DE102008014671A1

DE102008014671A1 - Motorsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008014671A1
Application number: DE102008014671A
Authority: DE
Inventors: Shoichi Satoh
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: US7607416B2; DE102008014671B4; US20080283025A1; JP2008240520A; JP4823948B2

Abstract

Zum Verbessern des Leistungsvermögens, während ein Pumpzustand vermieden oder unterdrückt wird, weist eine Motorsteuerungsvorrichtung, einen VVT-Mechanismus zum Ändern des Öffnungs-/Schließzeitpunkts eines Einlassventils auf, wobei das Auftreten eines Pumpzustands durch Vergleichen einer Motordrehzahländerungsbreite mit einem Pumpzustandentscheidungsschwellenwert bestimmt wird. Wenn entschieden wird, dass ein Pumpzustand aufgetreten ist, wird ein Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert auf einen Wert gesetzt, der in eine Vorverlegungsrichtung korrigiert worden ist, und der Zündzeitpunkt wird um den Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert in die Vorverlegungsrichtung korrigiert. Außerdem wird ein VVT-Pump-kt des Einlassventils unter Verwendung des VVT-Mechanismus korrigiert wird, auf einen Wert gesetzt, der in eine Verzögerungsrichtung korrigiert worden ist, und ein Steuerstromwert zum Aktivieren des Einlass-VVT-Mechanismus wird um den VVT-Pump-Korrekturwert in die Verzögerungsrichtung korrigiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Motor, durch die das Auftreten eines Pumpzustands (Surging) vermieden oder unterdrückt wird, indem ein Öffnungs-/Schließzeitpunkt eines Einlassventils unter Verwendung eines variablen Ventilsteuerungsmechanismus verzögert und ein Zündzeitpunkt vorverlegt wird, wenn festgestellt wird, dass ein Pumpzustand (Surging) aufgetreten ist.
In einem herkömmlichen Motor, in dem ein Lader, z. B. ein Abgas-Turbolader oder ein mechanischer Lader, angeordnet ist, nimmt ein Klopfgrenzwert mit zunehmendem Ladedruck ab, wodurch die Klopfwahrscheinlichkeit zunimmt. Um eine Abnahme des Klofgrenzwertes zu vermeiden, wird eine Steuerung zum Verzögern des Zündzeitpunkts ausgeführt, aber mit einer zunehmenden Verzögerung des Zündzeitpunktes tritt eine Verzögerung in der Verbrennungszündung auf, wodurch der Spitzenwert eines Zylinderinnendrucks im Vergleich zu einer Zündung mit einem normalen Zündzeitpunkt abnimmt, wodurch der Zeitpunkt des Spitzenwertes des Zylinderinnendrucks verzögert wird. Diese Erscheinungen treten während jedes Verbrennungszyklus auf, so dass Änderungen des Spitzenwertes des Zylinderinnendrucks und des Zeitpunkts des Spitzenwertes des Zylinderinnendrucks zwischen den einzelnen Zylindern zunehmen.
Diese Änderungen des Verbrennungsvorgangs zwischen den einzelnen Zylindern führen zu Drehmomentschwankungen, und als Ergebnis dieser Drehmomentschwankungen tritt ein Pumpzustand (Surging) auf. Zum Vermeiden dieses Pumpzustands kommen folgende Maßnahmen in Betracht.

(1) Vorverlegen des Zündzeitpunkts durch Vermindern des aktuellen Verdichtungs- oder Kompressionsverhältnisses (des aktuellen Verdichtungsdrucks).
(2) Vermindern des eingestellten Ladedrucks.
(3) Vorverlegen des Zündzeitpunkts durch Anreichern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses.
(4) Erhöhen der Verbrennungsgeschwindigkeit zum Erhöhen des Klopfgrenzwertes.

Von diesen Maßnahmen sind zum Realisieren der Maßnahme (4) Modifikationen der Konstruktion des Motors selbst erforderlich, so dass Maßnahme (4) nicht geeignet ist. Als Ergebnis der Maßnahmen (1) und (3) nimmt der Kraftstoffverbrauch zu. Durch Maßnahme (2) nimmt das Leistungsvermögen, einschließlich des Ansprechverhaltens des Motors, ab.
In den Patentdokumenten JP-A-S61-187528 , JP-A-S61-190147 , JP-A-H6-330776 und JP-A-2004-360552 ist beispielsweise eine Technik zum Vermeiden von Klopfen durch Steuern des Einlasszeitpunkts für einen Motor mit einem Lader vorgeschlagen worden, der einen variablen Ventilsteuerungs(VVT)mechanismus aufweist, durch den der Öffnungs-/Schließzeitpunkt eines Einlass- und/oder eines Auslassventils veränderbar ist.
Im Patentdokument JP-A-S61-18752 ist eine Technik zum Vermeiden von Klopfen durch Setzen eines einlassseitigen Verzögerungswertes gemäß einem Kennfeld der Motordrehzahl und des Ladedrucks und Einstellen des Verzögerungswertes des Öffnungszeitpunkts des Einlassventils in jedem Zylinder beschrieben.
Im Patentdokument JP-A-S61-190147 ist eine Technik beschrieben, gemäß der Klopfen vermieden wird durch Verzögern des Einlasszeitpunkts, wenn der Lader aktiviert ist, und Vorverlegen des Einlasszeitpunkts, wenn der Lader nicht aktiviert ist.
Im Patentdokument JP-A-H6-330776 ist eine Technik beschrieben, gemäß der Klopfen unterdrückt wird durch Verzögern des Einlasszeitpunkts, wenn die Motordrehzahl sich in einem niedrigen Drehzahlbereich oder in einem hohen Drehzahlbereich befindet, und Vorverlegen des Einlasszeitpunkts, wenn die Motordrehzahl sich in einem mittleren Drehzahlbereich befindet.
Im Patentdokument JP-A-2004-360552 ist eine Technik beschrieben, gemäß der Klopfen unterdrückt wird durch Steuern des Einlasszeitpunkts derart, dass in einem Hochlastbereich ein effektives Verdichtungsvolumen mit zunehmender Last zunimmt.
In allen in den vorstehend erwähnten Patentveröffentlichungen beschriebenen Techniken wird Klopfen unterdrückt durch Verzögern des Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Einlassventils, wenn Klopfen auftritt. Keine der Veröffentlichungen zieht jedoch Maßnahmen in Betracht, die getroffen werden sollen, wenn ein Pumpzustand (Surging) auftritt.
12 zeigt eine Beziehung zwischen einer Motordrehzahl Ne und einem Soll-Ladedruck, wenn eine Drosselklappe vollständig geöffnet ist. Bezugszeichen Pi bezeichnet einen Abschneide- oder Begrenzungspunkt, wobei in einem oberhalb dieses Bereichs liegenden Bereich höherer Motordrehzahlen Ladedruckerhöhungen unterdrückt werden. Ein Pumpzustand tritt in einer Übergangsperiode, während der der Ladedruck zunimmt, und in einem schraffierten Bereich, der durch eine durch eine gestrichelte Linie dargestellte Pumpgrenzlinie begrenzt ist, leicht auf, und ein durch eine durchgezogene Linie dargestellter Übergangs-Soll-Ladedruck stellt einen Pumpbereich dar. In der Nähe des Abschneide- oder Begren zungspunktes Pi tritt ein besonders intensiver Pumpzustand auf.
Zum Verbessern des Leistungsvermögens und des Ladedruckansprechverhaltens wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils vorzugsweise vorverlegt (das Einlassventil wird zu einem früheren Zeitpunkt geschlossen), auch wenn der Ladedruck sich im Pumpbereich befindet, so dass der volumetrische Wirkungsgrad verbessert und das Drehmoment erhöht werden kann. In diesem Bereich tritt jedoch wahrscheinlich ein Pumpzustand auf, so dass in der Praxis das Auftreten des Pumpzustands durch Reduzieren des Ladedrucks und in bestimmten Fällen durch Anreichern des Luft-Kraftstoffverhältnisses unterdrückt wird.
Dadurch nehmen das Leistungsvermögen und das Ladedruckansprechverhalten ab. Außerdem kann, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis übermäßig angreichert wird, die ursprüngliche Leistung des Motors nicht ausreichend erhalten werden, so dass der Kraftstoffverbrauch zunimmt.
Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der vorstehend beschriebenen Verhältnisse entwickelt worden, und es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuerungsvorrichtung für einen Motor bereitzustellen, durch die Verbesserungen des Leistungsvermögens und des Ansprechverhaltens des Ladevorgangs erzielt werden können, während ein Pumpzustand (Surging) vermieden oder unterdrückt wird, und einen verbesserten Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Erfindungsgemäß wird, wenn festgestellt wird, dass ein Pumpzustand aufgetreten ist oder der Ladedruck sich innerhalb eines Pumpbereichs befindet, der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils durch den variablen Ventilsteuerungsmechanismus in die Verzögerungsrichtung korrigiert, und der Zündzeitpunkt wird in die Vorverlegungsrichtung korri giert, so dass das Leistungsvermögen verbessert werden kann, während ein Pumpzustand vermieden oder unterdrückt wird. Außerdem kann, wenn ein Lader bereitgestellt wird, das Ansprechverhalten des Ladevorgangs verbessert werden. Außerdem kann, weil ein Pumpzustand ohne Anreichern des Luft-Kraftstoffverhältnisses vermieden oder unterdrückt werden kann, ein verbesserter Kraftstoffverbrauch erzielt werden.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben; es zeigen:
1 eine Gesamtkonstruktionsdiagramm eines Motors mit einem variablen Ventilsteuerungs(VVT)mechanismus;
2 ein Schaltungsdiagramm eines elektronischen Steuerungssystems;
3 ein Kennliniendiagramm zum Darstellen einer Beziehung zwischen einem Vorverlegungswert, das den Öffnungs-/Schließzeitpunkt eines Einlass-VVT-Mechanismus anzeigt, und einem Einlass-Verdichtungsverhältnis-Istwert eines Zylinders;
4 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Zündzeitsteuerungsroutine;
5 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Klopfkorrekturwertsetzroutine;
6 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Einlass-VVT-Steuerungsroutine;
7 ein erstes Ablaufdiagramm zum Darstellen einer vor Auftreten eines Pumpzustands ausgeführten Zündzeitpunktkorrekturwert-/VVT-Korrekturwertsetzroutine;
8 ein zweites Ablaufdiagramm zum Darstellen der vor Auftreten eines Pumpzustands ausgeführten Zündzeitpunktkorrekturwert-/VVT-Korrekturwertsetzroutine;
9 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen einer nach Auftreten eines Pumpzustands ausgeführten Zündzeitpunktkorrekturwert-/VVT-Korrekturwertsetzroutine;
10 eine erläuternde Ansicht zum Darstellen einer Verzögerungsrichtung des Zündzeitpunktes und einer Vorverlegungsrichtung eines durch den Einlass-VVT-Mechanismus gesetzten Zeitsteuerungs-Sollwertes;
11A ein Zeitdiagramm zum Darstellen einer Beziehung zwischen einem Ladedruck eines Laders und einem Pumpbereich, 11B ein Zeitdiagramm zum Darstellen einer Änderung einer Motordrehzahl im Pumpbereich, 11C ein Zeitdiagramm zum Darstellen einer Motordrehzahländerungsbreite im Pumpbereich, 11D ein Zeitdiagramm zum Darstellen eines durch den Einlass-VVT-Mechanismus erhaltenen Vorverlegungswertes für ein Einlassventil im Pumpbereich, und 11E ein Zeitdiagramm zum Darstellen eines Zündzeitpunkts im Pumpbereich; und
12 ein Zeitdiagramm zum Darstellen einer Beziehung zwischen der Motordrehzahl und einem Soll-Ladedruck, wenn eine Drosselklappe vollständig geöffnet ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die 1 bis 11 beschrieben. 1 zeigt ein Gesamtkonstruktionsdiagramm eines Motors mit einem variablen Ventilsteuerungs(VVT)mechanismus.
Bezugszeichen 1 in 1 bezeichnet einen Motorhauptkörper. Die Figur zeigt einen DOHC-Benzinmotor mit vier horizontal gegenüberliegenden Zylindern. In der rechten und in der linken Reihe eines Zylinderblocks 1a des Motors 1 ist jeweils ein Zylinderkopf 2 angeordnet, und in jedem Zylinderkopf 2 ist eine Einlassöffnung 2a und eine Auslassöffnung 2b ausgebildet, die mit den Zylindern kommunizieren.
Als Einlasssystem des Motors 1 kommuniziert ein Ansaugkrümmer 3 auf eine verzweigte Weise mit jeder Einlassöffnung 2a, und ein stromaufwärtsseitiger Konvergenzabschnitt jedes Ansaugkrümmers 3 kommuniziert mit einer Luftkammer 4. Eine Drosselklappenkammer 5, in der eine Drosselklappe 5a angeordnet ist, kommuniziert mit einer Stromaufwärtsseite der Luftkammer 4. Die Drosselklappe 5a ist längsseits eines Drosselklappenstellglieds 11 angeordnet, um eine elektronische Drosselklappensteuerungseinrichtung (ETC) zu bilden, die auf der Basis eines Treibersignals von einer nachstehend beschriebenen elektronischen Steuereinheit (ECU) 60 betätigt, um die Drosselklappe zu öffnen und zu schließen.
Außerdem ist ein Zwischenkühler 6 stromaufwärtsseitig von der Drosselklappenkammer 5 angeordnet, und ein Einlassrohr 7 kommuniziert mit der Stromaufwärtsseite des Zwischenkühlers 6. Ein Luftfilter 8 ist stromaufwärtsseitig vom Einlassrohr 7 angeordnet. Außerdem ist ein Kompressor oder Verdichter 17b eines Abgas-Turboladers 17, der als Beispiel eines Laders dient, an einer Stelle auf dem Einlassrohr 7 angeordnet. Außerdem kommuniziert eine Lufteinlasskammer 9 mit einer Stromaufwärtsseite des Luftfilters 8.
Eine Einspritzvorrichtung 12 ist im Ansaugkrümmer 3 direkt stromaufwärtsseitig von der Einlassöffnung 2a jedes Zylinders angeordnet, und eine Zündkerze 13 wird für jeden Zylinder des Zylinderkopfes 2 bereitgestellt. Die Zündkerze 13 ist mit einer Sekundärwicklungsseite einer Zündspule 14 mit einer integrierten Zündeinrichtung verbunden (vergl. 2).
Im Abgassystem des Motors 1 wird Abgas durch einen mit jeder Auslassöffnung 2b des Zylinderkopfes 2 kommunizierenden Auslasskrümmer 15 konvergent ausgerichtet oder zusammengeführt, und ein Abgasrohr 16 kommuniziert mit einem Konvergenzabschnitt des Auslasskrümmers 15. Eine Turbine 17a des Abgas-Turboladers 17 ist im Abgasrohr 16 angeordnet, während ein Katalysator 18 und ein Auspufftopf 19 stromabwärtsseitig davon angeordnet und zur Atmosphäre hin offen sind. Der Ab gas-Turbolader 17 saugt Luft an, setzt die Luft unter Druck und lädt die Luft, wenn der Verdichter oder Kompressor 17b durch die Energie des Abgases, das in die Turbine 17a eingeleitet wird, drehbar angetrieben wird, und ein Wastegate-Ventil 21, das ein Wastegate-Ventilaktivierungsstellglied 20 aufweist, das durch ein Membranstellglied gebildet wird, ist auf der Seite der Turbine 17a angeordnet.
Das Wastegate-Ventilaktivierungsstellglied 20 wird durch die Membran in zwei Kammern geteilt. Eine der Kammern bildet eine Druckkammer, die mit einem taktgesteuerten Ladedruckregelungs-Solenoidventil D.SOL kommuniziert, und die andere bildet eine Federkammer, die eine Feder zum Vorspannen des Wastegate-Ventils 21 in eine Schließrichtung aufnimmt und eine Stange aufweist, die sich durch die Kammer erstreckt und die Membran mit dem Wastegate-Ventil verbindet. Die Federkammer ist zur Atmosphäre hin offen.
Das taktgesteuerte Ladedruckregelungs-Solenoidventil D.SOL ist ein elektromagnetisches Zweiwegeventil mit (i) einem Port, der mit der Druckkammer des Wastegate-Ventilaktivierungsstellglieds 20 und über eine Blende 22 mit einem Einlassrohr 7 stromabwärtsseitig vom Verdichter oder Kompressor 17b des Abgas-Turbo-Laders 17 kommuniziert, und (ii) einem Port, der mit dem Einlassrohr 7 stromaufwärtsseitig vom Verdichter oder Kompressor 17 kommuniziert. Die Ventilöffnung des Ports, der mit dem Einlassrohr 7 stromaufwärtsseitig vom Verdichter oder Kompressor 17b kommuniziert, wird gemäß dem Tastgrad eines eines von der später beschriebenen elektronischen Steuereinheit 60 (vergl. 2) ausgegebenen Steuersignals gesteuert. Der stromaufwärtsseitige Druck und der stromabwärtsseitige Druck des Kompressors 17b werden gemäß der Ventilöffnung dieses Ports derart eingestellt, dass der Druckkammer des Wastegate-Ventilaktivierungsstellglieds 20 ein Steuerdruck zugeführt wird. Da durch wird die Öffnung des Wastegate-Ventils 21 eingestellt, wodurch der Ladedruck gesteuert wird.
Die Einlass-Nockenwelle 24 und die Auslass-Nockenwelle 25 sind innerhalb der jeweiligen Zylinderköpfe 2 der rechten bzw. der linken Reihe angeordnet, und die Drehbewegung einer Kurbelwelle 23 wird über eine an der Kurbelwelle 23 befestigte Kurbelscheibe 26, einen Steuerriemen 27, eine auf der Einlass-Nockenwelle 24 angeordnete Einlassnockenscheibe 28, eine an der Auslass-Nockenwelle 25 befestigte Auslassnockenscheibe 29 usw. zu den jeweiligen Einlass-Nockenwellen 24 und Auslass-Nockenwellen 25 übertragen. Ein Einlassventil 30 und ein Auslassventil 31 werden auf der Basis der Drehbewegung der jeweiligen Nockenwellen 24, 25, die durch eine auf der Einlass-Nockenwelle 24 angeordnete Einlass-Kurvenscheibe (nicht dargestellt) und eine auf der Auslass-Nockenwelle 25 angeordnete Auslass-Kurvenscheibe (nicht dargestellt) bei einem Drehwinkel von 2:1 bezüglich der Kurbelwelle 23 gehalten werden, angetrieben, so dass sie geöffnet und geschlossen werden.
Ein hydraulisch angetriebener variabler Ventilsteuerungsmechanismus 32, der die Drehphase (Versatzwinkel) der Einlass-Nockenwelle 24 bezüglich der Kurbelwelle 23 durch Drehen der Einlass-Nockenscheibe 28 bezüglich der Einlass-Nockenwelle 24 kontinuierlich modifiziert, ist zwischen der Einlass-Nockenwelle 24 und der Einlass-Nockenscheibe 28 in der linken und in der rechten Zylinderreihe angeordnet. Durch den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 32 werden die Öffnungs-/Schließzeitpunkte des Einlassventils 30 gemäß Motorbetriebszuständen variabel gesetzt. Nachstehend wird der auf der Einlassseite angeordnete variable Ventilsteuerungsmechanismus 32 zur Vereinfachung als Einlass-VVT-Mechanismus bezeichnet. Der variable Ventilsteuerungsmechanismus 32 kann auch zwischen den jeweiligen Auslass- Nockenwellen 26 und Auslass-Nockenscheiben 29 angeordnet sein.
Der in jeder Reihe angeordnete Einlass-VVT-Mechanismus 32 weist außerdem Öldurchflussregelventile 41R, 41L auf. Die Öldurchflussregelventile 41R, 41L stellen den Druck von Arbeitsöl ein, das über eine (nicht dargestellte) Ölpumpe zugeführt und in einer Ölwanne 1c als Ölquelle gespeichert ist, und werden durch Steuersignale von der nachstehend beschriebenen elektronischen Steuereinheit (ECU) 60 betrieblich gesteuert.
Die Öldurchflussregelventile 41R, 41L sind beispielsweise Schieberventile, die durch die ECU 60 einer Taktsteuerung oder einer linearen Steuerung unterzogen werden. Der Schieber der Öldurchflussregelventile 41R, 41L bewegt sich proportional zu einem Aktivierungsstrom axial, wodurch Ports geschaltet werden, die mit einer Vorverlegungskammer (einer Hydraulikkammer für eine Vorwärtsverlegungsoperation) und einer Verzögerungskammer (einer Hydraulikkammer für eine Verzögerungsoperation) des Einlass-VVT-Mechanismus 32 kommunizieren, um die Strömungsrichtung des Öls zu schalten. Durch Einstellen des Öffnungsgrades eines Durchlasses zum Einstellen der Größe des Öldrucks, der der Vorverlegungskammer und der Verzögerungskammer des Einlass-VVT-Mechanismus 32 gleichzeitig zugeführt wird, wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils um ein vorgegebenes Maß vorverlegt oder verzögert. Eine ausführliche Beschreibung der Konfiguration des Einlass-VVT-Mechanismus 32 kann in der durch den vorliegenden Anmelder früher eingereichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung JP-A-2002-266686 gefunden werden.
Außerdem ist ein Kurbelrotor 48 an der Kurbelwelle 23 drehbar befestigt. Ein Kurbelwinkelsensor 49 zum Erfassen von in vorgegebenen Kurbelwinkelintervallen auf dem Außenum fang des Kurbelrotors 48 ausgebildeten Vorsprüngen und Ausgeben eines den Kurbelwinkel darstellenden Kurbelimpulses ist in einer Außenumfangsrichtung des Kurbelrotors 48 angeordnet. Ferner ist ein Nockenrotor 50 am hinteren Ende der in jeder Zylinderreihe angeordneten Einlass-Nockenwelle 54 drehbar befestigt. Nockenpositionssensoren 51R, 51L zum Erfassen mehrerer Vorsprünge, die in gleichmäßigen Winkelabständen auf dem Außenumfang des Nockenrotors 50 ausgebildet sind, und zum Ausgeben von die Nockenposition darstellenden Nockenpositionsimpulsen sind in der Außenumfangsrichtung des Nockenrotors 50 angeordnet.
Der durch den Kurbelwinkelsensor 49 erfasste Kurbelimpuls und die durch die jeweiligen Nockenpositionssensoren 51L, 51R erfassten Nockenpositionsimpulse werden der ECU 60 zugeführt. Die ECU 60 berechnet einen Versatzwinkel (einen aktuellen Ventilzeitpunkt) der Einlass-Nockenposition bezüglich eines Referenz-Kurbelwinkels auf der Basis des Eingangs-Kurbelimpulses und der Nockenpositionsimpulse und steuert den Einlass-VVT-Mechanismus 32 durch eine Rückkopplungssteuerung derart, dass der aktuelle Ventilzeitpunkt zu einem Soll-Ventilzeitpunkt hin konvergiert, der auf der Basis der Motorbetriebszustände gesetzt wird.
Nachstehend werden verschiedene Sensoren zum Erfassen von Motorbetriebszuständen beschrieben. Ein Einlassluftmengensensor 52 zum Erfassen einer Einlassluftmenge von der Massendurchflussrate der durch das Einlassrohr 7 strömenden Ansaug- oder Einlassluft ist unmittelbar stromabwärtsseitig vom Luftfilter 8 im Einlassrohr 7 dem Luftfilter 8 zugewandt angeordnet. Ein Drosselklappenöffnungssensor 53 zum Erfassen einer Drosselklappenöffnung ist längsseits der Drosselklappe 5a angeordnet. Außerdem ist ein Einlassrohrdrucksensor 54 zum Erfassen des Einlassrohrdrucks stromabwärtsseitig von der Drosselklappe 5a als Absolutdruck der Luftkammer 4 zuge wandt angeordnet. Außerdem ist ein als Klopfzustanderfassungseinrichtung dienender Klopfsensor 55 am Zylinderblock 1a des Motors 1 befestigt, und ein Kühlwassertemperatursensor 56 ist einem Kühlwasserdurchlass 1b zugewandt angeordnet, der mit der linken und der rechten Reihe des Zylinderblocks 1a kommuniziert.
Darüber hinaus ist ein Luft-Kraftstoffverhältnissensor 57 zum Erfassen des Luft-Kraftstoffverhältnisses des Abgases derart dem Konvergenzabschnitt des Auslasskrümmers 15 zugewandt angeordnet, der mit jedem Zylinder kommuniziert. Außerdem ist ein Zylinderbestimmungssensor 56 gegenüberliegend einer Rückseite der in einer der Zylinderreihen angeordneten Einlass-Nockenscheibe 28 angeordnet. Ein Zylinderbestimmungsvorsprung (nicht dargestellt) ist an einer Position, die einem oberen Totpunkt der Verdichtungsphase jedes Zylinders entspricht, auf der Außenumfangsseite der Rückseite der Einlass-Nockenscheibe 28 gegenüber dem Zylinderbestimmungssensor 58 angeordnet, wobei der zu zündende Zylinder durch Erfassen dieses Vorsprungs unter Verwendung des Zylinderbestimmungssensors 58 bestimmt wird. Wenn der Einlass-VVT-Mechanismus 32 aktiviert wird, wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 unter Verwendung des oberen Totpunkts der Verdichtungsphase jedes Zylinders als Referenz um ein vorgegebenes Maß vorverlegt oder verzögert.
Die ECU 60 berechnet die Motordrehzahl Ne basierend auf einem Eingangsintervall des durch den Kurbelwinkelsensor 49 erfassten Kurbelimpulses und bestimmt Zylinder, wie beispielsweise den zu zündenden Zylinder, auf der Basis der Verbrennungshubfolge der Zylinder (z. B. Zylinder #1 → Zylinder #3 → Zylinder 2 → #Zylinder 4) und eines durch den Zylinderbestimmungssensor 58 erfassten Zylinderbestimmungsimpulses. Die ECU 60 berechnet außerdem den aktuellen Versatzwinkel (aktuellen Ventilzeitpunkt) der Einlass nockenposition bezüglich des Referenzkurbelwinkels basierend auf dem durch den Kurbelwinkelsensor 49 erfassten Kurbelimpuls und den durch die Nockenpositionssensoren 51R, 51L erfassten Nockenpositionsimpulsen.
Die ECU 60 berechnet einen Steuerwert für jedes von verschiedenen Stellgliedern durch Verarbeiten von Signalen von diesen verschiedenen Sensoren und Schaltern und führt dann eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündzeitsteuerung, eine Ladedruckregelung, eine Ventilzeitsteuerung, usw. bezüglich den Einlassventilen 30 aus.
Wie in 2 dargestellt ist, ist die ECU 60 um einen Mikrocomputer herum ausgebildet, in dem eine CPU 61, ein ROM-Speicher 62, ein RAM-Speicher 63, ein Sicherungs-RAM-Speicher 64 eine Zähler-/Zeitgebergruppe 65 und eine E/A-Schnittstelle über eine Busleitung verbunden sind, und weist Peripherieschaltungen auf, wie beispielsweise eine Konstantspannungsschaltung 67 zum Zuführen einer stabilisierten Spannung zu jedem Abschnitt, eine mit der E/A-Schnittstelle 66 verbundene Treiberschaltung 68 und einen A/D-Wandler 69 auf. Als Zähler-/Zeitgebergruppe 65 können verschiedenartige Softwarezähler und -zeitgeber verwendet werden.
Die Konstantspannungsschaltung 67 ist über einen ersten Relaiskontakt eines Spannungsversorgungsrelais 70 mit einer Batterie 71 verbunden. Ein Ende der Relaisspule des Spannungsversorgungsrelais 70 ist geerdet, und das andere Ende der Relaisspule ist mit der Treiberschaltung 68 verbunden. Ein Spannungsdraht zum Zuführen von Spannung zu den verschiedenen Stellgliedern von der Batterie 71 ist mit einem zweiten Relaiskontakt des Spannungsversorgungsrelais 70 verbunden. Außerdem ist ein Ende eines Zündschalters 72 mit der Batterie 71 verbunden, und das andere Ende des Zündschalters 72 ist mit einem Eingabeport der E/A-Schnittstelle 66 verbunden. Die Konstantspannungsschaltung 67 ist direkt mit der Batterie 71 verbunden, so dass, wenn erfasst wird, dass der Zündschalter 72 eingeschaltet ist und die Kontakte des Spannungsversorgungsrelais 70 geschlossen sind, jedem inneren Abschnitt der ECU 60 Spannung zugeführt wird. Dem Sicherungs-RAM-Speicher 64 wird unabhängig davon, ob der Zündschalter 72 ein- oder ausgeschaltet ist, permanent Spannung zugeführt.
Außerdem sind der Klopfsensor 55, der Kurbelwinkelsensor 49, der Zylinderbestimmungssensor 58, der Nockenpositionssensor 51R, 51L, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 59 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Beschleunigungspedalsensor 76 zum Erfassen des Betätigungsgrades eines Beschleunigungspedals, usw. mit dem Eingabeport der E/A-Schnittstelle 66 verbunden, während der Einlassluftmengensensor 52, der Drosselklappenöffnungssensor 53, der Einlassrohrdrucksensor 54, der Kühlwassertemperatursensor 56, der Luft-Kraftstoffverhältnissensor 57, usw. über den A/D-Wandler 69 mit der E/A-Schnittstelle 66 verbunden sind. Außerdem wird dem Eingabeport der E/A-Schnittstelle 66 eine Batteriespannung VB zugeführt und dadurch überwacht. Das Drosselklappenstellglied 11, die Einspritzvorrichtung 12, das taktgesteuerte Ladedruckregelungs-Solenoidventil D.SOL, die Öldurchflussregelungsventile 41R, 41L und die Relaisspule des Spannungsversorgungsrelais 70 sind über die Treiberschaltung 68 mit einem Ausgabeport der E/A-Schnittstelle 66 verbunden, und die Zündspule 14 mit einer integrierten Zündeinrichtung ist ebenfalls damit verbunden.
Die CPU 61 verarbeitet Erfassungssignale von den Sensoren und Schaltern, die über die E/A-Schnittstelle 66 zugeführt werden, sowie die Batteriespannung, usw. gemäß einem im ROM-Speicher 62 gespeicherten Steuerprogramm, berechnet mit der Einspritzvorrichtung 12, der Zündspule 14 mit der eingebauten Zündeinrichtung, dem Drosselklappenstellglied 11, dem taktgesteuerten Ladedruckregelungs-Solenoidventil D.SOL, den Öldurchflussregelventilen 41R, 41L, usw. in Beziehung stehende Steuerwerte auf der Basis von im RAM-Speicher 63 gespeicherten verschiedenen Daten, im Sicherungs-RAM-Speicher 64 gespeicherten verschiedenen Lernwertdaten, im ROM-Speicher 62 gespeicherten festen Daten, usw. und führt dann eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündzeitsteuerung, eine Drosselklappenöffnungssteuerung, eine Ladedruckregelung, eine Ventilzeitsteuerung und andersartige Motorsteuerungen aus.
In der Zündzeitsteuerung wird ein Basis-Zündzeitpunkt auf der Basis der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Lo gesetzt, die auf der Basis einer während der Kraftstoffeinspritzsteuerung berechneten Basis-Kraftstoffeinspritzmenge usw. bestimmt ist. Der Basis-Zündzeitpunkt wird dann mit einem Korrekturwert korrigiert, der auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen gesetzt wird, um einen End-Zündzeitpunkt zu berechnen, wobei der End-Zündzeitpunkt zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ausgegeben wird. Wenn ein Klopfzustand auftritt, wird das Klopfen durch Verzögern des Zündzeitpunkts um ein vorgegebenes Maß unterdrückt.
In der Ladedruckregelung wird ein Soll-Ladedruck auf der Basis der Motordrehzahl Ne und einer Drosselklappenöffnung θth gesetzt, und die Öffnung des taktgesteuerten Ladedruckregelungs-Solenoidventils D.SOL wird derart gesteuert, dass der Einlassrohrdruck (Ist-Ladedruck), der durch den als Ladedruckerfassungseinrichtung dienenden Einlassrohrdrucksensor 54 erfasst wird, zum Soll-Ladedruck konvergiert. Durch derartiges Einstellen des der Druckkammer des Wastegate-Ventilaktivierungsstellglids 20 zugeführten Steuerdrucks wird der Ladedruck geregelt.
In der Ventilzeitsteuerung wird ein Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT auf der Basis der Motorlast Lo und der Mo tordrehzahl Ne gesetzt, und die Operation der Öldurchflussregelventile 41R, 41L wird derart gesteuert, dass ein Ist-Ventilzeitpunkt VT zum Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT konvergiert. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Pumpzustand (Surging) auftritt, wird eine integrierte Steuerung bezüglich des Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Einlassventils 30 durch den Einlass-VVT-Mechanismus 32 durch eine Ventilzeitsteuerung und auch bezüglich des Zündzeitpunkts ausgeführt, wodurch der Pumpzustand unterdrückt wird.
Die Zündzeitsteuerung und die Ventilzeitsteuerung, die durch die ECU 60 ausgeführt werden, werden insbesondere wie in den Ablaufdiagrammen der 4 bis 9 dargestellt ausgeführt.
4 zeigt eine Zündzeitsteuerungsroutine. Die in dieser Routine ausgeführte Verarbeitung entspricht der Zündzeitsteuerungseinrichtung. Diese Routine wird in vorgegebenen Rechenzyklusintervallen ausgeführt, nachdem der Zündschalter 72 eingeschaltet worden ist, wobei zunächst in Schritt S1 ein Basis-Zündzeitpunkt ADVBASE berechnet wird. Der Basis-Zündzeitpunkt ADVBASE wird durch eine Interpolationsberechnung auf der Basis der Motordrehzahl Ne und der Motorlast Lo unter Bezug auf ein (nicht dargestelltes) Basis-Zündzeitpunktkennfeld berechnet und vorverlegt, wenn die Motordrehzahl Ne zunimmt, und verzögert, wenn die Motorlast Lo zunimmt. In der vorliegenden Ausführungsform werden eine auf der Basis einer Einlassluftmenge Q und der Motordrehzahl Ne gesetzte Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp als Motorlast Lo verwendet, als Motorlast Lo kann jedoch auch die Drosselklappenöffnung θth verwendet werden.
Daraufhin schreitet die Routine zu Schritt S2 fort, wo gemäß der folgenden Gleichung (1) ein Zündzeitpunktverzögerungskorrekturwert TTRNK gesetzt wird. TTRNK ← TRNK + TSNK (1) wobei TRNK einen Klopf-Verzögerungskorrekturwert und TSNK einen Zündzeitpunkt-Pumpzustand-Korrekturwert bezeichnen.
Der Klopf-Korrekturwert TRNK ist ein Korrekturwert zum Korrigieren des Zündzeitpunkts in die Verzögerungsrichtung, wenn ein Klopfzustand auftritt, und wird in einer in 5 dargestellten Klopf-Korrekturwertsetzroutine gesetzt. Der Zündzeitpunkt-Pumpzustand-Korrekturwert TSNK ist ein Korrekturwert zum Korrigieren des Zündzeitpunkts in eine Vorverlegungsrichtung, wenn ein Pumpzustand auftritt, und wird in einer in den 7 und 8 dargestellten, vor Auftreten eines Pumpzustands ausgeführten Zündzeitpunktkorrekturwert/VVT-Korrekturwertsetzroutine und in einer in 9 dargestellten, nach Auftreten eines Pumpzustands ausgeführten Zündzeitpunktkorrekturwert/VVT-Korrekturwertsetzroutine gesetzt. Die in diesen Routinen ausgeführte Verarbeitung wird später beschrieben.
Daraufhin wird, wenn die Routine zu Schritt S3 fortschreitet, der Zündzeitpunktverzögerungskorrekturwert TTRNK zum Basis-Zündzeitpunkt ADVBASE addiert, um einen End-Zündzeitpunkt ADVS (ADVS ← ADVBASE + TTRNK) zu berechnen, woraufhin die Routine beendet wird. In der Realität wird der End-Zündzeitpunkt ADVS gesetzt, indem der Basis-Zündzeitpunkt ADVBASE nicht nur einer Rückkopplungskorrektur unter Verwendung des Zündzeitpunktverzögerungskorrekturwertes TTRNK, der auf der Basis des Klopf- und des Pumpzustands gesetzt wird, wie vorstehend beschrieben wurde, sondern auch einer Rückkopplungskorrektur unter Verwendung eines Wassertemperaturkorrekturwertes oder eines ähnlichen Parameters, der auf der Basis der durch den Kühlwassertemperatursensor 56 erfassten Kühlwassertemperatur gesetzt wird, und verschiedenen anderen Korrekturen unterzogen wird.
Der End-Zündzeitpunkt ADVS wird in einem vorgegebenen Register gesetzt, und zu diesem Zeitpunkt wird ein Zündsig nal an die Zündspule 14 mit einer eingebauten Zündeinrichtung für den zu zündenden Zylinder ausgegeben, wodurch ein Zündfunke durch die Zündkerze erzeugt wird, die der Verbrennungskammer jedes Zylinders zugewandt ist, um das die Verbrennungskammer füllende Luft-Kraftstoffgemisch zu zünden. Wie in 10A dargestellt ist, wird der Referenz-Kurbelwinkel in der Zündzeitsteuerung in der vorliegenden Ausführungsform in einer vorgegebenen Vorverlegungsrichtung gesetzt, und der Zündzeitpunkt wird mit einem Referenz-Kurbelwinkel von 0° [°CA (Kurbelwinkel)] gesetzt. Daher wird der Zündzeitpunkt in die Verzögerungsrichtung korrigiert, wenn der Zündzeitpunktverzögerungskorrekturwert TTRNK zunimmt.
Nachstehend wird die in der in 5 dargestellten Klopf-Korrekturwertsetzroutine ausgeführte Verarbeitung beschrieben. In dieser Routine wird der Klopf-Korrekturwert TRNK gesetzt, der in Schritt S2 der vorstehend beschriebenen Zündzeitsteuerungsroutine gelesen wird.
Zunächst wird in Schritt S11 auf der Basis eines Ausgangssignals des Klopfsensors 55 erfasst, ob ein Klopfzustand vorliegt. Die Entscheidung, ob ein Klopfzustand aufgetreten ist oder nicht, wird beispielsweise durch Vergleichen einer Klopfintensität, die erhalten wird, indem eine vom Klopfsensor 55 ausgegebene Schwingungswellenform einer statistischen Verarbeitung oder einer ähnlichen Verarbeitung unterzogen wird, mit einem vorgegebenen Klopfentscheidungspegel ausgeführt. Wenn die Klopfintensität den Klopfentscheidungspegel überschreitet, wird entschieden, dass ein Klopfzustand aufgetreten ist.
Wenn entschieden wird, dass ein Klopfzustand aufgetreten ist, schreitet die Routine zu Schritt S12 fort, und wenn entschieden wird, dass kein Klopfzustand aufgetreten ist, schreitet die Routine zu Schritt S13 fort.
Wenn entschieden wird, dass ein Klopfzustand aufgetreten ist und die Routine zu Schritt S12 fortschreitet, wird ein Verzögerungswert RNK gesetzt, die der der Basis des Ausgangssignals des Klopfsensors 55 berechneten Klopfintensität entspricht. Der Verzögerungswert RNK ist ein Inkrementwert, der verwendet wird, wenn der Zündzeitpunkt inkrementell verzögert wird, um Klopfen zu unterdrücken, und wird daher auf einen kleinen Wert gesetzt, wenn die Klopfintensität gering ist (wenn das Klopfen schwach ist), und mit zunehmender Klopfintensität (stärker werdendem Klopfen) auf einen stetig zunehmenden Wert gesetzt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Verzögerungswert RNK durch Durchsuchen einer Tabelle unter Verwendung der Klopfintensität als Parameter gesetzt, er kann jedoch auch gemäß einer Gleichung basierend auf der Klopfintensität berechnet werden. Die Verarbeitung dieses Schrittes entspricht einer Pumpzustandbestimmungseinrichtung.
Daraufhin schreitet die Routine zu Schritt S14 fort, wo der in Schritt S12 gesetzte Verzögerungswert RNK zum aktuellen Klopfkorrekturwert TRNK addiert wird, um einen neuen Klopfkorrekturwert TRNK zu erhalten (TRNK ← RNK + TRNK).
Daraufhin schreitet die Routine zu Schritt S15 fort, wo entschieden wird, ob der aktualisierte Klopfkorrekturwert TRNK einen Schwellenwert AR erreicht hat. Der Schwellenwert AR ist ein fester Wert, der im Voraus durch eine Simulation, ein Experiment oder auf ähnliche Weise durch Bestimmen eines Wertes erhalten wird, bei dem eine Abnahme des Motorausgangsdrehmoments, eine Zunahme der Abgastemperatur, ein Kraftstoffverbrauch, usw. auf ein erforderliches Minimum unterdrückt werden können. Dieser Wert wird dann im ROM-Speicher 62 als festes Datenelement gespeichert.
Wenn TRNK < AR ist, wird die Routine beendet. Wenn TRNK ≥ AR ist, schreitet die Routine zu Schritt S16 fort, wo der Klopfkorrekturwert TRNK auf den Schwellenwert AR gesetzt wird (TRNK ← AR), woraufhin die Routine beendet wird. Daher dient der Schwellenwert AR als verzögerungsseitige Begrenzung des Klopfkorrekturwertes TRNK.
Andererseits schreitet, wenn entschieden wird, dass als Ergebnis der Zündzeitpunktverzögerungskorrektur in Schritt S11 kein Klopfzustand aufgetreten ist, die Routine zu Schritt S13 fort, wo der Klopfkorrekturwert TRNK um einen vorgegebenen Wert B vermindert wird (TRNK ← TRNK –B), um den Zündzeitpunkt, der zum Zweck der Klopfunterdrückung verzögert worden ist, graduell zur Vorverlegungsseite hin zurückzusetzen. Der vorgegebene Wert B wird durch eine Simulation, ein Experiment oder auf ähnliche Weise im Voraus erhalten durch Bestimmen eines geeigneten Wertes, auf den ein normaler Zündzeitpunkt glatt zurückgestellt werden kann, während ein durch eine schnelle Vorverlegung des Zündzeitpunkts verursachter Ruck vermieden wird. Dieser Wert wird dann als festes Datenelement im ROM-Speicher 62 gespeichert.
Dann schreitet die Routine zu Schritt S17 fort, wo entschieden wird, ob der Klopfkorrekturwert TRNK kleiner ist als ein vorgegebener Wert CR. Der vorgegebene Wert CR ist ein Wert zum Bestimmen, dass der Zündzeitpunkt auf den Zündzeitpunkt eines Betriebszustands zurückgestellt worden ist, bei dem kein Klopfen auftritt, und wird auf 0 oder auf die Nähe von 0 gesetzt. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt CR = 0, und wenn TRNK > CR ist, wird die Routine ohne weitere Verarbeitung beendet. Wenn TRNK ≤ CR ist, schreitet die Routine dagegen zu Schritt S18 fort, wo der Klopfkorrekturwert TRNK auf den vorgegebenen Wert CR gesetzt wird (TRNK ← CR), woraufhin die Routine beendet wird. Daher dient der vorgegebene Wert CR als vorverlegungsseitige Begrenzung des Klopfkorrekturwertes TRNK.
Die in 6 dargestellte Einlass-VVT-Steuerungsroutine wird in vorgegebenen Rechenzyklusintervallen ausgeführt, nachdem der Zündschalter 72 eingeschaltet worden ist. Die in dieser Routine ausgeführte Verarbeitung entspricht der variablen Einlassventilzeitsteuerungseinrichtung.
In dieser Routine wird zunächst in Schritt S21 ein Soll-Ventilzeitpunkt (Soll-Versatzwinkel) VTTGT unter Bezug auf ein Ventilzeitsteuerungskennfeld (nicht dargestellt) durch eine Interpolationsberechnung auf der Basis der Motorlast Lo (in der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge Tp) und der Motordrehzahl Ne gesetzt. Wie in 10 dargestellt ist, wird der Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT derart gesetzt, dass er stetig vorverlegt wird, wenn sein Wert zunimmt, wobei eine maximale Verzögerungsposition als Referenz (VTTGT = 0 [°CA]) dient.
Außerdem ist der Versatzwinkel ein relatives Drehmaß der Einlass-Nockenwelle 24 bezüglich der Kurbelwelle 23 und hat eine maximale Verzögerungsposition des Versatzwinkels von 0 [°CA]. Daher bezeichnet in der vorliegenden Ausführungsform der Ausdruck "Verzögerung" eine Verminderung des aktuellen Versatzwinkel. 3 zeigt eine Beziehung zwischen dem Verzögerungswert, wenn der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlass-VVT-Mechanismus 32 von der maximalen Verzögerungsposition (Versatzwinkel = 0 [°CA]) graduell vorverlegt wird, und einem aktuellen Einlass-Verdichtungsverhältnis (Kompressionsverhältnis) des Zylinders. Wenn die Motordrehzahl konstant ist und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt von der maximalen Verzögerungsposition graduell vorverlegt wird, wird der Einlass-Schließzeitpunkt früher, so dass die Verdichtung früher beginnt, wodurch das aktuelle Einlass-Verdichtungsverhältnis (Kompressionsverhältnis) des Zylinders zunimmt.
In der Ventilzeitsteuerung wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 während eines Leerlaufbetriebs bei niedriger Last und niedriger Drehzahl auf die maximale Verzögerungsposition geregelt, wobei der Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT auf die maximale Verzögerungsposition gesetzt ist (VTTGT = 0 [°CA]), wodurch eine Überlappung zwischen dem Auslassventil 31 und dem Einlassventil 30 eliminiert wird, um den inneren Verdichtungsdruck und den volumetrischen Wirkungsgrad des Zylinders zu vermindern, wodurch eine Stabilisierung der Leerlaufdrehzahl erreicht wird. Während eines Betriebs bei mittlerer Last wird der Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT auf einen kleinen bis mittleren Vorverlegungswert gesetzt, wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 zur Vorverlegungsseite hin geregelt und wird das Überlappungsmaß zwischen dem Auslassventil 31 und dem Einlassventil 30 erhöht, um einen inneren EGR-Wert (die im Zylinder verbleibende Abgasmenge) und den volumetrischen Wirkungsgrad zu erhöhen, wodurch ein Pumpverlust im Motor vermindert und der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird. Während eines Betriebs bei hoher Last wird der Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT dagegen auf einen großen Vorverlegungswert gesetzt, und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils 30 wird weiter zur Vorverlegungsseite hin gesteuert als im mittleren Lastbereich. Das Überlappungsmaß zwischen dem Auslassventil 31 und dem Einlassventil 30 wird weiter erhöht, um eine weitere Zunahme des volumetrischen Wirkungsgrades und eine Erhöhung des Spülwirkungsgrades zu erreichen, wodurch das Motorausgangsdrehmoment erhöht wird. Außerdem wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 während einer hohen Drehzahl zur Vorverlegungsseite hin geregelt, wobei der Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT auf einen kleinen Vorverlegungswert gesetzt wird, und der Einlass-Schließzeitpunkt wird verzögert. Dadurch wird unter Verwen dung eines Trägheits-Ladevorgangs eine Verbesserung des volumetrischen Wirkungsgrades erzielt.
Dann wird, wenn die Routine zu Schritt S22 fortschreitet, der aktuelle Ventilzeitpunkt (aktuelle Versatzwinkel) VT der Einlassnockenwelle 24 bezüglich der Kurbelwelle 23 basierend auf dem vom Kurbelwinkelsensor 49 ausgegebenen Kurbelimpuls und dem vom Nockenpositionssensor 51R (51L) ausgegebenen Nockenpositionsimpuls berechnet. Der aktuelle Ventilzeitpunkt hat eine maximale Verzögerungsposition des Versatzwinkels von 0 [°CA] und sein Wert nimmt bei einer Vorverlegung zu.
Dann schreitet die Routine zu Schritt S23 fort, wo ein VVT-Pump-Korrekturwert VTRN gelesen wird. Der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN ist ein Korrekturwert zum Korrigieren des Ventilzeitpunkts VVT in die Verzögerungsrichtung, wenn ein Pumpzustand auftritt. Der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN wird in der in den 7 und 8 dargestellten, vor Auftreten eines Pumpzustands ausgeführten Zündzeitpunktkorekturwert-/VVT-Korrekturwertsetzroutine und in der in 9 dargestellten, nach Auftreten eines Pumpzustands ausgeführten Zündzeitpunktkorrekturwert-/VVT-Korrekturwertsetzroutine gesetzt.
Dann wird gemäß der folgenden Gleichung (2) ein Steuerstromwert IVT berechnet. IVT ← IVTH + K × (VTTGT – VT) + VTRN (2)wobei IVTH einen Haltestromwert des Öldurchflussregelventils 41R (41L), (VTTGT – VT) die Abweichung zwischen dem Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT und dem Ist-Ventilzeitpunkt VT und (K × (VTTGT – VT)) einen Rückkopplungsstromwert bezeichnen, der durch Multiplizieren eines proportionalen Verstärkungsfaktors K mit der vorstehend erwähnten Abweichung erhalten wird.
Der Haltestromwert IVTH ist ein Stromwert zum Halten des Einlass-VVR-Mechanismus 32 in einem stationären oder Dauerzustand, der zu einem vorgegebenen Soll-Ventilzeitpunkt hin konvergiert, ohne dass der Einlass-VVT-Mechanismus 32 zur Vorverlegungsseite oder zur Verzögerungsseite hin verstellt wird. Außerdem ist der Steuerstromwert IVT ein Rückkopplungsstromwert (K × (VTTGT – VT)), der der Abweichung zwischen dem Soll-Ventilzeitpunkt VVTGT und dem Ist-Ventilzeitpunkt VT entspricht, wobei der Haltestromwert IVTH als Referenz dient, und ein Wert, der um den VVT-Pump-Korrekturwert VTRN erhöht oder vermindert wird (z. B. IVT = 100 mA bis 1000 mA).
Dann wird in Schritt S25 der Steuerstromwert IVT gesetzt, woraufhin die Routine beendet wird. Die ECU 60 gibt einen dem Steuerstromwert IVT entsprechenden Steuerstrom über die Treiberschaltung 68 an das Öldurchflussregelungsventil 41R (41L) aus.
In der Einlass-VVT-Steuerung wird, wenn der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN konstant ist und der Ist-Ventilzeitpunkt VT bezüglich des Soll-Ventilzeitpunkts VTTGT verzögert ist (VTTGT > VT), der Steuerstromwert IVT des Öldurchflussregelungsventils 41R (41L) derart erhöht, dass die Drehphase der Einlass-Nockenwelle 24 bezüglich der Einlass-Nockenscheibe 28, oder mit anderen Worten die Drehphase (Versatzwinkel) der Einlass-Nockenscheibe 24 bezüglich der Kurbelwelle 23, vorverlegt wird, so dass der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des durch die Einlassnocke (nicht dargestellt) der Einlassnockenwelle 24 angetriebenen Einlassventils 30 vorverlegt wird. Umgekehrt wird, wenn der Ist-Ventilzeitpunkt VT dem Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT vorauseilt (VTTGT < VT), der Steuerstromwert IVT des Öldurchflussregelventils 41R (41L) derart vermindert, dass die Drehphase der Einlass-Nockenwelle 24 bezüglich der Einlass-Nockenscheibe 28, oder mit anderen Worten die Drehphase (Versatzwinkel) der Einlass-Nockenwelle 24 bezüglich der Kurbelwelle 23, verzögert ist, so dass der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des durch die Einlassnocke (nicht dargestellt) der Einlassnockenwelle 24 angetriebenen Einlassventils 30 verzögert wird.
Wenn der Ist-Ventilzeitpunkt VT zum Soll-Ventilzeitpunkt VTTGT konvergiert (VTTGT ≅ VT), erreicht der Rückkopplungsstromwert den Wert 0, wodurch ein Schieber 41g des Öldruckregelventils 41R (41L) sich zu einer Position bewegt, an der ein vorverlegungsseitiger Ölkanal 39 und ein verzögerungsseitiger Ölkanal 40 geschlossen sind, wodurch ein Flügelradrotor 33 des VVT-Mechanismus 32 gestoppt und gehalten wird.
Nachstehend wird die in den 7 und 8 dargestellte, vor Auftreten eines Pumpzustands ausgeführte Zündzeitsteuerungskorrekturwert-/VVT-Korrekturwertsetzroutine beschrieben. Die in dieser Routine ausgeführte Verarbeitung entspricht einer Zündzeitpunkt- und Öffnungs-/Schließzeitpunktkorrektureinrichtung.
Diese Routine wird in vorgegebenen Rechenzyklusintervallen ausgeführt, nachdem der Zündschalter 72 eingeschaltet worden ist. Zunächst wird in Schritt S31 entschieden, ob ein Pumpzustand aufgetreten ist oder nicht. Das Auftreten eines Pumpzustands wird durch Vergleichen einer Änderungsbreite (Motordrehzahländerungsbreite) ΔNe der Motordrehzahl Ne pro Rechenzyklus, die als Parameter dient, der die Verbrennungsvariablen des Motors anzeigt, mit einem vorgegebenen Pumpzustandentscheidungsschwellenwert bestimmt (vgl. 11C).
Wenn die Motordrehzahländerungsbreite ΔNe den Pumpzustandentscheidungsschwellenwert überschreitet, wird bestimmt, dass ein Pumpzustand aufgetreten ist. Die Pumpzustandsbestimmung kann auch auf der Basis verschiedener Variablen ausgeführt werden, die als Ergebnis des Pumpzustands auftreten, z. B. einer Verbrennungsdruckänderung.
Wenn entschieden wird, dass ein Pumpzustand aufgetreten ist, wird die Routine beendet. Andererseits schreitet die Routine, wenn entschieden wird, dass kein Pumpzustand aufgetreten ist, zu Schritt S32 fort.
Wenn die Routine zu Schritt S32 fortschreitet, wird ein Soll-Ladedruck Po, der durch Durchsuchen einer Tabelle oder auf ähnliche Weise auf der Basis von Parametern zum Erfassen der Motorbetriebszustände, z. B. der Motordrehzahl Ne und der Drosselklappenöffnung θth, gesetzt wird, in einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Ladedruckregelung gelesen. Die in diesem Schritt ausgeführte Verarbeitung entspricht der Soll-Ladedrucksetzeinrichtung.
Dann wird in Schritt S33 ein durch den Einlassrohrdrucksensor 54 erfasster Ist-Ladedruck Pt gelesen, woraufhin in Schritt S34 ein Pump-Ladedruck Psr gelesen wird. Der Pump-Ladedrudck Psr wird durch Durchsuchen einer Tabelle auf der Basis der Motordrehzahl Ne oder basierend auf einer Gleichung bestimmt. Der ROM-Speicher 62 speichert mit dem Pump-Ladedruck Psr bei jeder Motordrehzahl Ne in Beziehung stehende Tabellendaten, wie durch die gestrichelte Linie in 12 dargestellt ist, oder eine primäre Gleichung.
Daraufhin wird, wenn die Routine zu Schritt S35 fortschreitet, eine Differenz ΔP zwischen dem Soll-Ladedruck Po und dem Ist-Ladedruck Pt berechnet. Dann wird in Schritt S36 ein Absolutwert |ΔP| der Differenz ΔP mit einem Totbereichbestimmungsdifferenzdruck Ps verglichen. Die in den Schritten S35 und S36 ausgeführte Verarbeitung entspricht der Differenzdruckbestimmungseinrichtung.
Wenn |ΔP| ≤ ist, wird entschieden, dass der Ist-Ladedruck Pt im Totbereich des Soll-Ladedrucks Po liegt, woraufhin die Routine zu Schritt S37 fortschreitet. Wenn |ΔP| > Ps ist, wird entschieden, dass der Ist-Ladedruck Pt innerhalb eines Übergangszustands liegt, der zum Soll-Ladedruck Po konvergiert, so dass die Routine sich zu einem Schritt S40 verzweigt.
Wenn die Routine zu Schritt S37 fortschreitet, wird der Ist-Ladedruck Pt mit dem Pump-Ladedruck Psr verglichen, und es wird bestimmt, ob der Ist-Ladedruck Pt innerhalb eines Pumpbereichs liegt (eines in 12 schraffiert dargestellten Bereichs). Wenn Pt ≤ Psr ist, so dass der Ist-Ladedruck Pt außerhalb des Pumpbereichs liegt, wird die Routine beendet. Daher werden in diesem Fall der vorangehend gesetzte Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK und der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN beibehalten. Die in diesem Schritt ausgeführte Verarbeitung entspricht einer Pumpbereichbestimmungseinrichtung.
Andererseits schreitet, wenn Pt > Psr ist, so dass der Ist-Ladedruck Pt innerhalb des Pumpbereichs liegt, die Routine zu Schritt S38 fort. In Schritt S38 wird der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN durch Subtrahieren des VVT-Vorverlegungskorrekturwertes TRN vom VVT-Pump-Korrekturwert VTRN (VTRN ← VTRN – TRN) in die Verzögerungsrichtung korrigiert, woraufhin die Routine beendet wird. Der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN wird gelesen, wenn der Steuerstromwert IVT in der vorstehenden Gleichung (2) berechnet wird. Dadurch wird der Steuerstromwert IVT um den VVT-Vorverlegungskorrekturwert TRN verzögert, so dass der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 verzögert wird.
Daraufhin schreitet die Routine zu Schritt S39 fort, wo der Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK durch Subtrahieren des Zündzeitpunktkorrekturwertes SNK vom aktuellen Zündzeitpunktkorrekturwert TSNK (TSNK ← TSNK – SNK) in die Vorverlegungsrichtung korrigiert wird. Der Zündzeitpunkt-Pump- Korrekturwert TSNK wird gelesen, wenn der Zündzeitpunktverzögerungskorrekturwert TTRNK in der vorstehenden Gleichung (1) berechnet wird, so dass der Zündzeitpunktverzögerungskorrekturwert TTRNK um den Zündzeitpunktkorrekturwert SNK vorverlegt wird. Dadurch wird der End-Zündzeitpunkt ADVS um den Zündzeitpunktkorrekturwert SNK vorverlegt. Der Zündzeitpunktkorrekturwert SNK ist ein fester Wert.
Wenn der End-Zündzeitpunkt ADVS auf diese Weise in die Verzögerungsrichtung korrigiert wird, um Klopfen zu vermeiden, so dass der Ist-Ladedruck Pt in den Pumpbereich eintritt, obwohl noch kein Pumpzustand aufgetreten ist, wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 durch den Einlass-VVT-Mechanismus 32 in die Verzögerungsrichtung verschoben, wodurch das aktuelle Einlass-Verdichtungsverhältnis (Kompressionsverhältnis) und der volumetrische Wirkungsgrad vermindert werden. Der End-Zündzeitpunkt ADVS wird vorverlegt, so dass ein Pumpzustand im Voraus verhindert, eine Verbrennungsänderung minimiert und ein vorteilhaftes Motorausgangsdrehmoment erhalten werden kann.
Andererseits wird, wenn die Routine sich von Schritt S36 zu Schritt S40 verzweigt, der Ist-Ladedruck Pt mit dem Soll-Ladedruck Po verglichen. Wenn Pt < Po ost, oder mit anderen Worten, wenn Pt + ΔP < Po ist, schreitet die Routine zu Schritt S41 fort, und wenn Pt + ΔP ≥ Po ist, wird die Routine beendet.
Wenn die Routine zu Schritt S41 fortschreitet, wird der Ist-Ladedruck Pt mit dem Pump-Ladedruck Psr verglichen, und es wird entschieden, ob der Ist-Ladedruck Pt sich im Pumpbereich befindet (in dem in 12 schraffiert dargestellten Bereich). Wenn Pt > Psr ist, so dass der Ist-Ladedruck Pt innerhalb des Pumpbereichs liegt, wird die Routine beendet. Daher werden in diesem Fall der im Voraus gesetzte Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSBK und der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN beibehalten. In diesem Fall kann, wenn der Ist-Ladedruck Pt sich in der Nähe des Abschneide- oder Begrenzungspunkts Pi (vgl. 12) befindet, bei dem ein besonders großer Pumpzustand auftritt, der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 verzögert werden, und der Zündzeitpunkt kann vorverlegt werden. Durch Ausführen dieser Steuerung wird in der Nähe des Abschneide- oder Begrenzungspunktes Pi ein geringes Pumpen zugelassen, aber weil die Steuerung unabhängig vom Ladedruck des Abgas-Turboladers 17 ausgeführt wird, können ein vorteilhaftes Leistungsvermögen und Ladeansprechverhalten erzielt werden. D. h., der Zündzeitpunktkorrekturwert SNK wird vom aktuellen Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK subtrahiert, und das Ergebnis wird als neuer Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK gesetzt (TSNK ← TSNK – SNK).
Dann kann der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 unter Verwendung dieses Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwertes TSNK vorverlegt werden durch Vorverlegen des Zündzeitpunktverzögerungskorrekturwertes TRNK um den Zündzeitpunktkorrekturwert SNK, Subtrahieren des VVT-Vorverlegungskorrekturwertes TRN vom VVT-Pump-Korrekturwert VTRN und Setzen des Ergebnisses als neuer VVT-Pump-Korrekturwert VTRN (VTRN ← VTRN – TRN).
Andererseits schreitet, wenn Pt ≤ Psr ist, so dass der Ist-Ladedruck Pt außerhalb des Pumpbereichs liegt, die Routine zu Schritt S42 fort. Wenn die Routine zu Schritt S42 fortschreitet, wird der Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK durch Addieren des Zündzeitpunktkorrekturwertes SNK zum aktuellen Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK (TSNK ← TSNK + SNK) in die Verzögerungsrichtung korrigiert. Der Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK wird gelesen, wenn der Zündzeitpunktverzögerungskorrekturwert TTRNK in der vorstehenden Gleichung (1) gelesen wird, so dass der Zündzeit punktverzögerungskorrekturwert TTRNK um den Zündzeitpunktkorrekturwert SNK in die Verzögerungsrichtung korrigiert wird. Dadurch wird der End-Zündzeitpunkt ADVS um den Zündzeitpunktkorrekturwert SNK verzögert.
Daraufhin schreitet die Routine zu Schritt S43 fort, wo der VVT-Pump-Verzögerungswert VTRN durch Addieren des VVT-Vorverlegungskorrekturwertes TRN zum VVT-Pump-Korrekturwert VTRN (VTRN ← VTRN + TRN) in die Vorverlegungsrichtung korrigiert wird. Daraufhin wird die Routine beendet. Der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN wird gelesen, wenn der Steuerstromwert IVT in der vorstehenden Gleichung (2) berechnet wird, so dass der Steuerstromwert IVT um den VVT-Vorverlegungskorrekturwert TRN vorverlegt wird, so dass der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 entsprechend vorverlegt wird.
Wenn der End-Zündzeitpunkt ADVS in die Verzögerungsrichtung korrigiert wird, um Klopfen zu verhindern, so dass der Ist-Ladedruck Pt niedriger ist als der Soll-Ladedruck Po und nicht innerhalb des Pumpbereichs liegt, so dass noch kein Pumpzustand aufgetreten ist, wird der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 durch den Einlass-VVT-Mechanismus 32 vorverlegt und der Zündzeitpunkt verzögert. Dadurch nimmt der volumetrische Wirkungsgrad zu, und der innere EGR-Wert nimmt zu, so dass Verbesserungen des Leistungsvermögens und des Ladeansprechverhaltens erzielbar sind.
D. h., der End-Zündzeitpunkt ADVS wird in die Verzögerungsrichtung korrigiert, um Klopfen zu vermeiden, aber zum Verbessern des Ladeansprechverhaltens, ohne dass Einbußen bei der Ladedruckregelung des Abgas-Turboladers 17 hingenommen werden müssen, wird der End-Zündzeitpunkt ADVS vorzugsweise weiter verzögert, während ein kleines Pumpmaß zugelassen wird, wodurch Klopfen vermieden wird, und der innere EGR-Wert wird vorzugsweise durch Vorverlegen des Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Einlassventils 30 erhöht.
Wenn der End-Zündzeitpunkt ADVS auf der Basis des in Schritt S42 gesetzten Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwertes TSNK verzögert wird und der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 durch Aktivieren des Einlass-VVT-Mechanismus 32 auf der Basis des in Schritt S43 gesetzten VVT-Pump-Korrekturwertes VTRN vorverlegt wird, so dass der Ist-Ladedruck Pt sich dem Soll-Ladedruck Po nähert und in den Pumpbereich eintritt, schreitet die Routine zu Schritt S38 fort, wo der Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK in die Vorverlegungsrichtung korrigiert wird. Dadurch wird der End-Zündzeitpunkt ADVS vorverlegt, und in Schritt S39 wird der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN in die Verzögerungsrichtung korrigiert, so dass der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 durch den Einlass-VVT-Mechanismus 32 verzögert wird. Dadurch nimmt das aktuelle Einlass-Verdichtungsverhältnis ab, was zu einer Verminderung des volumetrischen Wirkungsgrades führt, wodurch ein Pumpzustand unterdrückt wird.
Nachstehend wird die in 9 dargestellte, nach Auftreten eines Pumpzustands ausgeführte Zündzeitpunktkorrekturwert-/VVT-Korrekturwertsetzroutine beschrieben. Die in dieser Routine ausgeführte Verarbeitung entspricht der Zündzeitpunkt- und Öffnungs-/Schließzeitpunktkorrektureinrichtung. Diese Routine wird in vorgegebenen Rechenzyklusintervallen ausgeführt, nachdem der Zündschalter 72 eingeschaltet worden ist.
Zunächst wird in Schritt S51 unter Verwendung eines ähnlichen Verfahrens wie in dem vorstehend beschriebenen Schritt S31 entschieden, ob ein Pumpzustand aufgetreten ist oder nicht. Wenn entschieden wird, dass ein Pumpzustand aufgetreten ist, schreitet die Routine zu Schritt S52 fort.
Wenn entschieden wird, dass kein Pumpzustand aufgetreten ist, wird die Routine beendet.
Wenn die Routine zu Schritt S52 fortschreitet, wird der Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK durch Subtrahieren des Zündzeitpunktkorrekturwertes SNK vom akuellen Zündzeitpunktkorrekturwert TSNK (TSNK ← TSNK – SNK) in die Vorverlegungsrichtung korrigiert. Der Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK wird gelesen, wenn der Zündzeitpunktverzögerungskorrekturwert TTRNK in der vorstehenden Gleichung (1) berechnet wird, so dass der End-Zündzeitpunkt ADVS um den Zündzeitpunkt-Pump-Korrekturwert TSNK vorverlegt wird.
Daraufhin schreitet die Routine zu Schritt S53 fort, wo der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN durch Subtrahieren des VVT-Vorverlegungskorrekturwertes TRN vom VVT-Pump-Korrekturwert VTRN (VTRN ← VTRN – TRN) in die Verzögerungsrichtung korrigiert wird. Daraufhin wird die Routine beendet. Der VVT-Pump-Korrekturwert VTRN wird gelesen, wenn der Steuerstromwert IVT in der vorstehenden Gleichung (2) berechnet wird. Dadurch wird der Steuerstromwert IVT um den VVT-Vorverlegungskorrekturwert TRN vermindert, so dass der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 verzögert wird.
Daher wird, wenn ein Pumpzustand erfasst wird, der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 durch den Einlass-VVT-Mechanismus 32 in die Verzögerungsrichtung verschoben, wodurch das aktuelle Einlass-Verdichtungsverhältnis (Kompressionsverhältnis) und der volumetrische Wirkungsgrad vermindert werden. Der End-Zündzeitpunkt ADVS wird vorverlegt, so dass das Auftreten eines Pumpzustands unverzüglich unterdrückt werden kann.
Wenn als Ergebnis der Korrektur des End-Zündzeitpunkts ADVS in die Verzögerungsrichtung zum Vermeiden von Klopfen ein Pumpzustand auftritt, wird der Pumpzustand durch Verzögern der Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Einlassventils 30 unter Verwendung des Einlass-VVT-Mechanismus 32 und Vorverlegen der Zündzeitpunkts unverzüglich unterdrückt. Dadurch kann ein Pumpzustand unterdrückt werden, ohne dass der Ladedruck vermindert wird. Außerdem wird ein Pumpzustand durch Vermindern des Ladedrucks unterdrückt, so dass Verbesserungen des Leistungsvermögens und des Ladeansprechverhaltens erzielt werden können.
Wenn der Pumpzustand auch durch eine integrierte Steuerung des Zündzeitpunkt- und VVT-Mechanismus, wie beispielsweise durch die vorstehend beschriebene Steuerung, nicht unterdrückt werden kann, kann der Pumpzustand durch Vermindern des Soll-Ladedrucks Po und Erhöhen der Kraftstoffeinspritzmenge, usw. unterdrückt werden, um das Luft-Kraftstoffverhältnis anzureichern. In diesem Fall werden die Ladedruckregelung und die Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung während der integrierten Steuerung des Zündzeitpunkt- und VVT-Mechanismus ausgeführt, so dass im Vergleich zu einem Fall, in dem die Ladedruckregelung und die Luft-Kraftstoffverhältnissteuerung unabhängig ausgeführt werden, die Verminderungsbreite des Ladedrucks und die Anreicherungsbreite des Luft-Kraftstoffverhältnisses derart vermindert werden können, dass eine Verschlechterung der Abgasqualität und des Kraftstoffverbrauchs vermieden werden können.
In einem Motor, der zusätzlich zum Einlass-VVT-Mechanismus einen Auslass-VVT-Mechanismus aufweist, können weitere Maßnahmen gegen Pumpen getroffen werden durch Modifizieren des Maßes, um das der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Auslassventils 31 unter Verwendung des Auslass-VVT-Mechanismus vorverlegt wird, wenn der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 unter Verwendung des Einlass-VVT-Mechanismus 32 verzögert wird, so dass, auch wenn der volumetrische Wirkungsgrad als Ergebnis leicht abnimmt, die Abgasabstimmung und die Abgaswechselwirkung verändert werden können und der Verbrennungszustand in eine vorteilhafte Richtung verändert werden kann (indem beispielsweise der Zündzeitpunkt vorverlegt wird).
Nachstehend wird ein Beispiel der Einlass-VVT-Steuerung und der Zündzeitsteuerung, die durch die ECU 60 ausgeführt werden, unter Bezug auf die in 11 dargestellten Zeitdiagramme beschrieben.
Zunächst werden eine herkömmliche Einlass-VVT-Steuerung und eine herkömmliche Zündzeitpunktsteuerung beschrieben. Wie in der Zeichnung durch durchgezogene Linien dargestellt ist, nimmt der Ladedruck (Ist-Ladedruck) Pt des Abgas-Turboladers 17 mit zunehmender Motordrehzahl Ne zu, wobei, auch wenn der Ladedruck in den Pumpbereich eintritt, der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 durch den Einlass-VVT-Mechanismus 32 graduell verzögert und der Zündzeitpunkt graduell vorverlegt wird, bis ein Klopfzustand erfasst wird, wie in den 11D und 11E dargestellt ist. Daher ändert sich die Motordrehzahl Ne, wie in den 11B und 11C dargestellt ist, innerhalb des Pumpbereichs, wodurch ein Pumpzustand verursacht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird dagegen der Öffnungs-/Schließzeitpunkt des Einlassventils 30 durch den Einlass-VVT-Mechanismus 32 verzögert, wenn der Ladedruck (Ist-Ladedruck) Pt des Abgas-Turboladers 17 den Pumpzustandentscheidungsschwellenwert erreicht, wie in der Zeichnung durch gestrichelte Linien dargestellt ist, so dass das aktuelle Einlass-Verdichtungsverhältnis (Kompressionsverhältnis) derart abnimmt, dass ein Pumpzustand vermieden oder unterdrückt werden kann. Außerdem wird der Zündzeitpunkt vorverlegt, woduch eine verbesserte Verbrennung ermöglicht wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird in der vorliegenden Ausführungsform ein Pumpzustand vermieden durch Ausführen einer Steuerung des Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Einlassventils 30 unter Verwendung des Einlass-VVT-Mechanismus 32 und Steuern des Zündzeitpunkts unabhängig vom Ladedruck des Abgas-Turboladers 17, so dass der Ladedruck relativ erhöht werden kann und eine weitere Verbesserung des Leistungsvermögens erzielbar ist. Außerdem kann ein Pumpzustand vermieden oder unterdrückt werden, ohne dass das Luft-Kraftstoffverhältnis angereichert wird, so dass eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise ist der Lader nicht auf den Abgas-Turbolader 17 beschränkt, sondern kann ein motorisch betriebener Lader oder ein durch eine Ausgangswelle eines Motors oder einer ähnlichen Einrichtung angetriebener Lader sein. Außerdem wird die erfindungsgemäße Steuerung unabhängig von der Ladersteuerung ausgeführt, so dass die vorliegende Erfindung auf einen normalen Motor des Ansaugtyps anwendbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 61-187528 A [0005]
- JP 61-190147 A [0005, 0007]
- JP 6-330776 A [0005, 0008]
- JP 2004-360552 A [0005, 0009]
- JP 61-18752 A [0006]
- JP 2002-266686 A [0040]

Claims

Steuerungsvorrichtung für einen Motor mit einem variablen Ventilsteuerungsmechanismus zum Ändern eines Öffnungs-/Schließzeitpunkts eines Einlassventils, mit: einer Pumpzustandentscheidungseinrichtung zum Bestimmen des Auftretens eines Pumpzustands auf der Basis eines eine Verbrennungsvariable des Motors anzeigenden Parameters; einer Zeitsteuerungseinrichtung zum Setzen eines Zündzeitpunkts auf der Basis eines Motorbetriebszustands; und einer Zündzeitpunkt- und Öffnungs-/Schließzeitpunktkorrektureinrichtung zum Korrigieren des Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Einlassventils in eine Verzögerungsrichtung unter Verwendung des variabler Ventilsteuerungsmechanismus und zum Korrigieren des Zündzeitpunkts in eine Vorverlegungsrichtung unter Verwendung der Zündzeitsteuerungseinrichtung, wenn die Pumpzustandentscheidungseinrichtung bestimmt, dass ein Pumpzustand aufgetreten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine Verbrennungsvariable des Motors anzeigende Parameter eine Motordrehzahländerungsbreite pro Rechenzyklus ist; und die Pumpzustandentscheidungseinrichtung bestimmt, dass ein Pumpzustand aufgetreten ist, wenn die Motordrehzahländerungsbreite einen vorgegebenen Pumpzustandentscheidungsschwellenwert überschreitet.
Steuerungsvorrichtung für einen Motor mit einem variablen Ventilsteuerungsmechanismus zum Ändern eines Öffnungs-/Schließzeitpunkts eines Einlassventils, mit: einer Zündzeitsteuerungseinrichtung zum Setzen eines Zündzeitpunkts auf der Basis eines Motorbetriebszustands; einer Pumpbereichbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein Ladedruck des Laders innerhalb eines vorgegebenen Pumpbereichs liegt oder nicht; und einer Zündzeitpunkt- und Öffnungs-/Schließzeitpunktkorrektureinrichtung zum Korrigieren des Öffnungs-/Schließzeitpunkts des Einlassventils in eine Verzögerungsrichtung unter Verwendung des variabler Ventilsteuerungsmechanismus und zum Korrigieren des Zündzeitpunkts in eine Vorverlegungsrichtung unter Verwendung der Zündzeitsteuerungseinrichtung, wenn die Pumpbereichbestimmungseinrichtung bestimmt, dass der Ladedruck innerhalb des Pumpbereichs liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit: einer Soll-Ladedrucksetzeinrichtung zum Setzen eines Soll-Ladedrucks auf der Basis des Motorbetriebszustands; einer Ladedruckerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ist-Ladedrucks; und einer Differenzdruckbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob ein gemäß einer Differenz zwischen dem Soll-Ladedruck und dem Ist-Ladedruck berechneter Differenzdruck kleiner oder gleich einem vorgegebenen Differenzdruck ist oder nicht; wobei die Zündzeitpunkt- und Öffnungs-/Schließzeitpunktkorrektureinrichtung die Öffnungs-/Schließzeit des Einlassventils unter Verwendung des variablen Ventilsteuerungsmechanismus in die Vorverlegungsrichtung korrigiert und den Zündzeitpunkt unter Verwendung der Zündzeitsteuerungseinrichtung in die Verzögerungsrich tung korrigiert, wenn die Differenzdruckbestimmungseinrichtung bestimmt, dass der Differenzdruck kleiner oder gleich dem vorgegebenen Differenzdruck ist und die Pumpbereichbestimmungseinrichtung bestimmt, dass der Ist-Ladedruck außerhalb des Pumpbereichs liegt.