DE102008028580B4

DE102008028580B4 - Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine

Info

Publication number: DE102008028580B4
Application number: DE102008028580.3A
Authority: DE
Inventors: Shinji Watanabe; Toru Tanaka; Tatsuhiko Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2028-06-17
Also published as: JP4660532B2; JP2009121320A; US20090125216A1; US7681540B2; DE102008028580A1

Abstract

Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine, die einen variablen Mechanismus hydraulisch antreibt, zum kontinuierlichen Bewirken, dass eine Drehphase einer Nockenwelle (15, 16) bezüglich einer Kurbelwelle (11) der Verbrennungsmaschine (1) variabel ist, mit Hilfe eines Hydraulikdruck-Steuermagnetventils, um Zeitvorgaben zum Öffnen oder zum Schließen wenigstens entweder eines Einlassventils oder eines Auslassventils zu verändern, wobei die Steuervorrichtung umfasst: einen Kurbelwinkelsensor (17) zum Detektieren einer Referenzdrehposition der Kurbelwelle (11); einen Nockenwinkelsensor (18) zum Detektieren einer Referenzdrehposition der Nockenwelle (15, 16); Mittel (28) zum Detektieren eines effektiven Phasenwinkels der Nockenwelle (15, 16) basierend auf Detektionssignalen von dem Kurbelwinkelsensor (17) und dem Nockenwinkelsensor (18); Mittel zum Detektieren eines Betriebszustands der Verbrennungsmaschine (1); Mittel zum Einstellen eines Zielphasenwinkels der Nockenwelle (15, 16) in Abhängigkeit des Betriebszustands; und Mittel (29) zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung, so dass der effektive Phasenwinkel mit dem Zielphasenwinkel übereinstimmt, um einen Betätigungsbetrag für das Hydraulikdruck-Steuermagnetventil zu berechnen, bei der: die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung das erste Mal begonnen wird, nach einem Neustart des Motors, mit einem Initialwert eines Integralterms, der unter Verwendung einer Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms eingestellt wird, der mit einer Kühlmitteltemperatur voreingestellt ist, die durch das Mittel zum Detektieren eines Betriebszustands als der Betriebszustand erfasst wird, die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung unter Verwendung eines Steuerzuwachses durchgeführt wird, der durch Multiplizieren eines Steuerzuwachses zur Zeit einer Normalsteuerung mit einem Faktor erhalten wird, wenn eine Steuerdifferenz während der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung gleich oder größer als ein voreingestellter Wert ist, und die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung unter Verwendung des Steuerzuwachses zur Zeit einer Normalsteuerung durchgeführt wird, wenn die Steuerdifferenz während der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung kleiner als der voreingestellte Wert ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine für die Betriebszeitensteuerung eines Einlassventils oder eines Auslassventils der Verbrennungsmaschine.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ändert eine Ventilzeitsteuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine einen Phasenwinkel einer Nockenwelle bezüglich einer Kurbelwelle einer Verbrennungsmaschine, wodurch Timings bzw. Zeitvorgaben für das Öffnen und Schließen eines Einlassventils oder Auslassventils verändert werden. Diese Ventilzeitsteuervorrichtung ist mit einem Kurbelwellensensor zur Ausgabe eines Kurbelwinkelsignals, wenn sich die Kurbelwelle an einer Referenzdrehposition befindet, und einem Nockenwinkelsensor zur Ausgabe eines Nockenwinkelsignals ausgestattet, wenn sich die Nockenwelle an einer Referenzdrehposition befindet. Die Ventilzeitsteuervorrichtung detektiert einen effektiven Phasenwinkel der Nockenwelle basierend auf Detektionssignalen von dem Kurbelwinkelsensor und dem Nockenwinkelsensor und führt eine Winkelrückkopplungssteuerung so durch, dass der effektive Phasenwinkel mit einem Zielphasenwinkel übereinstimmt, basierend auf einem Betriebszustand der Verbrennungsmaschine.
Ein variabler Nockenwellenphasenmechanismus, dem ein Hydraulikdruck zugeführt wird, der mittels eines Hydraulikdruck-Steuermagnetventil gesteuert wird, verändert den Phasenwinkel der Nockenwelle bezüglich der Kurbelwelle.
Das Hydraulikdruck-Steuermagnetventil, das als ein Einschaltmagnetventil gestaltet ist, steuert die relative Einschaltdauer der Spannung, die einem Elektromagneten zugeführt wird, um den Wert eines Stroms zu steuern, der da durchfließt, und führt selektiv einen Hydraulikdruck einer Vorschubkammer oder einer Verzögerungskammer des variablen Nockenwellenphasenmechanismus so zu, dass die Nockenwelle zu einer Vorschubseite oder einer Verzögerungsseite verschoben wird. Wenn die relative Einschaltdauer einen Halteeinschaltwert in der Umgebung eines Mittelwerts (median) annimmt, schließt das Hydraulikdruck-Steuermagnetventil gleichzeitig die Vorschubkammer und die Verzögerungskammer und steuert dessen Position an eine neutrale Position zum gleichzeitigen Abstellen der Zufuhr von Hydraulikdrücken zur Vorschubkammer und zur Verzögerungskammer, so dass der Phasenwinkel der Nockenwelle gehalten wird.
Um Veränderungen des Halteeinschaltwerts auszugleichen bzw. zu kompensieren, zum Halten des Hydraulikdruck-Steuermagnetventils in einer neutralen Position, die von einer Toleranz, einer altersbedingten Verschlechterung und dergleichen des Hydraulikdruck-Steuermagnetventils herrühren, ist es bekannt, den Halteeinschaltwert zu lernen oder dessen Lernwert in einem Backup-RAM zu speichern.
Es ist auch bekannt, einen festen Wert zu verwenden, der im Voraus in einem ROM als ein initialer Wert gespeichert wird, wenn der Halteeinschaltwert überhaupt nicht gelernt wird oder wenn der Lernwert verloren geht, beispielsweise durch Ausschalten einer Batterie (Trennen eines Batterieanschlusses).
Selbstverständlich kann allerdings, aufgrund einer bestimmten Änderungsbreite der Toleranz und der altersbedingten Verschlechterung, der feste Wert der Halteeinschaltung, der wie oben beschrieben festgelegt wird, nicht mit dem Lernwert zum Kompensieren einer Toleranz und einer altersbedingten Verschlechterung zusammenfallen. In dem Fall einer solchen Abweichung, weicht folglich, wenn der feste Wert des Halteeinschaltwerts als ein Initialwert verwendet wird, beispielsweise während die Batterie ausgeschaltet ist, die effektive Position des Hydraulikdruck-Steuermagnetventils in einem Haltezustand davon von der ursprünglich neutralen Position ab. Folglich verschlechtert sich auch die Steuerbarkeit der anschließenden Nockenphasensteuerung.
Im Besonderen in einem Fall, bei dem diese Abweichung auf der Vorschubseite auftritt und der Zielphasenwinkel auf der Vorschubseite festgelegt wird, wo der Betrag der Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil intrinsisch groß ist, ist es auch bekannt, dass der Betrag der Ventilüberlappung übermäßig groß wird, dass der Betrag der internen AGR (EGR) dadurch übermäßig groß wird, mit der Folge, dass eine Verschlechterung der Verbrennbarkeit verursacht werden kann.
Folglich legt diese Ventilzeitsteuervorrichtung den Lernwert der Halteeinschaltung als einen initialen Wert eines integralen Terms einer Rückkopplungssteuerung fest und begrenzt den Zielphasenwinkel in einem Fall, bei dem die Halteeinschaltung bzw. Haltebetriebsart (holding duty) noch nicht gelernt ist (vergleich beispielsweise JP 2001-234765 A ).
In dieser Ventilzeitsteuervorrichtung für die Verbrennungsmaschine fluktuiert allerdings die Halteeinschaltung aufgrund von Veränderungen des Widerstandswerts der Hydraulikdruck-Steuermagnetspule, die von Veränderungen der Öltemperatur oder Veränderungen der Batteriespannung herrühren. Folglich weicht der effektive Wert des Halteeinschaltwerts von dem Lernwert davon ab, wenn sich die Temperatur der Hydraulikdruck-Steuermagnetspule und die Batteriespannung beim Lernen der Halteeinschaltung entsprechend von der Temperatur und der Spannung beim Festlegen des Lernwerts der Halteeinschaltung unterscheiden, wie der Initialwert des Integralterms zum Anfang der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung.
In einem solchen Fall weicht die effektive Position des Hydraulikdruck-Steuermagnetventils in dem Haltezustand davon von der ursprünglich neutralen Position ab, wenn der Lernwert der Halteeinschaltung als der Initialwert des Integralterms zu Beginn einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung eingestellt ist, die dem Start der Verbrennungsmaschine folgt. Im Besonderen in einem Fall, bei dem diese Abweichung auf der Vorschubseite auftritt und der Zielphasenwinkel auf der Vorschubseite festgelegt bzw. eingestellt ist, wo der Grad der Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil intrinsisch groß ist, wird der Grad der Ventilüberlappung übermäßig groß. Folglich wird der Betrag der internen AGR (Betrag der Abgasrückführung) übermäßig groß, folglich wird eine Verschlechterung der Stabilität der Verbrennungsmaschine verursacht.
Der Zielphasenwinkel ist in dem Fall, bei dem der Wert der Halteeinschaltung noch nicht gelernt wurde, beschränkt, folglich besteht eine Beschränkung hinsichtlich der Steuerung auf der Vorschubseite. In einer Verbrennungsmaschine, die mit einer Ventilzeitsteuervorrichtung zum Verändern von Zeitvorgaben bzw. Timings zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils ausgestattet ist, wird die Zeit zum Schließen des Einlassventils vorzögert, wenn die Zeiten zum Öffnen/Schließen des Einlassventils zu sehr zur Verzögerungsseite beim Starten der Verbrennungsmaschine verschoben werden. Folglich strömt die Mischung, die in eine Verbrennungskammer eingesaugt wird, in ein Einlassrohr zurück.
Wenn die angesaugte Mischung in das Einlassrohr zu einer Zeit des Anlassens (cranking) zurückströmt, was mit einer sehr geringen Drehgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine verbunden ist, wird eine Verringerung des effektiven Kompressionsverhältnisses verursacht, so dass es schwierig wird die Verbrennungsmaschine zu starten. Im Besonderen besteht ein Problem darin, dass die Mischung nicht ausreichend komprimiert wird, trotz Anlassens, und folglich wird eine weitere Verschlechterung der Stabilität verursacht, wenn die Verbrennungsmaschine eine geringe Temperatur aufweist, d. h., wenn die Mischung ein kleines Volumen aufweist.
Des Weiteren offenbart die DE 102 44 540 A1 ein Verfahren zum Regeln der Position eines Nockenwellenstellers, bei dem die Istposition eines Nockenwellenstellers einer Brennkraftmaschine über einen hydraulischen Nockenwellensteller erzeugt wird, wozu in einer Recheneinheit ein Sollwert für die Position des Nockenwellenstellers ermittelt und die Istposition durch einen Regler im Sinne des Erzeugens des Sollwertes geregelt wird, wobei die Regelung über einen PID-Regler vorgenommen wird.
Die DE 40 15 293 A1 offenbart ein System zur Regelung eines Betriebsparameters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem die Änderungsgeschwindigkeit des zu regelnden Betriebsparameters auf einen vorgegebenen Wert steuerbar ist, wenn wenigstens die Änderungsgeschwindigkeit des zu regelnden Parameters einen vorgegebenen Schwellwert erreicht bzw. überschritten hat, wobei die Steuerung der Änderungsgeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Wert dabei insbesondere in Art eines Zeitpunktreglers durch Umkehrung der Integrationsrichtung des integralen Anteils und/oder durch Vorzeichenänderung des Verstärkungsfaktors des proportionalen Anteils des Reglers erfolgt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine bereitzustellen, die gegen übermäßig langes Überlappen der Öffnungszeiten eines Einlass- und eines Auslassventils vorbeugt bzw. zumindest unerwünschte Überlappungszeiten reduziert, und die erlaubt, eine Neutralposition eines Hydraulikdruckmittel-Steuermagnetventils schnell und gleichmäßig zu erreichen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine bereitgestellt, die einen variablen bzw. veränderlichen Mechanismus hydraulisch antreibt, zum kontinuierlichen Bewirken, dass eine Drehphase einer Nockenwelle bezüglich einer Kurbelwelle der Verbrennungsmaschine variabel ist, mittels eines Hydraulikdruck-Steuermagnetventils, um Zeitvorgaben zum Öffnen oder zum Schließen wenigstens eines Einlassventils oder eines Auslassventils zu verändern, wobei die Steuervorrichtung enthält: einen Kurbelwinkelsensor zum Detektieren einer Referenzdrehposition der Kurbelwelle; einen Nockenwinkelsensor zum Detektieren einer Referenzdrehposition der Nockenwelle; eine Einheit zum Detektieren eines effektiven Phasenwinkels der Nockenwelle basierend auf Detektionssignalen von dem Kurbelwellensensor und dem Nockenwellensensor; eine Einheit zum Detektieren eines Betriebszustands der Verbrennungsmaschine; eine Einheit zum Festlegen eines Zielphasenwinkels der Nockenwelle in Abhängigkeit eines Betriebszustands, der von der Betriebszustandsdetektionseinheit detektiert wird; und eine Einheit zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung, so dass der effektive Phasenwinkel mit dem Zielphasenwinkel übereinstimmt, um einen Betätigungsbetrag für das Hydraulikdruck-Steuermagnetventil zu berechnen, bei der: die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung das erste Mal begonnen wird, nach einem Neustart des Motors, mit einem Initialwert eines Integralterms, der unter Verwendung einer Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms eingestellt wird, der mit einer Kühlmitteltemperatur voreingestellt ist, die durch das Mittel zum Detektieren eines Betriebszustands als der Betriebszustand erfasst wird; wobei die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung unter Verwendung eines Steuerzuwachses durchgeführt wird, der durch Multiplizieren eines Steuerzuwachses zu einer Zeit einer Normalsteuerung mit einem Faktor erhalten wird, wenn eine Steuerdifferenz gleich oder größer als ein voreingestellter Wert ist; und wobei die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung unter Verwendung des Steuerzuwachses zu einer Zeit einer Normalsteuerung durchgeführt wird, wenn die Steuerdifferenz während einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung kleiner als der voreingestellte Wert ist.
Die Wirkungen der Steuervorrichtung für die Verbrennungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen darin, dass der berechnete Wert des Integralterms, der dem Halten des Hydraulikdruck-Steuermagnetventils in der neutralen Position entspricht, schnell und gleichmäßig erreicht werden kann, dass ein übermäßiges Überschreiten des effektiven Phasenwinkels zur Zeit der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung verhindert werden kann und dass der Betrag der Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil nicht übermäßig groß wird und folglich eine stabile Verbrennbarkeit sichergestellt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den begleitenden Zeichnungen:
1 ist eine schematische Strukturdarstellung einer Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einer Phasenwinkeländerungsgeschwindigkeit eines Phasenwinkelsteueraktuators und eine Position eines Spulenkörpers zeigt;
3 ist eine Blockdarstellung bzw. ein Blockdiagramm, das konzeptuell Funktionen zeigt, die in einem Mikrocomputer gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur einer Nockenwinkel-Signalunterbrechungsverarbeitung zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur einer Kurbelwellen-Signalunterbrechungsverarbeitung zeigt;
6 ist eine Darstellung, die aus Zeitablaufdiagrammen eines Kurbelwinkelsignals, eines Nockenwinkelsignals zu einer Zeit der maximalen Verzögerung und eines Nockenwinkelsignals zu einer Zeit des Vorschubs zusammengesetzt ist;
7 ist ein Blockdiagramm einer PID-Steuerung in einer Phasenwinkel F/B-Steuerung;
8 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Kurbelwinkelsignalperiode und Normalisierungskoeffizienten Ci und Cd zeigt;
9 sind Zeitablaufdiagramme zu einer Zeit einer Phasenwinkel F/B-Steuerung;
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Prozedur einer Verarbeitung zum Festlegen eines Initialwerts eines Integralterms der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist ein Flussdiagramm einer KI_MUL Einstellungsverarbeitung der vorliegenden Erfindung;
12 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Initialwert des Integralterms und der Temperatur zeigt;
13 sind Zeitablaufdiagramme einer Phasenwinkelantwort zu der Zeit, wenn der Initialwert des Integralterms auf 0 eingestellt ist;
14 sind Zeitablaufdiagramme einer Phasenwinkelantwort zu der Zeit, wenn der Initialwert des Integralterms, der unter Verwendung einer Formel berechnet wird, die gemäß einer Toleranzspezifikation eines unteren Grenzwerts voreingestellt ist, um den Initialwert des Integralterms zu berechnen, eingestellt wird; und
15 sind Zeitablaufdiagramme einer Phasenwinkelantwort zu der Zeit, wenn der Initialwert des Integralterms, der unter Verwendung der Formel berechnet wird, die gemäß der Toleranzspezifikation eines unteren Grenzwerts voreingestellt ist, um den Initialwert des Integralterms zu berechnen, eingestellt wird und ein integraler Zuwachs, der durch Multiplizieren eines Steuerzuwachses zu einer Zeit einer Normalsteuerung erhalten wird, verwendet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine schematische Strukturdarstellung einer Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In einer Verbrennungsmaschine 1 der vorliegenden Erfindung wird, wie es in 1 gezeigt ist, eine Antriebskraft von einer Kurbelwelle 11 einer Verbrennungsmaschine 1 zu einem Paar von Zeitrollen 13 und 14 mittels eines Zeitriemens 12 übertragen. Ein Paar von Nockenwellen 15 und 16 sind jeweils als angetriebene Wellen durch das Paar von Zeitrollen 13 und 14 angeordnet, die synchron mit der Kurbelwelle 11 drehbar angetrieben werden. Ein Einlassventil (nicht gezeigt) und eine Auslassventil (nicht gezeigt) werden angetrieben, um über die Nockenwelle 15 und 16 geöffnet/geschlossen zu werden. Das Einlassventil und das Auslassventil werden folglich angetrieben, um synchron mit der Drehung der Kurbelwelle 11 und einer vertikalen Bewegungen eines Kolbens (nicht gezeigt) geöffnet/geschlossen zu werden. D. h. das Einlassventil und das Auslassventil werden bei vorbestimmten Öffnungs-/Schließzeiten bzw. Timings synchron mit einer Reihe von vier Takten (strokes) in der Verbrennungsmaschine 1 angetrieben, d. h. einem Ansaugtakt, einem Kompressionstakt, einem Explosions(Ausdehnungs)takt und einem Auslasstakt.
Ein Kurbelwinkelsensor 17 und ein Nockenwinkelsensor 18 sind entsprechend auf der Kurbelwelle 11 und der Nockenwelle 15 angeordnet. Eine Kurbelwinkelsignal-SGT-Ausgabe von dem Kurbelwinkelsensor 17 und eine Nockenwinkelsignal-SGC-Ausgabe von dem Nockenwinkelsensor 18 werden einer elektronischen Steuereinheit 2 (im Folgenden als „ECU” bezeichnet) eingegeben.
Vorausgesetzt, dass die Anzahl von Impulsen des Kurbelwinkelsignals SGT von dem Kurbelwinkelsensor 17 N ist, während sich die Kurbelwelle 11 um 360° dreht, ist die Anzahl der Impulse des Nockenwinkelsignals SGC von dem Nockenwinkelsensor 18 2 N, während sich die Nockenwelle 15 um 360° dreht.
Vorausgesetzt, dass VTmax°CA (Kurbelwinkel) einen Maximalwert eines Zeitumwandlungswinkels der Nockenwelle 15 bezeichnet, wird die Anzahl N der Impulse gleich oder kleiner als (360/VTmax) eingestellt. Folglich kann das Kurbelwinkelsignal SGT von dem Kurbelwinkelsensor 17 und das Nockenwinkelsignal SGC von dem Nockenwinkelsensor 18 für die Berechnung eines effektiven Phasenwinkels VTa verwendet werden.
Die ECU 2 ist mit einem bekannten Mikrocomputer 21 ausgestattet. Die ECU 2 gibt ein DUTY-Antriebssignal als einen Betätigungsbetrag Dout, der mittels einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerungs-(im Folgenden als eine „Phasenwinkel F/B-Steuerung” bezeichnet)-Berechnung berechnet wird, an eine Linearmagnetspule 31 eines Hydraulikdruck-Steuermagnetventils (auch als Ölsteuerventil bezeichnet und im Folgenden als „OCV” bezeichnet) 3 als einen Phasenwinkelsteueraktuator aus, mittels eines Antriebsschaltkreises 24, so dass der effektive Phasenwinkel VTa der Nockenwelle 15 oder 16 bezüglich der Kurbelwelle 11, der basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Nockenwinkelsignal SGC detektiert wird, mit einem Zielphasenwinkel VTt, der basierend auf einem Betriebszustand der Verbrennungsmaschine 1 festgelegt wird, zusammenfällt.
In dem OCV 3 wird ein Stromwert einer Linearmagnetspule 31 mittels des DUTY-Antriebssignals von der ECU 2 gesteuert, folglich wird ein Spulenkörper 32 an einer Position positioniert, die ein Gleichgewicht mit einer Drängkraft einer Feder 33 sicherstellt. In Abhängigkeit der Position des Spulenkörpers 32 kommuniziert ein Zuführöldurchgang 42 mit einem Zuführöldurchgang 45 auf einer Verzögerungsseite oder ein Zuführöldurchgang 46 auf einer Vorschubseite. Eine Pumpe 41 füllt (force-feeds) Öl in einem Öltank 44 anschließend einem Ventilzeitsteuermechanismus 50 (ein schraffierter Bereich in 1) zu, der an einem der Nockenwellen 15 vorgesehen ist.
Aufgrund der Einstellung des Betrags des Öls, das diesem Ventilzeitsteuermechanismus 50 zugeführt wird, ist die Nockenwelle 15 bezüglich der Zeitrolle 13 drehbar, d. h. der Nockenwelle 11 mit einem vorbestimmten Phasenunterschied. Folglich kann die Nockenwelle 15 auf den Zielphasenwinkel eingestellt werden. Das Öl, das von dem Ventilzeitsteuermechanismus 50 fließt, wird veranlasst in den Öltank 44 durch einen Ablauföldurchgang 43 zurückzuströmen.
2 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Position eines Spulenkörpers 32 (im Folgenden als „Spulenkörperposition” bezeichnet) in dem OCV 3 und einer Änderungsgeschwindigkeit des effektiven Phasenwinkels VTa (im Folgenden als „effektive Phasenwinkeländerungsgeschwindigkeit” bezeichnet) zeigt.
Bezugnehmend auf das charakteristische Diagramm von 2 entspricht ein Bereich, wo die effektive Phasenwinkeländerungsgeschwindigkeit positiv ist, einem Vorschubseitenbereich, und ein Bereich, wo die effektive Phasenwinkeländerungsgeschwindigkeit negativ ist, einem Verzögerungsseitenbereich. Die Spulenkörperposition, die auf der Abszisse des charakteristischen Diagramms dargestellt ist, ist zu einem linearen Magnetstrom proportional. Wenn die Spulenkörperposition die Position einer Flussrate 0 von 2 ist (eine Position, bei der die Flussratenausgabe von dem OCV 3 0 ist), kommuniziert der Zuführöldurchgang 42 weder mit dem Zuführöldurchgang 45 auf der Verzögerungsseiten noch mit dem Zuführöldurchgang 46 auf der Vorschubseite. Bei dieser Spulenkörperposition (die mit der neutralen Position übereinstimmt) verändert sich der effektive Phasenwinkel VTa nicht. Das Verhältnis zwischen der Position der Flussrate 0 und dem Wert des Linearmagnetstroms unterscheidet sich in Abhängigkeit eines individuellen Unterschieds des OCV 3, einer Verschlechterung der Haltbarkeit davon, einem Unterschied in der Betriebsumgebung davon (Öltemperatur, Motordrehgeschwindigkeit und dergleichen) und dergleichen.
Folglich, wenn in der JP 2001-234765 A der Antriebs-DUTY-Wert zur Zeit, wenn die Phasenwinkel F/B-Steuerung durchgeführt wird, um den Spulenkörper 32 zum Zustand der Flussrate 0 zu steuern, wird eine Position als der Halte-DUTY-Wert gelernt und als Initialwert eines Integralterms zu Beginn der Phasenwinkel F/B-Steuerung festgelegt bzw. eingestellt.
Als nächstes wird der Mikrocomputer 21 beschrieben. Der Mikrocomputer 21 ist aus einer zentralen Verarbeitungseinheit (nicht gezeigt) (im Folgenden als „CPU” bezeichnet) zum Durchführen verschiedener Berechnungen und Entscheidungen, einem ROM (nicht gezeigt), in dem vorbestimmte Steuerprogramme und dergleichen im Voraus gespeichert werden, einem RAM (nicht gezeigt) zum vorübergehenden Speichern eines Berechnungsresultats aus der CPU und dergleichen, ein A/D-Wandler (nicht gezeigt) zum Wandeln einer Analogspannung in einen Digitalwert, einem Zähler (nicht gezeigt) zum Messen der Periode eines Eingabesignals und dergleichen, einem Zeitnehmer (nicht gezeigt) zum Messen der Betriebszeit eines Ausgabesignals und dergleichen, einen Ausgabeanschluss (nicht gezeigt), der als eine Ausgabeschnittstelle dient und einem gemeinsamen Bus (nicht gezeigt) zum Verbinden entsprechender Blöcke zusammengesetzt.
Signale von einer Betriebszustandsdetektionseinheit zum Detektieren von Größen, die einen Betriebszustand der Verbrennungsmaschine 1 kennzeichnen, d. h. einer Luftmenge, eines Drosselöffnungsgrads, einer Batteriespannung, einer Kühlmitteltemperatur und einer Öltemperatur, werden in den Mikrocomputer 21 eingegeben.
3 ist ein funktionales Blockdiagramm, das konzeptuell die Basiskonfiguration von Verarbeitungen, die in dem Mikrocomputer 21 durchgeführt werden, hinsichtlich der Ventilzeitsteuerung der Verbrennungsmaschine 1 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses funktionale Blockdiagramm stellt die Funktionen der Betriebsprogramme in dem Mikrocomputer 21 dar. 4 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur einer Unterbrechungsverarbeitung des Nockenwinkelsignals SGC zeigt. 5 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur einer Unterbrechungsverarbeitung eines Kurbelwinkelsignals SGT zeigt.
Wenn das Nockenwinkelsignal SGC zur ECU 2 von dem Nockenwinkelsensor 18 eingegeben wird, gestaltet ein Wellenformgebungsschaltkreis 23 der ECU 2 die Wellenform des Nockenwinkelsignals SGC und gibt ein Unterbrechungsbefehlssignal INI2 aus. Das Unterbrechungsbefehlssignal INI2 wird in den Mikrocomputer 21 eingegeben.
Wie es in dem Flussdiagramm von 4 gezeigt ist, liest zu jeder Zeit, wenn das Unterbrechungsbefehlssignal INI2 eine Unterbrechung veranlasst, der Mikrocomputer 21 einen Zählerwert SGCNT des Zählers (nicht gezeigt) aus und speichert den gelesenen Zählerwert SGCNT in dem RAM (nicht gezeigt) als einen aktuellen Zählerwert SGCCNT(n) in Schritt S21. Es sollte bemerkt werden, dass (n) von SGCCNT(n) kennzeichnet, dass dieser Wert gelesen wird, wenn aktuelle Nockenwinkelsignal SGC eingegeben wird. Der Wert, der gelesen wird, wenn das letzte Nockenwinkelsignal SGC eingegeben wird, wird mit SGCCNT(n – 1) bezeichnet.
Wenn das Kurbelwinkelsignal SGT in die ECU 2 von dem Kurbelwinkelsensor 17 eingegeben wird, gestaltet der Wellenformgebungsschaltkreis 22 der ECU 2 die Wellenform des Kurbelwinkelsignals SGT und gibt ein Unterbrechungsbefehlsignal INI1 aus. Dieses Unterbrechungsbefehlsignal INI1 wird in den Mikrocomputer 21 eingegeben.
Wie es in dem Flussdiagramm von 5 gezeigt ist, liest zu jeder Zeit, wenn das Unterbrechungsbefehlssignal INI1 eine Unterbrechung veranlasst, der Mikrocomputer 21 aus dem RAM einen Zählerwert SGTCNT(n), der zur Zeit der Eingabe des letzten Kurbelwinkelsignals SGT gelesen und gespeichert wird, speichert den gelesenen Wert in dem RAM als ein Zählerwert SGTCNT(n – 1), liest den Zählerwert SGTCNT des Zählers, der zur Zeit der Eingabe des aktuellen Kurbelwinkelsignals SGT gelesen wird, und speichert den gelesenen Wert in dem RAM als den aktuellen Zählerwert SGTCNT(n), in Schritt S41.
Anschließend berechnet in Schritt S42 der Mikrocomputer 21 eine Periode Tsgt {SGTCNT(n) – SGTCNT(n – 1)} des Kurbelwinkelsignals SGT von einer Differenz zwischen einem Zählerwert SGTCNT(n – 1), der zur Zeit der Eingabe des letzten Kurbelwinkelsignals SGT gelesen wird, der in dem RAM gespeichert ist, abermals aus dem RAM gelesen wird und als der letzte Zählerwert gespeichert wird, und den Zählerwert SGTCNT(n) des Zählers zur Zeit der Eingabe des aktuellen Kurbelwinkelsignals SGT und berechnet ferner eine Drehgeschwindigkeit NE der Verbrennungsmaschine 1 basierend auf der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt.
Anschließend liest in Schritt S43 der Mikrocomputer 21 aus dem RAM den aktuellen Zählerwert SGCCNT(n) zur Zeit der Eingabe des Nockenwinkelsignals SGC, berechnet eine Phasendifferenzzeit ΔTd (eine Phasendifferenzzeit zur Zeit der maximalen Verzögerung) oder eine Phasendifferenzzeit ΔTa (eine Phasendifferenzzeit zur Zeit eines Vorschubs) aus einer Differenz zwischen dem gelesenen Wert und dem aktuellen Zählerwert SGTCNT(n) zur Zeit der Eingabe des aktuellen Kurbelwinkelsignals SGT und berechnet den effektiven Phasenwinkel VTa basierend auf der Periode Tsgt des Kurbelwinkelsignals SGT und einem Referenzkurbelwinkel (180°CA). Details eines Verfahrens dieser Berechnung werden später beschrieben.
Anschließend setzt in Schritt S44 der Mikrocomputer 21 ein Luftmengensignal 25, ein Drosselöffnungsgradsignal 26, ein Batteriespannungssignal 27, ein Kühlmitteltemperatursignal 34 und dergleichen Verarbeitungen, wie beispielsweise Entfernen von Geräuschkomponenten, Verstärkung und dergleichen, mittels eines Eingabe I/F-Schaltkreises aus, gibt die Signale einem A/D-Wandler ein, um die Signale entsprechend in digitale Daten umzuwandeln und stellt den Zielphasenwinkel VTt basierend auf der Luftmenge, der Drehgeschwindigkeit NE der Verbrennungsmaschine 1 und dergleichen mittels einer Zielphasenwinkel-Einstelleinheit 30 ein.
Anschließend berechnet in Schritt S45 der Mikrocomputer 21 den Initialwert des Integralterms zu Beginn einer Phasenwinkel F/B-Steuerung beim Starten des Motors und stellt diesen ein, basierend auf einem Kühlmitteltemperatursignal TWT, gemäß einer Berechnungsformel. Details der Verarbeitung des Einstellens des Initialwerts des Integralterms werden später beschrieben (10).
Anschließend berechnet in Schritt S46 der Mikrocomputer 21 einen Steuerkorrekturbetrag Dpid mittels einer Phasenwinkel F/B-Steuerberechnung als PID-Steuerberechnung mittels einer Phasenwinkel F/B-Steuereinheit 29, so dass der effektive Phasenwinkel VTa, der von einer Effektivphasenwinkel-Detektionseinheit 28 detektiert wird, basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Nockenwinkelsignal SGC mit dem Zielphasenwinkel VTt übereinstimmt bzw. zusammenfällt, der durch die Zielphasenwinkel-Einstelleinheit 30 eingestellt wird, basierend auf Daten der Luftmenge, der Drehgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine 1 und dergleichen.
Anschließend korrigiert in Schritt S47 der Mikrocomputer 21 den Steuerkorrekturbetrag Dpid, der durch eine Phasenwinkel F/B-Steuerberechnung berechnet wird, unter Verwendung eines Batteriespannungskorrekturkoeffizienten KVB, der als ein Verhältnis zwischen einer vorbestimmten Referenzspannung und einer Batteriespannung erhalten wird, wodurch der Betätigungsbetrag Dout (der Betriebs-DUTY-Wert) berechnet wird.
Anschließend legt in Schritt S48 der Mikrocomputer 21 den berechneten Betätigungsbetrag Dout (der Betriebs-DUTY-Wert) in einen Impulsbreiten-Modulationszeitgeber (nicht gezeigt) (im Folgenden als „PWM-Zeitgeber” bezeichnet) fest.
Folglich gibt der Mikrocomputer 21 ein PWM-Betriebssignal aus, das von dem PWM-Zeitgeber in Intervallen einer vorbestimmten PWM-Betriebsperiode, die im Voraus festgelegt bzw. eingestellt wird, zu der OCV-Linearmagnetspule 31 mittels des Betriebsschaltkreises 24 ausgegeben wird.
6 ist aus Ablaufdiagrammen gebildet die, eine Beziehung zwischen dem Kurbelwinkelsignal SGT, einem Nockenwinkelsignal SGCd zu der Zeit einer maximalen Verzögerung und ein Nockenwinkelsignal SGCa zu der Zeit eines Vorschubs zeigen. 6 stellt eine Phasenbeziehung zwischen dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Nockenwinkelsignalen SGCd und SGCa und ein Verfahren des Durchführens der Verarbeitung der Berechnung des effektiven Phasenwinkels VTa dar.
Ein Verfahren der Detektion des effektiven Phasenwinkels VTa mittels der Effektivphasenwinkel-Detektionseinheit 28 basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Nockenwinkelsignal SGC unter der Annahme, dass ein Phasenwinkel der Nockenwelle 15 relativ zur Kurbelwelle 11 ein effektiver Phasenwinkel ist, wird mit Bezug auf 6 beschrieben.
Der Mikrocomputer 21 misst die Periode Tsgt {= SGTCNT(n) – SGTCNT(n – 1)} des Kurbelwinkelsignals SGT und misst die Phasendifferenzzeit ΔTa {= SGTCNT(n) – SGCCNT(n)} des Nockenwinkelsignals SGCa zur Zeit eines Vorschubs zum Kurbelwinkelsignal SGT.
Ferner berechnet der Mikrocomputer 21 eine am stärksten verzögerte Ventilzeitvorgabe VTd basierend auf der Phasendifferenzzeit ΔTd {= SCTCNT(n) – SGCCNT(n)}, die in einem Fall gemessen wird, in dem die Ventilzeitvorgabe sich einem am meisten verzögerten Zustand befindet und die Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt gemäß einer Formel (1), und speichert die am meisten zurückgezogene Ventilzeitvorgabe VTd in dem RAM in dem Mikrocomputer 21. Es sollte bemerkt werden, dass 180(°CA) ein Referenzkurbelwinkel ist, bei dem das Kurbelwinkelsignal SGT in einer Vierzylinder-Verbrennungsmaschine erzeugt wird. VTd = (ΔTd/Tsgt) × 180(°CA) (1)
Der Mikrocomputer 21 berechnet den effektiven Phasenwinkel VTa basierend auf der Phasendifferenzzeit ΔTa zur Zeit eines Vorschubs, der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt und der am meisten verzögerte Ventilzeitvorgabe VTd gemäß einer Formel (2). VTa = (ΔTa/Tsgt) × 180(°CA) – VTd (2)
7 ist ein Blockdiagramm einer PID-Steuerung in einem Fall, in dem die Phasenwinkel F/B-Steuereinheit 29 der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Phasenwinkel F/B-Steuerung synchron mit dem Kurbelwinkelsignal SGT durchführt, und durch die PID-Steuerberechnung wird das Kurbelwinkelsignal SGT zu jeder Zeit eingegeben. Bezugnehmend auf das Blockdiagramm der PID-Steuerung, das in 7 gezeigt ist, stellt jeder Steuerblock von 1/Z ein bekanntes Halteglied mit einer Musterverzögerung dar.
Beim Starten einer Phasenwinkel F/B-Steuerung berechnet die Phasenwinkel F/B-Steuereinheit 29 einen Initialwert (XI_ini) eines Integralterms einer PID-Steuerung und stellt diesen ein, gemäß einer Berechnungsformel, die aus Daten der Temperatur des Kühlmittels (TWT), eines Temperaturkoeffizientens (KTEMP) und einem Versetzungswert bzw. Offsetwert (XIOFST) aufgebaut ist.
Als nächstes wird eine PID-Steuerberechnungsverarbeitung beschrieben.
Um den effektiven Phasenwinkel VTa, der gemäß der Formel (2) basierend auf dem Kurbelwinkelsignal SGT und dem Nockenwinkelsignal SGC detektiert wird, zu veranlassen, dem Zielphasenwinkel VTt zu folgen, der gemäß des Betriebszustands der Verbrennungsmaschine 1 eingestellt ist, wird zunächst eine Phasenwinkeldifferenz EP zwischen dem Zielphasenwinkel VTt und dem effektiven Phasenwinkel VTa gemäß einer Formel (3) erhalten. EP = VTt – VTa (3)
Eine Änderungsgeschwindigkeit des effektiven Phasenwinkels VTa (im Folgenden als ”die Effektivphasenwinkel-Änderungsgeschwindigkeit” bezeichnet) DVTa wird von einem effektiven Phasenwinkel VTa(n), der zur Zeitvorgabe bzw. zum Timing des aktuellen Kurbelwinkelsignals SGT(n) detektiert wird, und einem effektiven Phasenwinkel VTa(n – 1) erhalten, der zur Zeitvorgabe bzw. zum Timing des letzten Kurbelwinkelsignals SGT(n – 1) detektiert wurde, gemäß einer Formel (4). Es sollte bemerkt werden, dass in der Formel (4) das (n) die Zeitvorgabe bezeichnet, wenn der aktuelle effektive Phasenwinkel VTa detektiert wird und das (n – 1) die Zeitvorgabe bezeichnet, wenn der letzte effektive Phasenwinkel VTa detektiert wurde. DVTa = VTa(n) – VTa(n – 1) (4)
Der Steuerkorrekturbetrag Dpid wird basierend auf der Phasenwinkeldifferenz EP und der Geschwindigkeit DVTa der Änderung des effektiven Phasenwinkels berechnet, gemäß einer Formel (5) der PID-Steuerberechnung. Es sollte bemerkt werden, dass in der Formel (5) XP einen berechneten Wert eines Proportionalterms bezeichnet, XI einen berechneten Wert eines Integralterms bezeichnet und XD einen berechneten Wert eines Differentialterms bezeichnet. Dpid = XP + XI – XD (5)
Der berechnete Wert XP des Proportionalterms wird basierend auf der Phasenwinkeldifferenz EP und einem proportionalen Zuwachs Kp gemäß einer Formel (6) berechnet. XP = Kp × EP (6)
Wie es durch eine Formel (7) ausgedrückt wird, wird ein aktueller berechneter Wert XI(n) des Integralterms durch Addieren eines aktuell hinzugefügten Werts erhalten, der als ein Produkt eines Werts berechnet wird, der durch Subtrahieren des berechneten Werts XD des Differentialterms von dem berechneten Wert XP des Proportionalterms, einem ersten Normalisierungskoeffizienten Ci, einem Integralzuwachs Ki und einem Integralzuwachsmultiplikationskoeffizienten KI_MUL zu einem letzten berechneten Wert XI(n – 1) des Integralterms erhalten wird. Der erste Normalisierungskoeffizient Ci und der Integralzuwachsmultiplikationskoeffizient KI_MUL werden später im Detail beschrieben. XI(n) = (XP – XD) × Ci × Ki × KI_MUL + XI(n – 1) (7)
Der Initialwert XI_ini des Integralterms beim Starten der Phasenwinkel F/B-Steuerung wird basierend auf einer Kühlmitteltemperatur KWT, wobei der Temperaturkoeffizient KTEMP im Voraus eingestellt wird, und dem Offset-Wert bzw. Versetzungswert XIOFST gemäß einer Formel (8) berechnet und als der letzte berechnete Wert XI(n – 1) des Integralterms festgelegt. XI_ini = KWT × KTEMP + XIOFST (8)
Wie es durch eine Formel (9) ausgedrückt wird, ist der berechnet Wert XD des Differentialterms ein Produkt der Effektivphasenwinkel-Änderungsgeschwindigkeit DVTa des zweiten Normalisierungskoeffizienten Cd und eines Differentialzuwachses Kd. Der zweite Normalisierungskoeffizient Cd wird später im Detail beschrieben. XD = DVTa × Cd × Kd (9)
Der erste Normalisierungskoeffizient Ci in der Formel (7) zum Berechnen des Integralterms wird basierend auf der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt und einer vorbestimmten Referenzperiode Tbase (beispielsweise 15 Millisekunden) gemäß einer Formel (10) erhalten. Ci = Tsgt/Tbase (10)
8 zeigt eine Beziehung zwischen dem ersten Normalisierungskoeffizienten Ci, der gemäß der Formel (10) erhalten wird, und der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt. Der erste Normalisierungskoeffizient Ci ändert sich ferner proportional zur Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt. Folglich, selbst wenn die Phasenwinkeldifferenz EP konstant bleibt, ändert sich die Berechnungsperiode der Phasenwinkel F/B-Steuerung aufgrund einer Änderung der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt, wobei der Korrekturbetrag des Betätigungsbetrags des Integralterms durch den ersten Normalisierungskoeffizienten Ci stabil gehalten werden kann, folglich wird der Korrekturbetrag durch den Integralterm nicht übermäßig oder fehlerhaft, als Resultat der Änderung der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt. Folglich kann der Betrag des Überschreitens oder Unterschreitens unterdrückt werden, während die Ansprechbarkeit bzw. Empfindlichkeit des effektiven Phasenwinkels sichergestellt wird, und die Phasenwinkel F/B-Steuerung kann in synchron mit dem Kurbelwinkelsignal SGT durchgeführt werden.
Der zweite Normalisierungskoeffizient Cd in der Formel (9) zum Berechnen des Differentialterms wird basierend auf der vorbestimmten Referenzperiode Tbase und der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt gemäß einer Formel (11) erhalten. Cd = Tbase/Tsgt (11)
8 zeigt eine Beziehung zwischen einem zweiten Normalisierungskoeffizienten Cd, der gemäß der Formel (11) erhalten wird und der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt. Der zweite Normalisierungskoeffizient Cd ändert sich ferner umgekehrt proportional zur Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt. Folglich, selbst wenn die Effektivphasenwinkel-Änderungsgeschwindigkeit DVTa konstant bleibt, ändert sich die Berechnungsperiode der Phasenwinkel F/B-Steuerung aufgrund einer Änderung der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt, und der detektierte Wert der effektiven Phasenwinkeländerungsgeschwindigkeit DVTa ändert sich, wobei der Korrekturbetrag des Betätigungsbetrags durch den Differentialterm durch den zweiten Normalisierungskoeffizienten CD stabil gehalten werden kann, folglich wird der Korrekturbetrag durch den Differentialterm nicht übermäßig oder fehlerhaft, als Folge der Änderung in der Kurbelwinkelsignalperiode Tsgt. Folglich kann der Betrag des Überschreitens oder Unterschreitens unterdrückt werden, während das Antwortverhalten des effektiven Phasenwinkels sichergestellt wird, und die Phasenwinkel F/B-Steuerung kann synchron mit dem Kurbelwinkelsignal SGT durchgeführt werden.
Anschließend wird der Steuerkorrekturbetrag Dpid, der durch die PID-Steuerberechnung berechnet wird, unter Verwendung eines Batteriespannungskorrekturkoeffizienten KVB (= die vorbestimmte Referenzspannung/VB) gemäß einer Formel (12) korrigiert, um den Einfluss von Fluktuationen in einer Batteriespannung VB auszuschließen, und der Betätigungsbetrag Dout wird berechnet und an die OCV-Linearmagnetspule 31 mittels des Betriebsschaltkreises 24 ausgegeben. Dout = Dpid × KVB (12)
9 sind Zeitabläufe von entsprechenden berechneten Größen zu der Zeit, wenn der Zielphasenwinkel VTt Schrittweise geändert wird, und die Phasenwinkel F/B-Steuerung wird mittels einer PID-Steuerberechnung durchgeführt. Bezugnehmend auf die 9, wenn der Zielphasenwinkel VTt schrittweise auf einen bestimmten Wert geändert wird, wie es in 9A gezeigt ist, ist die Antwortbetriebswellenform des effektiven Phasenwinkels VTa in 9B gezeigt, die Steuerdifferenz EP des Phasenwinkels, der durch eine PID-Steuerberechnung berechnet wird, in 9C gezeigt, der berechnete Wert XP der Proportionalterms in 9D gezeigt, der berechnete Wert XD des Differentialterms in 9E gezeigt, der berechnete Wert XI des Integralterms in 9F gezeigt und der Betätigungsbetrag Dout in 9G gezeigt.
Es ist offensichtlich, dass die Steuerung auf die folgende Weise durchgeführt wird. Wenn der Zielphasenwinkel VTt stufenweise geändert wird, korrigiert der berechnete Wert XP des Proportionalterms, der zur Steuerdifferenz EP in dem Phasenwinkel proportional ist, den Betätigungsbetrag Dout in einer ansteigenden Richtung. Wenn der effektive Phasenwinkel VTa beginnt sich zu bewegen, korrigiert der berechnete Wert XD des Differentialterms, welcher der Effektivphasenwinkel-Änderungsgeschwindigkeit DVTa entspricht, den Betätigungsbetrag Dout in einer abnehmenden Richtung. Der berechnete Wert XI des Integralterms, der durch Integrieren einer Differenz zwischen dem berechneten Wert XP des Proportionalterms und dem berechneten Wert XD des Differentialterms erhalten wird, vergrößert oder verringert den Betätigungsbetrag Dout. Folglich, während der Betrag des Überschreitens des effektiven Phasenwinkels VTa unterdrückt wird, wird die Position des Spulenkörpers 32 des OCV 3 an der Position der Flussrate 0 gehalten, wenn der effektive Phasenwinkel VTa zum Zielphasenwinkel VTt konvergiert.
10 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur der Verarbeitung des Einstellens des Initialwerts des Integralterms beim Beginn der Phasenwinkel F/B-Steuerung zeigt.
In Schritt S60 wird bestimmt, ob oder ob nicht ein Kühlmitteltemperatursensor (nicht gezeigt) außer Betrieb ist. Wenn sich der Kühlmitteltemperatursensor außer Betrieb befindet, wird ein Übergang zu Schritt S61 durchgeführt. Wenn sich der Kühlmitteltemperatursensor nicht außer Betrieb befindet, wird ein Übergang zu Schritt S62 durchgeführt.
In Schritt S61 wird ein vorbestimmter Wert (beispielsweise 40°C) als die Kühlmitteltemperaturdaten TWT eingestellt und ein Übergang zu Schritt S62 wird durchgeführt.
In Schritt S62 wird die Kühlmitteltemperatur, die von dem Kühlmitteltemperatursensor detektiert wird, als die Kühlmitteltemperaturdaten TWT eingestellt bzw. festgelegt und ein Übergang zu Schritt S63 wird durchgeführt.
In Schritt S63 wird bestimmt, ob oder ob nicht eine PID-Steuerberechnung der Phasenwinkel F/B-Steuerung begonnen hat. Wenn eine PID-Steuerberechnung begonnen hat, wird ein Übergang zu Schritt S64 durchgeführt. Wenn eine PID-Steuerberechnung nicht begonnen hat, wird ein Übergang zu Schritt S74 durchgeführt.
In Schritt S64 wird bestimmt, ob oder ob nicht eine Phasenwinkel F/B-Steuerung das erste Mal durchgeführt wird. Wenn die Phasenwinkel F/B-Steuerung das erste Mal durchgeführt wird, wird ein Übergang zu Schritt S65 durchgeführt. Wenn eine Phasenwinkel F/B-Steuerung das zweite Mal oder danach durchgeführt wird, wird ein Übergang zu Schritt S67 durchgeführt.
In Schritt S65 wird der Initialwert XI_ini des Integralterms basierend auf der Kühlmitteltemperatur TWT, dem Temperaturkoeffizienten KTEMP und dem Versetzungswert XIOFST gemäß einer Berechnungsformel (13) erhalten. XI_ini = TWT × KTEMP + XIOFST (13)
Ein Verfahren zur Herleitung der Formel (13) zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms wird im Folgenden beschrieben.
Eine Beziehung gemäß einer Formel (14) wird aus einem unteren Toleranzlimit IH_OCVLO des Stromwerts zum Steuern des Spulenkörpers 32 des OCV 3 in die neutrale Position (die Position der Flussrate 0), einem unteren Toleranzlimit R_SOLLO des Widerstandswerts der Linearmagnetspule 31 des OCV 3, einer vorbestimmten Referenzspannung (beispielsweise 14 V) beim Berechnen des Batteriespannungs-Korrekturkoeffizientens KVB und dem Betätigungsbetrag DH out beim Steuern des Spulenkörpers 32 des OCV 3 in die neutrale Position ermittelt. DH_out = IH_OCVLO × R_SOLLO/14 (14)
In der Relationsformel (14) ändert sich, in dem sich die Temperatur der Linearmagnetspule 31, die aus der Kühlmitteltemperatur TWT abgeschätzt wird, ändert, auch das untere Toleranzlimit R_SOLLO des Widerstandswerts der Linearmagnetspule 31. Folglich ändert sich auch der Betätigungsbetrag DH_out beim Steuern des Spulenkörpers 32 des OCV 3 in die neutrale Position.
In 12 wird der Betätigungsbetrag DH_out beim Steuern des Spulenkörpers 32 des OCV 3 in die neutrale Position, der gemäß der Relationsformel (14) berechnet wird, als der Initialwert XI_ini des Integralterms festgelegt. Wie es in 12 gezeigt ist, werden der berechnete Wert gemäß der unteren Toleranzlimitspezifikation des OCV 3, ein berechneter Wert gemäß einer oberen Toleranzlimitspezifikation des OCV 3 und der effektive Wert des Integralterms zur Zeit, wenn der effektive Phasenwinkel zum Zielphasenwinkel während einer Phasenwinkel F/B-Steuerung in dem Fall eines Produkts gemäß einer nominalen Spezifikation des OCV 3 konvergiert, gegen die Temperatur aufgetragen (die Temperatur der Linearmagnetspule 31 in dem Fall der unteren Toleranzlimitspezifikation oder der oberen Toleranzlimitspezifikation, und der Kühlmitteltemperatur TWT in dem Fall der nominalen Spezifikation).
In 12 bezeichnet XI_LOLMT eine untere Grenze innerhalb einer Toleranz des Einstellens des Initialwerts des Integralterms, und XI_UPLMT bezeichnet eine obere Grenze innerhalb der Toleranz. Es wird aus 12 deutlich, dass die Temperatur der Linearmagnetspule 31 aus der Kühlmitteltemperatur TWT werden kann. Die Formel (13) zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms wird als eine Approximationsformel des Initialwerts XI_ini des Integralterms gemäß der unteren Toleranzlimitspezifikation des OCV 3 von dem Temperaturkoeffizienten KTEMP und dem Versetzungswert XIOFST erhalten, unter Verwendung der Temperaturcharakteristik des Initialwerts des Integralterms, der in 12 gezeigt ist.
Zurückkommend auf das Flussdiagramm von 10 wird in Schritt S66 ein Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerungsinitialflag PHFB_INI_FLG auf 1 gesetzt, auf der Basis, dass eine Phasenwinkel F/B-Steuerung das erste Mal durchgeführt wird, und ein Übergang zu Schritt S69 wird durchgeführt.
Wenn eine Phasenwinkel F/B-Steuerung nicht das erste Mal in Schritt S64 durchgeführt wird, wird der Initialwert XI_ini des Integralterms in Schritt S67 von einem berechneten Wert XI_mem des Integralterms, der zur Zeit der letzten Unterbrechung der Phasenwinkel F/B-Steuerung gespeichert wurde, und einem subtrahierten Wert XI_sub berechnet, der im Voraus festgelegt wird, um den Betrag des Überschreitens des effektiven Phasenwinkels zu unterdrücken, gemäß einer Berechnungsformel (15), und ein Übergang zu Schritt S68 wird durchgeführt. XI_ini = XI_mem – XI_sub (15)
In Schritt S68 wird das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerinitialflag PHFB_INI_FLG auf 0 gesetzt, auf der Basis, dass die Phasenwinkel F/B-Steuerung nicht das erste Mal durchgeführt wird, und ein Übergang zu Schritt S69 wird durchgeführt.
Anschließend wird in Schritt S69 bestimmt, ob oder ob nicht der Initialwert XI_ini des Integralterms, der gemäß der Berechnungsformel (13) oder der Berechnungsformel (15) berechnet wird, gleich oder größer als die obere Grenze XI_UPLMT innerhalb der Toleranz ist. Wenn der Initialwert XI_ini des Integralterms gleich oder größer als die obere Grenze XI-UPLMT innerhalb der Toleranz ist, wird ein Übergang zu Schritt S70 durchgeführt. Wenn der Initialwert XI_ini des Integralterms, der kleiner als die obere Grenze XI_UPLMT ist, innerhalb der Toleranz ist, wird ein Übergang zu Schritt 71 durchgeführt.
Im Schritt S70 wird die obere Grenze XI_UPLMT als der Initialwert XI_ini des Integralterms eingestellt und ein Übergang zu Schritt S73 wird durchgeführt.
In Schritt S71 wird bestimmt, ob oder ob nicht der Initialwert XI_ini des Integralterms, der gemäß der Berechnungsformel (13) oder der Berechnungsformel (15) berechnet wird, gleich oder kleiner als die untere Grenze XI_LOLMT innerhalb der Toleranz ist. Wenn der Initialwert XI_ini des Integralterms gleich oder kleiner als die untere Grenze XI_LOLMT innerhalb der Toleranz ist, wird ein Übergang zu Schritt S72 durchgeführt. Wenn der Initialwert XI_ini des Integralterms größer als die untere Grenze XI_LOLMT innerhalb der Toleranz ist, wird ein Übergang zu Schritt S73 durchgeführt.
In Schritt S72 wird die untere Grenze XI_LOLMT als der Initialwert XI_ini des Integralterms eingestellt bzw. festgelegt und ein Übergang zu Schritt S73 wird durchgeführt.
In Schritt S73 wird der berechnete Wert XI_ini des Integralterms, der so eingestellt ist, in dem RAM als der letzte berechnete Wert XI(n – 1) des Integralterms gespeichert, und die Verarbeitung des Einstellens bzw. Festlegens des Initialwerts des Integralterms ist abgeschlossen.
In Schritt S74 wird bestimmt, ob oder ob nicht eine Phasenwinkel F/B-Steuerung gestoppt ist. Wenn die Phasenwinkel F/B-Steuerung fortgeführt wird, wird ein Übergang zu Schritt S75 durchgeführt. Wenn eine Phasenwinkel F/B-Steuerung gestoppt ist, wird ein Übergang zu Schritt S76 durchgeführt.
In Schritt S75 wird der aktuell berechnete Wert XI(n) des Integralterms in dem RAM als der letzte berechnete Wert XI(n – 1) des Integralterms gespeichert und die Verarbeitung des Einstellens des Initialwerts des Integralterms ist abgeschlossen.
Im Schritt S76 wird der aktuell berechnete Wert XI(n) des Integralterms in dem RAM als der berechnete Wert XI_mem des Integralterms, der zur Zeit des letzten Stoppens der Phasenwinkel F/B-Steuerung gespeichert wurde, gespeichert und die Verarbeitung des Einstellens des Initialwerts des Integralterms ist abgeschlossen.
11 ist ein Flussdiagramm, das die Prozedur einer Verarbeitung des Einstellens des Integralzuwachsmultiplikationskoeffizienten KI_MUL, der in der Formel (7) zum Berechnen des Integralterms verwendet wird, zeigt.
In dem Fall, in dem die Phasenwinkel F/B-Steuerung das erste Mal durchgeführt wird, während die Steuerdifferenz EP während der Phasenwinkel F/B-Steuerung gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert EPREF ist, wird der Integralzuwachsmultiplikationskoeffizient KI_MUL auf einen vorbestimmten großen Wert KI_MUL_A eingestellt, beispielsweise 4,0, um den integralen Zuwachs zu erhöhen.
Wenn die Steuerdifferenz EP zu einem Wert, der kleiner als der vorbestimmte Wert EPREF ist, konvergiert, wird der Integralzuwachsmultiplikationskoeffizient KI_MUL auf 1,0 so zurückgebracht, dass der integrale Zuwachs gleich einem integralen Zuwachs zur Zeit der Normalsteuerung wird, und eine Phasenwinkel F/B-Steuerungsberechnung wird durchgeführt, um das Konvergieren des effektiven Phasenwinkels zum Zielphasenwinkel zur Zeit, wenn eine Phasenwinkel F/B-Steuerung das erste Mal durchgeführt wird, zu beschleunigen.
Wenn die Verarbeitung des Einstellens des Integral zuwachsmodifikationskoeffizienten KI_MUL begonnen hat, wird in Schritt S80 bestimmt, ob oder ob nicht das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerinitialflag PHFB_TNT_FLG 1 ist, um zu bestimmen, ob oder ob nicht die Phasenwinkel F/B-Steuerung das erste Mal durchgeführt wird. Wenn das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerinitialflag PHFB_TNT_FLG 1 ist, wird ein Übergang zu Schritt S81 durchgeführt. Wenn das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerinitialflag PHFB_TNT_FLB 0 ist, wird ein Übergang zu Schritt S83 durchgeführt.
In Schritt S81 wird bestimmt, ob oder ob nicht die Steuerdifferenz EP zu einem Wert, der kleiner als der vorbestimmte Wert EPREF (beispielsweise 2,0°CA) ist, konvergiert ist. In dem Fall, in dem die Steuerdifferenz EP zu dem Wert, der kleiner als der vorbestimmte Wert EPREF ist, konvergiert ist, wird ein Übergang zu Schritt S83 durchgeführt. Wenn die Steuerdifferenz EP gleich oder größer als der vorbestimmte Wert EPREF ist, wird ein Übergang zu Schritt S82 durchgeführt.
In Schritt S82 wird der Integralzuwachsmultiplikationskoeffizient KI_MUL auf den voreingestellten Wert KI_MUL_A (beispielsweise 4,0) eingestellt, und die Verarbeitung des Einstellens des Integralzuwachsmultiplikationskoeffizienten ist abgeschlossen.
In Schritt S83 wird der Integralzuwachsmultiplikationskoeffizient KI_MUL auf 1 eingestellt und ein Übergang zu Schritt S84 wird durchgeführt.
Im Schritt S84 wird das Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerinitialflag PHFB_INI_FLG auf 0 eingestellt und folglich gelöscht, und die Verarbeitung des Einstellens des Integralzuwachsmultiplikationskoeffizienten ist abgeschlossen.
Wenn die Steuerdifferenz EP größer als beispielsweise 2,0°CA ist, wird der Integralzuwachsmultiplikationskoeffizient KI_MUL beispielsweise auf 4,0 eingestellt. Folglich wird der Integralzuwachs zum Steuern eines Werts, der durch Subtrahieren des berechneten Werts XD des Differentialterms von dem berechneten Wert XP des Proportionalterms erhalten wird, gleich 4KI, folglich wird die Zeit der Konvergenz verringert.
Auf der anderen Seite, in einem Fall, bei dem die Steuerdifferenz EP zu einem Wert gleich oder kleiner als beispielsweise 2,0°CA konvergiert ist, wird der Integralzuwachsmultiplikationskoeffizient KI_MUL beispielsweise auf 1,0 festgelegt bzw. eingestellt, um eine Normalzeit für die Konvergenz wiederherzustellen.
Wie es oben beschrieben ist, selbst in dem Fall, bei dem der Initialwert des Integralterms gemäß der Formel (13) zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms eingestellt ist, der im Voraus gemäß der OCV-Toleranz-(der Stromwert zum Halten des Spulenkörpers 32 in der neutralen Position, der Widerstandswert der Linearmagnetspule 31)Spezifikation der unteren Grenze eingestellt wird, wenn die Phasenwinkel F/B-Steuerung das erste Mal durchgeführt wird, wird die Phasenwinkel F/B-Steuerungsberechnung durchgeführt, wobei der Integralzuwachs größer eingestellt ist, als der Integralzuwachs zur Zeit der Normalsteuerung, bis die Steuerdifferenz EP zum Wert, der gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, konvergiert. Folglich kann die Konvergenz des effektiven Phasenwinkels zum Zielphasenwinkel beschleunigt werden.
13 sind Zeitablaufdiagramme der Phasenwinkelantwort in einem Fall, bei dem der Initialwert XI_ini des Integralterms auf 0 eingestellt ist. Bezugnehmend auf die 13, wenn der Zielphasenwinkel VTt schrittweise auf einen vorbestimmten Wert, wie es in 13A gezeigt ist, verändert wird, ist die Antwortbetriebswellenform des effektiven Phasenwinkels VTa in 13A gezeigt, ist die Steuerdifferenz EP in dem Phasenwinkel, der durch die PID-Steuerberechnung berechnet wird, in 13B gezeigt, ist der berechnete Wert XP des Proportionalterms in 13C gezeigt, ist der berechnete Wert XD des Differentialterms in 13D gezeigt, ist der berechnete Wert XI des Integralterms in 13E gezeigt und ist der Betätigungsbetrag Dout in 13F gezeigt.
Der Initialwert XI_ini des Integralterms wird zu Beginn der Phasenwinkel F/B-Steuerung auf 0 eingestellt, folglich ist die Ölmenge, die zur Vorschubkammerseite des Spulenkörpers 32 des OCV 3 zugeführt wird, unzureichend, bis der Integralterm XI einen Gleichgewichtszustand erreicht. Folglich wird die Zeit TRESP für die Konvergenz des effektiven Phasenwinkels lang.
14 sind Zeitablaufdiagramme der Phasenwinkelantwort im Fall, in dem der Initialwert XI_ini des Integralterms zu Beginn der Phasenwinkel F/B-Steuerung, der unter Verwendung der Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms berechnet wird, der im Voraus gemäß der unteren Toleranzlimitspezifikation des OCV 3 eingestellt ist. Bezug nehmen auf die 14, wenn der Zielphasenwinkel VTt schrittweise auf einen vorbestimmten Wert verändert wird, wie es in 14A gezeigt ist, ist die Antwortbetriebswellenform des effektiven Phasenwinkels VTa in 14A gezeigt, ist die Steuerdifferenz EP in dem Phasenwinkel, der durch die PID-Steuerberechnung berechnet wird, in 14B gezeigt, ist der berechnete Wert XP des Proportionalterms in 14C gezeigt, ist der berechnete Wert XD des Differentialterms in 14D gezeigt, ist der berechnete Wert XI des Integralterms in 14E gezeigt und ist der Betätigungsbetrag Dout in 14F gezeigt.
Der Initialwert XI_ini des Integralterms zu Beginn der Phasenwinkel F/B-Steuerung, der unter Verwendung der Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms berechnet wird, der im Voraus gemäß der unteren Toleranzlimitspezifikation des OCV 3 eingestellt wird, wird so eingestellt, dass die Zeit TRESP zur Konvergenz des effektiven Phasenwinkels VTa um ungefähr 2/5 verringert wird, wie es aus einem Vergleich der 14 mit 13 deutlich hervorgeht.
15 sind Zeitablaufdiagramme einer Phasenwinkelantwort in einem Fall, bei dem der Initialwert XI_ini des Integralterms zu Beginn der Phasenwinkel F/B-Steuerung, der unter Verwendung der Formel zur Berechnung des Initialwerts des Integralterms berechnet wird, der im Voraus gemäß der untere Toleranzlimitspezifikation des OCV 3 auf dieselbe Weise wie in den 14 eingestellt wird, eingestellt ist, und der berechnete Wert XI des Integralterms wird berechnet, um die Phasenwinkelrückkopplungssteuerung durchzuführen, wobei der Integralzuwachsmultiplikationskoeffizient KI_MUL auf 4,0 festgelegt ist, bis die Steuerdifferenz zu einem Wert konvergiert, der gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Bezugnehmen auf die 15, wenn der Zielphasenwinkel VTt schrittweise auf einen bestimmten Wert, wie es in 15A gezeigt ist, verändert wird, ist die Antwortbetriebswellenform des effektiven Phasenwinkels VTa in 15A gezeigt, ist die Steuerdifferenz EP in dem Phasenwinkel, der durch die PID-Steuerberechnung berechnet wird, in 15B gezeigt, ist er berechnete Wert XP des Proportionalterms in 15C gezeigt, ist der berechnete Wert ED des Differentialterms in 15D gezeigt, ist der berechnete Wert XI des Integralterms in 15E gezeigt und ist der Betätigungsbetrag Dout in 15F gezeigt.
Wenn der berechnete Wert XI des Integralterms berechnet wird, um eine Phasenwinkelrückkopplungssteuerung durchzuführen, wobei der Integralzuwachsmultiplikationskoeffizienten KI_MUL auf 4,0 eingestellt ist, bis die Steuerdifferenz zu dem Wert konvergiert, der gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird die Zeit TRESP zur Konvergenz des effektiven Phasenwinkels VTa um ungefähr 1/5 verringert, wie es aus dem Vergleich der 15 mit den 14 deutlich hervorgeht.
Im Vergleich mit dem Fall, bei dem der Initialwert XI_ini des Integralterms auf 0 eingestellt ist, wird die Zeit TRESP zur Konvergenz um ungefähr 1/12,5 verringert, wie es aus einem Vergleich der 15 mit den 13 deutlich hervorgeht.
Die Steuervorrichtung für die Verbrennungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung beschleunigt die Konvergenz bzw. Annäherung des effektiven Phasenwinkels zum Zielphasenwinkel durch Festlegen bzw. Einstellen des Steuerungszuwachses auf einen großen Wert, der durch Multiplizieren des Steuerzuwachses zur Zeit einer Normalsteuerung, wenn die Steuerdifferenz gleich oder größer als der vorbestimmte Wert des ersten Durchführens der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung ist, und Zurückführen des Steuerzuwachses zum Steuerzuwachs zur Zeit einer Normalsteuerung in einem Fall erhalten wird, in dem die Steuerdifferenz zu dem Wert, der kleiner als der vorbestimmte Wert ist, konvergiert ist.
Ferner kann der Betrag des Überschreitens des effektiven Phasenwinkels unterdrückt werden, und die effektive Position des Hydraulikdrucksteuermagnetventils in dem Haltezustand davon weicht nicht von der ursprünglichen neutralen Position zur Vorschubseite ab.
Selbst in einem Fall, in dem der Zielphasenwinkel auf der Vorschubseite eingestellt ist, wo der Betrag der Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil intrinsisch groß ist, wird der Betrag der Ventilüberlappung nicht übermäßig groß. Folglich kann eine Verschlechterung der Startbarkeit der Verbrennungsmaschine, die von einem übermäßig großen Betrag einer internen AGR (Betrag der Abgasrückführung) herrührt, vermieden werden.
Es gibt keine Notwendigkeit dem Zielphasenwinkel auf der Vorschubseite eine Grenze aufzuerlegen, folglich kann die Startbarkeit der Verbrennungsmaschine bei geringer Temperatur verbessert werden.
Wenn die Steuerdifferenz während der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, wird der integrale Zuwachs auf einen großen Wert eingestellt, der durch Multiplizieren des integralen Zuwachses zur Zeit einer Normalsteuerung erhalten wird. In dem Fall, in dem die Steuerdifferenz zu dem Wert, der kleiner als der vorbestimmte Wert ist, konvergiert ist, wird der integrale Zuwachs zu dem integralen Zuwachs zur Zeit einer Normalsteuerung zurückgeführt, um eine Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung durchzuführen. Folglich kann der berechnete Wert des Integralterms, der dem Halten des Hydraulikdrucksteuermagnetventils an der neutralen Position entspricht, rasch und gleichmäßig erreicht werden, und ein übermäßiges Überschreiten des effektiven Phasenwinkels zur Zeit einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung kann verhindert werden. Ferner wird der Betrag der Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil nicht übermäßig groß, folglich kann eine stabile Verbrennbarkeit sichergestellt werden.
Der Initialwert des Integralterms zur Zeit, wenn eine Phasenwinkelrückkopplungssteuerung das erste Mal durchgeführt wird, wird unter Verwendung der Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms eingestellt, der im Voraus mit dem Temperaturparameter der Verbrennungsmaschine, der als Eingabe dient, eingestellt. Folglich kann für Schwankungen bzw. Variationen der Temperatur oder des Spannungszustands beim Starten der Verbrennungsmaschine oder der individuellen Verteilung des Hydraulikdrucksteuermagnetventils sowohl das Festlegen des Initialwerts des Integralterms zu Beginn der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung mit einer einfachen Steuerlogik konfiguriert werden, als auch eine hohe Genauigkeit sichergestellt wird. Folglich kann ein übermäßiges Überschreiten des effektiven Phasenwinkels zu Beginn der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung verhindert werden, und der Betrag der Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil wird nicht übermäßig groß, folglich wird eine stabile Verbrennbarkeit sichergestellt.
Die Kühlmitteltemperaturdaten werden als der Temperaturparameter der Verbrennungsmaschine verwendet, folglich können die Kühlmitteltemperaturdaten von dem Kühlmitteltemperatursensor abgeleitet werden, der bereits in der Verbrennungsmaschine vorgesehen ist. Folglich wird kein unnötiger Anstieg der Kosten verursacht.
Die Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms wird im Voraus basierend auf dem unteren Toleranzlimit des Stromwerts zum Steuern des Hydraulikdruckssteuermagnetventils in die Neutralposition, der unteren Toleranzgrenze des Widerstandswerts der Magnetspule des Hydraulikdrucksteuermagnetventils und der Temperatur der Magnetspule abgeleitet und eingestellt. Folglich kann für Schwankungen der Temperatur oder des Spannungszustands beim Starten der Verbrennungsmaschine oder der individuellen Verteilung des Hydraulikdrucksteuermagnetventils sowohl die Einstellung des Initialwerts des Integralterms zu Beginn der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung mit einer einfachen Steuerungslogik konfiguriert werden, als auch während eine hohe Genauigkeit sichergestellt wird. Folglich kann ein übermäßiges Überschreiten des effektiven Phasenwinkels zu Beginn der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung verhindert werden, und der Betrag der Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil wird nicht übermäßig groß, folglich wird eine stabile Verbrennbarkeit sichergestellt.
In der Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms wird der Versetzungswert dem Produkt aus Kühlmitteltemperatur und Temperaturkoeffizienten hinzugefügt, folglich kann der Initialwert des Integralterms, welcher der Veränderung der Temperatur oder Spannung entspricht, mit einer einfachen Steuerlogik eingestellt werden.
Der neueste Wert des berechneten Werts des Integralterms, der durch die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung berechnet wird, wird zur Zeit des Stoppens der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung gespeichert, wenn ein KEY AN ist, folglich kann der Integralterm zur Zeit der Wiederaufnahme der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung einfach eingestellt werden.
Bei Wiederaufnahme der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung wird, wenn der KEY AN ist, der Wert, der durch Subtrahieren des vorbestimmten Werts von dem gespeicherten neusten Wert des berechneten Werts des Integralterms als der Initialwert des Integralterms festgelegt. Folglich kann sowohl die Einstellung des Initialwerts des Integralterms zu Beginn der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung mit einer einfachen Steuerlogik gesteuert werden, als auch eine hohe Einstellgenauigkeit sichergestellt wird. Folglich kann ein übermäßiges Überschreiten des effektiven Phasenwinkels zu Beginn der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung verhindert werden, und der Betrag der Ventilüberlappung zwischen dem Einlassventil und dem Auslassventil wird nicht übermäßig groß, folglich wird eine stabile Verbrennbarkeit sichergestellt.
Wenn bestimmt wird, dass sich der Kühlmitteltemperatursensor zum Detektieren des Betriebszustand der Verbrennungsmaschine außer Betrieb befindet, wird die Kühlmitteltemperatur berechnet und als der vorbestimmte Wert eingestellt, der im Voraus eingestellt wird, gemäß der Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms. Folglich wird eine Wirkung des Ermöglichens des Vermeidens des übermäßigen Überschreitens des effektiven Phasenwinkels zu Beginn der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung erzielt.
Wenn der berechnete Wert des Initialwerts des Integralterms von dem Bereich abweicht, der durch die obere Grenze und die untere Grenze des Initialwerts des Integralterms, der im Voraus eingestellt wird, definiert ist, ist die Einstellung des Initialwerts des Integralterms durch die obere Grenze oder die untere Grenze eingeschränkt. Folglich kann das Einstellen des Initialwerts des Integralterms außerhalb des Bereichs, der durch die obere Grenze und die untere Grenze der Toleranz für die individuelle Verteilung des Hydraulikdrucksteuermagnetventils oder des Bereichs, der durch die obere Grenze und die untere Grenze der Betriebstemperatur definiert ist, vermieden werden.
In der Steuervorrichtung für die Verbrennungsmaschine gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Initialwert des Integralterms gemäß der Berechnungsformel basierend auf der Kühlmitteltemperatur berechnet. Allerdings kann der Initialwert des Integralterms aus einer. Kühlmitteltemperaturtabelle abgelesen werden.
Ferner wird die Temperatur der Magnetspule 31 des OCV 3 von der Kühlmitteltemperatur abgeschätzt. Allerdings kann die Temperatur der Magnetspule 31 des OCV 3 von der Öltemperatur, die von einem Öltemperatursensor detektiert wird, abgeschätzt werden.
Ferner wird der integrale Zuwachs multipliziert. Allerdings wird eine ähnliche Wirkung auch durch ein Multiplizieren der Ventileingabe beim Berechnen des Integralterms erzielt.

Claims

Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine, die einen variablen Mechanismus hydraulisch antreibt, zum kontinuierlichen Bewirken, dass eine Drehphase einer Nockenwelle (15, 16) bezüglich einer Kurbelwelle (11) der Verbrennungsmaschine (1) variabel ist, mit Hilfe eines Hydraulikdruck-Steuermagnetventils, um Zeitvorgaben zum Öffnen oder zum Schließen wenigstens entweder eines Einlassventils oder eines Auslassventils zu verändern, wobei die Steuervorrichtung umfasst: einen Kurbelwinkelsensor (17) zum Detektieren einer Referenzdrehposition der Kurbelwelle (11); einen Nockenwinkelsensor (18) zum Detektieren einer Referenzdrehposition der Nockenwelle (15, 16); Mittel (28) zum Detektieren eines effektiven Phasenwinkels der Nockenwelle (15, 16) basierend auf Detektionssignalen von dem Kurbelwinkelsensor (17) und dem Nockenwinkelsensor (18); Mittel zum Detektieren eines Betriebszustands der Verbrennungsmaschine (1); Mittel zum Einstellen eines Zielphasenwinkels der Nockenwelle (15, 16) in Abhängigkeit des Betriebszustands; und Mittel (29) zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung, so dass der effektive Phasenwinkel mit dem Zielphasenwinkel übereinstimmt, um einen Betätigungsbetrag für das Hydraulikdruck-Steuermagnetventil zu berechnen, bei der: die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung das erste Mal begonnen wird, nach einem Neustart des Motors, mit einem Initialwert eines Integralterms, der unter Verwendung einer Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms eingestellt wird, der mit einer Kühlmitteltemperatur voreingestellt ist, die durch das Mittel zum Detektieren eines Betriebszustands als der Betriebszustand erfasst wird, die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung unter Verwendung eines Steuerzuwachses durchgeführt wird, der durch Multiplizieren eines Steuerzuwachses zur Zeit einer Normalsteuerung mit einem Faktor erhalten wird, wenn eine Steuerdifferenz während der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung gleich oder größer als ein voreingestellter Wert ist, und die Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung unter Verwendung des Steuerzuwachses zur Zeit einer Normalsteuerung durchgeführt wird, wenn die Steuerdifferenz während der Phasenwinkelrückkopplungssteuerung kleiner als der voreingestellte Wert ist.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel (29) zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zum Durchführen einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung ausgebildet ist, bei welcher der Steuerzuwachs einen integralen Zuwachs umfasst.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1, bei der das Mittel (29) zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zum Durchführen einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung ausgebildet ist, bei welcher die Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms eine Berechnungsformel umfasst, die festgelegt ist basierend auf einer unteren Toleranzgrenze eines Stromwerts zum Steuern des Hydraulikdruck-Steuermagnetventils in eine neutrale Position, einer unteren Toleranzgrenze eines Widerstandswerts einer Magnetspule des Hydraulikdruck-Steuermagnetventils, und einer Temperatur der Magnetspule.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1, bei der das Mittel (29) zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zum Durchführen einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung ausgebildet ist, bei welcher die Formel zum Berechnen des Initialwerts des Integralterms eine Berechnungsformel zum Hinzufügen eines Versetzungswerts zu einem Wert umfasst, der durch Multiplizieren der Kühlmitteltemperatur mit einem Temperaturkoeffizienten erhalten wird.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel (29) zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zum Durchführen einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung ausgebildet ist, bei welcher der Integralterm mittels der Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerberechnung berechnet wird, wobei ein neuster Wert eines davon berechneten Werts gespeichert wird, wenn die Phasenwinkelrückkopplungssteuerung beendet wird, während der Motor eingeschaltet ist.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach Anspruch 5, bei welcher das Mittel (29) zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zum Durchführen einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung ausgebildet ist, bei welcher der Initialwert des Integralterms auf einen Wert eingestellt ist, der durch Subtrahieren eines vorbestimmten Werts von dem gespeicherten neusten Wert des berechneten Werts des Integralterms erhalten wird, wenn die Phasenwinkelrückkopplungssteuerung wieder aufgenommen wird, während der Motor eingeschaltet (KEY AN) ist.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das Mittel (29) zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zum Durchführen einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung ausgebildet ist, bei welcher der Initialwert des Integralterms mit einem voreingestellten Wert berechnet wird, der als eine Kühlmitteltemperatur festgelegt ist, wenn sich ein Kühlmitteltemperatursensor zum Detektieren des Betriebszustands der Verbrennungsmaschine (1) außer Betrieb befindet.
Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher das Mittel (29) zum Durchführen einer Phasenwinkel-Rückkopplungssteuerung zum Durchführen einer Phasenwinkelrückkopplungssteuerung ausgebildet ist, bei welcher: der Initialwert des Integralterms auf eine voreingestellte obere Grenze eingestellt wird, wenn der berechnete Wert des Initialwerts des Integralterms größer als die obere Grenze ist; und der Initialwert des Integralterms auf eine voreingestellte untere Grenze eingestellt wird, wenn der berechnete Wert des Initialwerts des Integralterms kleiner als die untere Grenze ist.