ist, gemäß der Phasenwinkel-Rückkopplungssteueroperation konvergiert ist, und dem Anfangswert des integralen Terms, der erhalten wird durch Addieren des Versatzwertes zu einem Wassertemperaturwert zu der Zeit einer Konvergenz, der mit dem gelernten Wert des Temperaturkoeffizienten in einer warmen Region multipliziert wird, die gemäß der Wassertemperatur bestimmt ist.
Die Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) den Anfangswert des integralen Terms kalkuliert und setzt durch Verwenden des ersten Operationsausdrucks mit der Wassertemperatur, die ein vorbestimmter Wert ist, wenn bestimmt wird, dass ein Wassertemperatursensor zum Erfassen des Operationszustands des Verbrennungsmotors fehlerbehaftet ist.
Die Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor nach einem beliebigen von Ansprüchen 1 bis 8, wobei das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuermittel (29) die Einstellung des Anfangswertes des integralen Terms auf einen des oberen Grenzwertes und des unteren Grenzwertes in einem Fall begrenzt, wo ein Operationswert des Anfangswertes des integralen Terms außerhalb eines voreingestellten Bereiches des oberen Grenzwertes und eines voreingestellten Bereiches des unteren Grenzwertes des Anfangswertes des integralen Terms ist.