DE102008031503B4

DE102008031503B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen der Nockenphase in einem Motor

Info

Publication number: DE102008031503B4
Application number: DE102008031503.6A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Shimizu
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: US8302466B2; US20110162445A1; US20090007646A1; DE102008031503A1; US7966869B2

Abstract

Vorrichtung zum Erfassen einer Nockenphase eines Motors (101), der mit einem variablen Ventilzeitmechanismus (113) versehen ist, der die Drehphase einer Nockenwelle (134) relativ zu einer Kurbelwelle (120) des Motors variieren kann, wobei die Vorrichtung umfasst: einen ersten Nockensensor (142), der jedes Mal ein erstes Nockenwinkelsignal (CAM1) ausgibt, wenn die Nockenwelle (134) um einen Einheitswinkel gedreht wird, einen zweiten Nockensensor (143), der ein zweites Nockenwinkelsignal (CAM2) ausgibt, um bei jeder Kolbenphasendifferenz der Zylinder einen Zylinder in einer spezifischen Kolbenposition anhand einer Bezugsnockenwinkelposition der Nockenwelle (134) zu bestimmen, eine Zylinderbestimmungseinrichtung (114) welche basierend auf dem zweiten Nockenwinkelsignal (CAM2) den Zylinder in dessen spezifischer Kolbenposition bestimmt, eine Bezugskurbelwinkel-Erfassungseinrichtung (147) zum Erfassen einer Bezugskurbelwinkelposition der Kurbelwelle (120), und eine Phasenerfassungseinrichtung (114) welche die generierte Zahl von ersten Nockenwinkelsignalen (CAM1) hochzählt, angefangen bei der Bezugsnockenwinkelposition, welche auf Basis des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) bestimmt wird, und welche das erste Nockenwinkelsignal (CAM1) anhand der generierten Zahl des ersten Nockenwinkelsignals (CAM1) und eines von der Zylinderbestimmungseinrichtung (114) erhaltenen Bestimmungsergebnisses unterscheidet, um dadurch die Drehphase auf der Basis einer Phasendifferenz zwischen dem bestimmten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) und der Bezugskurbelwinkelposition zu erfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen einer Nockenphase eines Motors gemäß Anspruch 1. Verschiedene Vorrichtungen zum Erfassen einer Nockenphase in einem Motor sind beispielsweise aus der DE 102 58 154 A1 , der DE 41 33 752 C2 , der JP H11-229948 A , der DE 100 54 140 A1 , der DE 199 09 050 A1 , der DE 10 2006 011 018 A1 , der DE 43 27 218 A1 , der DE 10 2005 046 656 A1 bekannt. Gemäß eines nebengeordneten Aspekts betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Erfassung einer Nockenphase eines Motors wie es in Anspruch 8 beschrieben wird. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik zum Erfassen der Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle eines Motors.
Die aus der DE 10 2006 011 018 A1 bekannte Vorrichtung hat eine Kurbelwelle mit einem Kurbelwinkelsensor welche eine Signalscheibe mit zwei Bezugswinkeln aufweist. Die beiden Nockenwellen der Vorrichtung der D6 sind jeweils mit zwei Nockenwinkelsensoren versehen, welcher jeweils eine Signalscheibe aufweist. Die variable Ventilöffnung wird anhand der gemessenen Signale des ersten und zweiten Nockenwellen- und des Kurbelwellensensors bestimmt.
Es wird ein Zähler nachdem jeweils drei Kurbewinkelsignale gezählt wurden hochgezählt (angefangen von der Bezugskurbelwinkelposition 50° vor dem oberen Totpunkt). Nachdem dieser Zähler jeweils um 4 hochgezählt wurde, beginnt ein weitere Zähler in Gleicherweise hochzuzählen. Aus dem Abstand der Nockenwinkelsignale die zyklisch ausgegeben werden zur Beginn der Zählung des weiteren Zählers, wird die Phasenbeziehung zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle bestimmt.
Die offen gelegte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2005-291141 gibt einen Sechszylindermotor mit einem variablen Ventilzeitmechanismus an, der betrieben werden kann, um die Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle zu variieren.
Der oben genannte Sechszylindermotor ist mit einem Zylinderbestimmungssensor und einem Drehgeschwindigkeitssensor ausgestattet. Der erste Sensor weist drei Zähne auf, die mit gleichen Intervallen auf einem Außenumfang eines an der Nockenwelle montierten Läufers ausgebildet sind, und erzeugt ein Zylinderbestimmungssignal, indem er jeden der drei Zähne mittels eines elektromagnetischen Abnehmers erfasst. Der zweite Sensor weist einen Satz von Zähnen auf, die winkelig mit Intervallen von jeweils 10 Grad auf einem Außenumfang eines an der Kurbelwelle montierten Läufers ausgebildet sind, und erzeugte ein Einheitswinkelsignal, wenn jeder aus dem Satz von Zähnen mittels eines elektromagnetischen Abnehmers erfasst wird.
Dann wird die Drehphase der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle erfasst, indem eine Differenz in der Drehphase ab dem Zeitpunkt der Erzeugung des Zylinderbestimmungssignals bis zu dem Zeitpunkt der Erzeugung des Einheitswinkelsignals in Entsprechung zu der Bezugsposition eines Kolbens erfasst wird.
Weiterhin wird die Bestimmung eines Zylinders, dessen assoziierter Kolben an der Bezugsposition ankommt, auf der Basis davon bewerkstelligt, ob die Erzeugung des Zylinderbestimmungssignals während einer Erfassungsperiode erfolgt, die auf der Basis der oben genannten Einheitswinkelsignale vorgegeben wird.
Wenn wie oben beschrieben die Erfassung der Drehphase der Nockenwelle auf der Basis einer Zeitdifferenz zwischen der Erfassungszeit einer Bezugswinkelposition der Nockenwelle und der Erfassungszeit einer Bezugswinkelposition der Kurbelwelle bewerkstelligt wird, wird die Drehphase bei jedem Auftreten der Bezugswinkelposition der Nockenwelle erfasst.
Dementsprechend besteht das Problem, dass wenn die Motordrehgeschwindigkeit vermindert wird, der Erfassungszyklus der Drehphase zwangsläufig lange wird, sodass eine Regelung des variablen Ventilzeitmechanismus häufig nicht mit einer hohen Geschwindigkeit bzw. einer hohen Genauigkeit erzielt werden kann.
Angesichts des oben genannten Problems ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Erfassen einer Nockenphase und ein Verfahren zum Erfassen einer Nockenphase anzugeben, mit denen die Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle in einem ausreichend kurzen Zyklus auch dann erfasst werden kann, wenn die Drehgeschwindigkeit des Motors gering ist.
Im Lichte aus der DE 10 2006 011 018 A1 bekannten Vorrichtung und des dort beschriebenen Phasenbestimmungsverfahrens ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein alternatives und verbessertes Verfahren sowie eine Alternative und verbesserte Vorrichtung zur Phasenbestimmung anzugeben.
Das vorliegende Problem wird mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und dem Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein Nockenwinkelsensor gibt, ein Nockenwinkelsignal zyklisch jedes Mal aus, wenn eine Nockenwelle um einen Einheitswinkel gedreht wird, wobei der Nockenwinkelsensor eine derartige Konfiguration aufweist, dass ein Ausgabezyklus der Nockenwinkelsignale in wenigstens einem Teil pro vollständiger Drehung der Nockenwelle einen Winkel zwischen einem Nockensignal und dem folgenden Nockensignal aufweist, der sich von dem Einheitswinkel unterscheidet.
Außerdem wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Erfassung des Teils, in dem sich die Winkelgröße während des Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals von dem Einheitswinkel unterscheidet, immer ausgeführt, um eine Nockenwinkelposition zu erfassen, der ein einzelnes Nockenwinkelsignal entspricht, wobei die Drehphase der Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle auf der Basis des Erfassungsergebnisses der Nockenwinkelposition erfasst wird.
Weiterhin sind gemäß der vorliegenden Erfindung ein erster Nockensensor, der ein erstes Nockenwinkelsignal jedes Mal ausgibt, wenn die Nockenwelle um den Einheitswinkel gedreht wird, und ein zweiter Nockensensor vorgesehen, der ein zweites Nockenwinkelsignal ausgibt, um wenigstens eine Bezugsnockenwinkelposition der Nockenwelle zu bestimmen. Weiterhin ist eine Anordnung vorgesehen, in der eine Bezugskurbelwinkelposition der Kurbelwelle erfasst wird und das erste Nockenwinkelsignal auf der Basis der Bezugsnockenwinkelposition bestimmt wird, die auf der Basis des zweiten Nockenwinkelsignals bestimmt wird, um die Drehphase der Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle auf der Basis einer Phasendifferenz zwischen dem bestimmten ersten Nockenwinkelsignal und der Bezugskurbelwinkelposition zu erfassen.
Die oben genannten und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist ein Blockdiagramm, das einen Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittansicht, die einen variablen Ventilzeitmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Zeitdiagramm, das eine Kennlinie von verschiedenen Signalen gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Zählprozess eines Kurbelwinkelsignals POS gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Zählprozess eines Nockenwinkelsignals CAM gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Berechnen einer Phasendifferenz zwischen einer Bezugskurbelwinkelposition und einer Bezugsnockenwinkelposition gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Berechnen einer Drehphase einer Nockenwelle gemäß der Ausführungsform der vorliegende Erfindung zeigt.
8 ist ein Flussdiagramm, das den Zählprozess des Kurbelwinkelsignals POS gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Erfassungsprozess der Bezugskurbelwinkelposition gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Erfassungsprozess der Bezugsnockenwinkelposition gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Erfassungsprozess für einen Zylinder, dessen Kolben an einem oberen Totpunkt eines Einlasshubs positioniert ist, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Zeitdiagramm, das das Nockenwinkelsignal CAM, das Kurbelwinkelsignal POS und einen Zähler vCRACNTCYL gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist ein Zeitdiagramm, das das Nockenwinkelsignal CAM, das Kurbelwinkelsignal POS und einen Zähler vCNTFST gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist ein Zeitdiagramm, das den Zähler vCRACNTCYL, den Zähler vCNTFST und einen Zylinderbestimmungswert vCYLCNT gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel für ein Ausgabemuster des Nockenwinkelsignals CAM gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel für ein Ausgabemuster des Nockenwinkelsignals CAM gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist ein Systemdiagramm eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein Diagramm, das die Aufbauten eines Kurbelwinkelsensors sowie eines ersten und eines zweiten Nockensensors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess, der jedes Mal ausgeführt wird, wenn ein erstes Nockenwinkelsignal CAM1 erzeugt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess, der jedes Mal ausgeführt wird, wenn ein zweites Nockenwinkelsignal CAM2 erzeugt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess, der jedes Mal ausgeführt wird, wenn ein Einheitskurbelwinkelsignal POS erzeug wird, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
22 ist ein Flussdiagramm, das die Details eines Drehphasen-Berechnungsprozesses, der jedes Mal ausgeführt wird, wenn das erste Nockenwinkelsignal CAM1 erzeugt wird, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 ist ein Zeitdiagramm das die Korrelation zwischen den verschiedenen Signalen POS, CAM1, CAM2 und den verschiedenen Zählern CNT1, CNT2, CYLCAM, CNTCAM gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist ein Zeitdiagramm, das die Korrelation zwischen den verschiedenen Signalen POS, CAM1, CAM2 und den verschiedenen Zählern CNTCRA, CYLCAM, CYLCNT, CNTnCYL gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
25 ist ein Zeitdiagramm, das den Drehphasenberechnungsprozess gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
26 ist ein Zeitdiagramm, das einen anderen Aufbau des zweiten Nockenwinkelsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
27 ist ein Zeitdiagramm, das die Korrelation zwischen dem zweiten Nockenwinkelsignal CAM2 aus dem zweiten Nockenwinkelsensor von 26 und dem Einheitskurbelwinkelsignal POS aus dem Kurbelwinkelsensor von 28 zeigt.
28 ist ein Diagramm, das einen anderen Aufbau des Kurbelwinkelsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
29 zeigt einen anderen Aufbau des zweiten Nockenwinkelsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
30 ist ein Zeitdiagramm, das die Korrelation zwischen dem zweiten Nockenwinkelsignal CAM2 aus dem zweiten Nockenwinkelsensor von 29 und dem Einheitskurbelwinkelsignal POS aus dem Kurbelwinkelsensor von 28 zeigt.
Im Folgenden wird auf das Blockdiagramm von 1 Bezug genommen, das einen Vierzylinder-Benzinmotor zeigt.
In 1 ist in einem Einlassrohr 102 eines Motors 101 eine elektronisch gesteuerte Drossel 104 zum Öffnen oder Schließen eines Drosselventils 103b unter Verwendung eines Drosselmotors 103a angeordnet.
Das Einsaugen von Luft in eine Verbrennungskammer 106 erfolgt über die elektronisch gesteuerte Drossel 104 und ein Einlassventil 105.
Ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil 131 ist an einer Einlassöffnung 130 jedes Zylinders angeordnet.
Das Kraftstoffeinspritzventil 131 wird auf der Basis eines Einspritzimpulssignals aus einer Motorsteuereinheit (ECU) 114 geöffnet, um Kraftstoff mit einem vorbestimmten Druck zu dem Einlassventil 105 einzuspritzen.
Der durch Saugen in die Verbrennungskammer 106 eingeführte Kraftstoff wird durch eine Funkenzündung verbrannt, die durch eine Zündkerze (nicht in der Figur gezeigt) vorgesehen wird.
Das in der Verbrennungskammer 106 entstehende Gas wird aus der Verbrennungskammer über ein Abgasventil 107 zu einem Abgasrohr ausgestoßen und danach durch einen vorderen katalytischen Wandler 108 und einen hinteren katalytischen Wandler 109 gereinigt, um die die Atmosphäre ausgestoßen zu werden.
Das Einlassventil 105 und das Abgasventil 107 werden durch Nocken an einer Einlassnockenwelle 134 und einer Abgasnockenwelle 110 geöffnet oder geschlossen. An der Einlassnockenwelle 134 ist ein variabler Ventilzeitmechanismus (VTC) 113 angeordnet.
Der variable Ventilzeitmechanismus 113 ist ein Mechanismus, der die Drehphase einer Einlassnockenwelle 134 relativ zu einer Kurbelwelle 120 verändert, um die Ventilzeit des Einlassventils 105 zu variieren.
2 zeigt einen Aufbau des variablen Ventilzeitmechanismus 113.
Der variable Ventilzeitmechanismus 113 ist an einem Zahnrad 25 fixiert, das synchron zu der Kurbelwelle 120 gedreht wird, und umfasst: einen ersten Läufer 21, der mit dem Zahnrad 25 gedreht wird, einen zweiten Läufer 22, der durch eine Schraube 22a an einem Ende der Einlassnockenwelle 134 fixiert ist, um mit der Einlassnockenwelle 124 gedreht zu werden, und ein Zwischenzahnrad 23 mit einer zylindrischen Form, das über schraubenförmige Keile 26 in eine Innenumfangsfläche des ersten Läufers 21 und in eine Außenumfangsfläche des zweiten Läufers 22 eingreift.
Eine Trommel 27 ist mit dem Zwischenzahnrad 23 über eine Dreifachgewindeschraube 28 verbunden. Zwischen der Trommel 27 und dem Zwischenzahnrad 23 ist eine Drehfeder 29 angeordnet.
Das Zwischenzahnrad 23 wird durch die Drehfeder 29 zu einer Verzögerungswinkelrichtung (linken Richtung in 2) gedrückt. Und wenn eine Spannung an einem elektromagnetischen Verzögerer 24 angelegt wird, um eine Magnetkraft zu erzeugen, wird das Zwischenzahnrad 23 über die Trommel 27 und die Dreifachgewindeschraube 28 zu einer Beschleunigungswinkelrichtung (rechten Richtung in 2) bewegt.
Eine relative Phase zwischen den Läufern 21 und 22 wird in Übereinstimmung mit der Axialposition des Zwischenzahnrads 23 variiert, sodass die Phase der Einlassnockenwelle 134 relativ zu der Kurbelwelle 120 verändert wird.
Der elektromagnetische Verzögerer 24 wird in Übereinstimmung mit Motorbetriebsbedingungen auf der Basis von Steuersignalen aus der ECU 114 gesteuert.
Der variable Ventilzeitmechanismus 113 ist nicht auf den in 2 gezeigten Aufbau beschränkt, wobei auch ein anderer bekannter variabler Ventilmechanismus verwendet werden kann, der die Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle variiert.
Es kann zum Beispiel ein variabler Ventilzeitmechanismus, der einen beweglichen Teil umfasst, der verschiebbar durch eine Spiralführung geführt wird, wie in der offen gelegten (Kokai) japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2003-184516 angegeben, ein variabler Ventilzeitmechanismus des Hydraulikflügeltyps wie in der offen gelegten (Kokai) japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2007-120406 angegeben, oder ein variabler Ventilzeitmechanismus des Motortyps, der einen Nockenwelle durch einen Motor antreibt, wie in der der offen gelegten (Kokai) japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2008-025541 angegeben, angewendet werden.
Die ECU 114 umfasst einen Mikrocomputer und führt Berechnungen auf der Basis von Erfassungssignalen aus verschiedenen Sensoren durch, um eine elektronisch gesteuerte Drossel 104, variable Ventilzeitmechanismen 113, ein Kraftstoffeinspritzventil 131 usw. zu steuern.
Zu den verschiedenen Sensoren gehören ein Gaspedalöffnungssensor 116 zum Erfassen einer Gaspedalöffnung ACC, ein Luftflussmesser 115 zum Erfassen einer Einlassluftmenge QA des Motors 101, ein Kurbelwinkelsensor 117 zum Erfassen einer Kurbelwinkels, einen Drosselsensor 118 zum Erfassen einer Öffnung TVO des Drosselventils 103b, einen Wassertemperatursensor 119 zum Erfassen der Kühlwassertemperatur TW des Motors 101 und einen Nockenwinkelsensor 132 zum Erfassen eines Nockenwinkels.
Der Kurbelwinkelsensor 117 erfasst Erfassungsteile wie zum Beispiel Erfassungssteile einer koaxial an der Kurbelwelle 120 gehaltenen Signalplatte und gibt Kurbelwinkelsignale POS mit einer fallenden Flanke an jedem Kurbelwinkel von 10 Grad (Einheitswinkel) wie in 3 gezeigt aus. Ein Zyklus von entsprechenden abfallenden Flanken des Kurbelwinkelsignals POS ist in einem Teil pro vollständiger Drehung der Kurbelwelle 120 mit einer Differenz von 30 Grad zu dem Einheitswinkel gesetzt.
Der Kurbelwinkelsensor 117 ist nämlich ein Sensor zum Erfassen der Drehung der Kurbelwelle 120 hinsichtlich des Kurbelwinkels auf einer 10-Grad-Basis, wobei der Teil, in dem ein Ausgabezyklus des Kurbelwinkelsignals POS mit einem Kurbelwinkel von 30 Grad gesetzt ist, an einer fixen Kurbelwinkelposition erfasst wird. Indem also der Teil bestimmt wird, an dem der Ausgabezyklus mit einem Kurbelwinkel von 30 Grad gesetzt ist, kann ein Drehwinkel der Kurbelwelle 120 als ein Winkel von der Winkelposition bestimmt werden, an der der Ausgabezyklus des Kurbelwinkelsignals POS mit einem Kurbelwinkel von 30 Grad gesetzt ist.
Der Teil, in dem der Ausgabezyklus der Kurbelwinkelsignals POS mit einem Kurbelwinkel von 30 Grad gesetzt ist, wird zum Beispiel durch das Weglassen von zwei folgenden Zähnen vorgesehen, die durch den Kurbelwinkelsensor 117 erfasst werden könnten.
Übrigens erfolgt die Zündung des Vierzylindermotors 101 in der vorliegenden Ausführungsform in der folgenden Reihenfolge: Zylinder #1 → Zylinder #3 → Zylinder #4 → Zylinder #2, wobei die Hubphasendifferenz der Zylinder (Zündungsintervall) ein Kurbelwinkel von 180 Grad ist, sodass die Zündung mit Intervallen von 180 Grad durchgeführt wird.
Die Einlassnockenwelle 134 führt eine Halbdrehung pro vollständiger Drehung der Kurbelwelle 120 durch, und der Nockenwinkelsensor 132 erfasst die zu erfassenden Teile der axial an der Einlassnockenwelle 134 gehaltenen Signalplatte, um Nockenwinkelsignale CAM mit jeweils einer ansteigenden/abfallenden Flanke an jedem Kurbelwinkel von 10 Grad (Nockenwinkel von 5 Grad) als Einheitswinkel wie in 3 gezeigt auszugeben. Ein Flankenzyklus von einer ansteigenden zu einer abfallenden Flanke ist in einem Teil pro Umdrehung der Einlassnockenwelle 134 mit einem Kurbelwinkel von 30 Grad (Nockenwinkel von 15 Grad), der sich von dem Einheitswinkel unterscheidet, gesetzt.
Der Nockenwinkelsensor 132 ist ein Sensor zum Erfassen einer Drehung der Nockenwelle 134 auf der Basis von Nockenwinkeln von 5 Grad, wobei der Teil, in dem ein Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CM mit einem Kurbelwinkel von 30 Grad gesetzt ist, an einer fixen Nockenwinkelposition erfasst wird. Indem also der Teil bestimmt wird, in dem der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM mit einem Kurbelwinkel von 30 Grad gesetzt ist, kann ein Drehwinkel der Nockenwelle 134 als ein Winkel von der Winkelposition erfasst werden, an der der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM mit einem Kurbelwinkel von 30 Grad gesetzt ist.
Der Teil (eine Bezugskurbelwinkelposition), in dem der Abfallszyklus des Kurbelwinkelsignals POS 30 Grad beträgt, tritt zwei Mal zwischen den Teilen (Bezugsnockenwinkelpositionen) auf, in denen der Zyklus von der ansteigenden Flanke zu der abfallenden Flanke des Nockenwinkelsignals CAM 30 Grad beträgt.
Der Teil, in dem der Zyklus von der ansteigenden Flanke zu der abfallenden Flanke des Nockenwinkelsignals CAM dem Kurbelwinkel von 30 Grad entspricht, wird zum Beispiel gesetzt, indem ein zu erfassender Teil, dessen Breite in der Umfangsrichtung drei Mal so groß wie die Breite der anderen zu erfassenden Teile ist, als durch den Kurbelwinkelsensor 117 zu erfassender Teil vorgesehen wird.
Übrigens kann der Einheitswinkel in Übereinstimmung mit der für das Erfassen der Drehphase erforderlichen Auflösung gesetzt werden. Vorzugsweise wird der Einheitswinkel jedoch bei einem Mindestkurbelwinkel von ungefähr 5 bis 20 Grad gesetzt.
Die ECU 114 erfasst die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 relativ zu der Kurbelwelle 120 auf der Basis der Erfassungssignale aus dem Kurbelwinkelsensor 117 und dem Nockenwinkelsensor 132, um eine Variable für den variablen Ventilzeitmechanismus 113 (elektromagnetischen Verzögerer 24) auf der Basis der Differenz zwischen dem Erfassungsergebnis der Drehphase und einer Zieldrehphase zu regeln.
Im Folgenden werden Details zu der durch die ECU 114 durchgeführten Drehphasenerfassung beschrieben.
Der Ablauf des Flussdiagramms von 4 wird an jeder abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals POS (an jedem Kurbelwinkel von 10 Grad) ausgeführt. In Schritt S41 wird ein Zähler vCRACNT72 zum Zählen der abfallenden Flanken des Kurbelwinkelsignals POS um 1 hochgezählt.
In Schritt S42 wird ein Abfallszyklus TPOS des Kurbelwinkelsignals POS auf der Basis einer Zeitdifferenz zwischen der vorausgehenden Ausführung dieser Routine und der aktuellen Ausführung gemessen.
In Schritt S43 wird ein Zyklusverhältnis ΔTPOS berechnet, das ein Verhältnis zwischen dem neuesten Wert des Abfallszyklus TPOS und einem vorausgehenden Wert ist. Zyklusverhältnis ΔTPOS = neuester Wert/vorausgehender Wert
In Schritt S44 wird bestimmt, ob das Zyklusverhältnis ΔTPOS gleich oder größer als ein zuvor gespeicherter Schwellwert SL1 ist, wodurch bestimmt wird, ob der aktuell gemessene abfallende Zyklus TPOS ein Messergebnis des zyklischen Teils von 30 Grad ist oder nicht.
Wenn das Zyklusverhältnis ΔTPOS gleich oder größer als der Schwellwert SL1 ist, wird bestimmt, ob das aktuelle Kurbelwinkelsignal POS der Bezugskurbelwinkelposition entspricht, wobei die Routine dann zu Schritt S45 fortschreitet.
In Schritt S45 wird bestimmt, ob ein Flag FCRA auf 1 gesetzt ist.
Wenn das Flag FCRA auf 0 gesetzt ist, wird das Flag FCRA in Schritt S46 auf 1 gesetzt, wobei die Routine danach zu Schritt S47 fortschreitet, in dem der Zähler vCRACNT72 auf 0 zurückgesetzt wird.
Wenn das Flag FCRA dagegen auf 1 gesetzt ist, schreitet die Routine zu Schritt S48 fort, in dem das Flag FRCA auf 0 zurückgesetzt wird, wobei die Routine danach den Schritt S47 auslässt und beendet wird.
Wenn nämlich der Zähler vCRACNT 72 auf 0 zurückgesetzt wird, weil aktuell der 30-Grad-Zyklusteil erfasst wird, wird er nicht auf 0 zurückgesetzt, wenn der 30-Grad-Zyklusteil das nächste Mal erfasst wird, und wird er zu einer zweiten Erfassungszeit des 30-Grad-Zyklusteils nach der nächsten Erfassung wieder auf 0 zurückgesetzt. Deshalb wird der Zähler vCRACNT72 wie in 3 gezeigt für zwei 30-Grad-Zyklusteile auf 0 zurückgesetzt, d. h. mit anderen Worten nach jeweils zwei Drehungen der Kurbelwelle 120.
Der Ablauf des Flussdiagramms von 5 wird bei jeder ansteigenden bzw. abfallenden Flanke des Nockenwinkelsignals CAM (jedem Kurbelwinkel von 10 Grad) ausgeführt. In Schritt S51 wird ein Zähler CAMCNT zum Zählen der ansteigenden/abfallenden Flanken des Nockenwinkelsignals CAM um 1 hochgezählt.
In dem nächsten Schritt S52 wird bestimmt, ob der Zähler CAMCNT zu 3 hochgezählt wurde.
Wenn dann der Zähler CAMCNT auf 3 gezählt wurde, schreitet die Routine zu Schritt S53 fort, in dem der Zähler CAMCNT auf 0 zurückgesetzt wird, wobei in dem nächsten Schritt S54 ein Zähler vCAMCNT3 um 1 hochgezählt wird.
Der Zähler vCAMCNT 3 ist ein Zähler, der nach jeweils drei ansteigenden bzw. abfallenden Flanken des Nockenwinkelsignals CAM hochgezählt wird.
In Schritt S55 wird ein ansteigender bzw. abfallender Flankenzyklus TCAM des Nockenwinkelsignals CAM auf der Basis einer Zeitdifferenz zwischen der vorausgehenden Ausführung dieser Routine und der aktuellen Ausführung gemessen.
In Schritt S56 wird ein Zyklusverhältnis ΔTCAM berechnet, das ein Verhältnis zwischen dem neuesten Wert des Zyklus TCAM und einem vorausgehenden Wert ist. Zyklusverhältnis ΔTCAM = neuester Wert/vorausgehender Wert
In Schritt S57 wird bestimmt, ob das Zyklusverhältnis ΔTCAM gleich oder größer als ein zuvor gespeicherter Schwellwert SL2 ist, sodass bestimmt wird, ob der aktuell gemessene Zyklus TCAM ein Messergebnis des Zyklusteils bei einem Kurbelwinkel von 30 Grad ist.
Weil sowohl der Zyklus TPOS als auch der Zyklus TCAM dem Kurbelwinkel von 10 Grad entsprechen und die verschiedenen Zyklusteile alle auf eine Kurbelwinkel von 30 Grad gesetzt sind, kann der Schwellwert SL1 den gleichen Wert wie der Schwellwert SL2 aufweisen.
Wenn das Zyklusverhältnis ΔTCAM gleich oder größer als der Schwellwert SL2 ist, wird bestimmt, dass das aktuelle Nockenwinkelsignal CAM der Bezugsnockenwinkelposition entspricht, wobei die Routine dann zu Schritt S58 fortschreitet.
In Schritt S58 wird der Zähler vCAMCNT3 auf 0 zurückgesetzt.
Dementsprechend wird der Zähler vCAMCNT3 wie in 3 gezeigt an der bei jeweils einer Umdrehung der Einlassnockenwelle 134 erfassten Bezugsnockenwinkelposition auf 0 zurückgesetzt.
In Schritt S59 wird eine Differenz vVTCCLK zwischen der aktuellen Taktzeit und einer Taktzeit, zu der das separat zu erfassende Kurbelwinkelsignal POS erzeugt wird, d. h. eine Zeitperiode von der abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals POS bis zu der Erfassung der ansteigenden bzw. abfallenden Flanke des Nockenwinkelsignals CAM berechnet.
Die oben genannte Zeitperiode gibt eine Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkelsignal POS und dem Nockenwinkelsignal CAM an.
Der Ablauf des Flussdiagramms von 6 wird bei jeder abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals POS (bei jedem Kurbelwinkel von 10 Grad) ausgeführt.
In Schritt S61 wird eine Taktzeit, zu der die abfallende Flanke des Kurbelwinkelsignals POS erfasst wird und die für die Berechnung in Schritt S59 verwendet wird, gespeichert.
In Schritt S62 wird bestimmt, ob der Wert des Zählers vCRACNT72 gleich oder größer als 34 ist, d. h. es wird bestimmt, ob der 30-Grad-Zyklusteil, in dem der Zähler vCRACNT72 nicht auf 0 zurückgesetzt ist, verstrichen ist.
Wenn dann der Wert des Zählers vCRACNT72 gleich oder größer als 34 ist, wird 2 zu dem Zähler vCRACNT72 addiert, um zwei Kurbelwinkelsignale POS zu berücksichtigen, die während des 30-Grad-Zyklusteils nicht ausgegeben wurden.
Auf diese Weise gibt der Wert des Zählers vCRACNT72 korrekt den Drehwinkel von der Bezugskurbelwinkelposition (30-Grad-Zyklusteil) an.
In Schritt S64 wird die Differenz vVTCCNT zwischen dem Wert des Zählers vCRACNT72 und der Zahl berechnet, die durch das Verdreifachen des Werts des Zählers vCAMCNT3 erhalten wird. vVTCCNT = vCRACNT72 – vCAMCNT3 × 3
Die Verdreifachung des Werts des Zählers vCAMCNT3 sorgt dafür, dass die Zähler vCRACNT72 und vCAMCNT3 dieselben Zählwerte bei jeweils 10 Grad aufweisen, weil der Zähler vCRACNT72 bei jedem Kurbelwinkel von 10 Grad hochgezählt wird, während der Zähler vCAMCNT3 bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad hochgezählt wird.
Die Differenz vVCTCNT gibt den Kurbelwinkel von der Bezugskurbelwinkelposition zu der Bezugsnockenwinkelposition mit einem Kurbelwinkel von 10 Grad als Einheit an.
In Schritt S65 wird bestimmt, ob die Differenz vVTCNCT ein negativer Wert ist oder nicht.
Wenn die Differenz vVCTCNT ein negativer Wert ist, schreitet die Routine zu Schritt S66 fort, in dem 72 zu der Differenz vVTCCNT addiert wird, sodass die Differenz vVTCCNT den Kurbelwinkel von der Bezugskurbelwinkelposition zu der Bezugsnockenwinkelposition ausdrückt.
Der Ablauf des Flussdiagramms von 7 wird bei jeder ansteigenden/abfallenden Flanke des Nockenwinkelsignals CAM (bei jedem Kurbelwinkel von 10 Grad) ausgeführt.
In Schritt S71 wird bestimmt, ob der Zeitpunkt zum Hochzählen des Zählers vCAMCNT3 erreicht ist. Und nur wenn der Zeitpunkt zum Hochzählen des Zählers vCAMCNT3 erreicht wurde, werden die Prozesse von Schritt S72 und der folgenden Schritte ausgeführt. Die Prozesse von Schritt S72 und der folgenden Schritte werden bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad ausgeführt.
In Schritt S72 wird eine Phasendifferenz vVTCCLK zwischen der abfallenden Flanke jedes Kurbenwinkelsignals POS und der ansteigenden/abfallenden Flanke des Nockenwinkelsignals CAM durch den Zyklus TPOS des Kurbelwinkelsignals POS geteilt, um zu erfahren, wie viele 10-Grad-Zyklen der Phasendifferenz vVTCCLK entsprechen. vVTCTIM = vVTCCLK/TPOS
In Schritt S73 wird ein Kurbelwinkel vVTCANG von der Bezugskurbelwinkelposition zu der Bezugsnockenwinkelposition auf der Basis von vVTCTIM und vVTCCNT berechnet. vVTCANG = (vVTCTIM + vVTCCNT) × 10
Weiterhin wird in dem nächsten Schritt S74 der berechnete Winkel vVTCANG von den 540 Grad subtrahiert, die der Winkel vVTCANG annimmt, wenn die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 durch den variablen Ventilzeitmechanismus zu dem am weitesten verzögerten Winkel gesteuert wird, um eine Beschleunigungswinkelgröße vREVTC der Drehphase zu berechnen.
Wie oben beschrieben, wird die Beschleunigungswinkelgröße vREVTC der Drehphase bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad erfasst, wobei die manipulierte Variable für den variablen Ventilzeitmechanismus 113 derart geregelt wird, dass die Beschleunigungswinkelgröße vREVTC sich einem Zielbeschleunigungswinkel auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen annähert.
Also auch wenn die Motordrehzahl gering ist, kann die Drehphase in einem ausreichend kurzen Zeitzyklus erfasst werden, sodass die manipulierte Variable des variablen Ventilzeitmechanismus 113 mit einer hohen Geschwindigkeit und einer großen Präzision geregelt werden kann.
Der Grund dafür, dass der Erfassungszyklus der Drehphase auf einen Kurbelwinkel von 30 Grad gesetzt wird, besteht darin, dass der Wert des Zählers vCRANCNT72 nicht nach jeweils 10 Grad in dem 30-Grad-Zyklusteil hochgezählt wird, sodass wenn der Drehzyklus auf eine Erfassung nach jeweils 10 Grad gesetzt wird, eine Beschleunigungswinkelgröße in dem 30-Grad-Zyklusteil berechnet werden könnte, die sich stark von der tatsächlichen Beschleunigungswinkelgröße unterscheidet.
Übrigens ist in der oben beschriebenen Ausführungsform der Einheitswinkel auf einen Kurbelwinkel von 10 Grad gesetzt, wobei die Drehphase bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad erfasst wird. Es sollte jedoch deutlich sein, dass der Einheitswinkel nicht auf eine derartige Winkeleinstellung beschränkt ist. Weiterhin kann der Nockenwinkelsensor 132 gesetzt werden, um Nockenwinkelsignale CAM zu erzeugen, die bei jedem Einheitswinkel abfallen oder ansteigen.
Es kann ein Zylinder an einer vorbestimmten Kolbenposition bei jeder Hubphasendifferenz zwischen den Zylindern auf der Basis der Erfassungssignale aus dem Kurbelwinkelsensor 117 und aus dem Nockenwinkelsensor 132 bestimmt werden, um das Zylinderbestimmungsergebnis für eine Kraftstoffeinspritzsteuerung oder eine Zündungszeitsteuerung für jeden Zylinder zu verwenden.
Im Folgenden werden die Details der Zylinderbestimmung durch die ECU 114 beschrieben.
Der Ablauf des Flussdiagramms von 8 wird bei jeder abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals POS ausgeführt.
In Schritt S81 wird ein Zähler vCRACNTCYL um 1 hochgezählt (siehe 12).
In dem nächsten Schritt S82 wird ein Zähler vCNTFST um 1 hochgezählt (siehe 13).
Der Ablauf des Flussdiagramms von 9 wird bei jeder abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals POS ausgeführt.
In Schritt S91 wird ein Zeitintervall zwischen der vorausgehenden Ausführung dieser Routine und der aktuellen Ausführung auf den neuesten Wert des abfallenden Zyklus TPOS (Zeitzyklus) des Kurbelwinkelsignals POS gesetzt.
In Schritt S92 wird das Verhältnis ΔTPOS zwischen dem neuesten Wert des Zyklus TPOS und dem vorausgehenden Wert berechnet. Zyklusverhältnis ΔTPOS = neuester Wert/vorausgehender Wert
In Schritt S93 wird bestimmt, ob das Zyklusverhältnis ΔTPOS den zuvor gespeicherten Schwellwert SL1 überschreitet.
Der Schwellwert SL1 wird auf einen Wert gesetzt, den das Zyklusverhältnis überschreitet, wenn der aktuelle Wert das Erfassungsergebnis des Abfallszyklus von 30 Grad ist.
Wenn das Zyklusverhältnis ΔTPOS den Schwellwert überschreitet, wird bestimmt, dass der Kurbelwinkel an der Bezugskurbelwinkelposition ist, wobei die Routine dann zu Schritt S94 fortschreitet, in dem der Zähler vCRANCTCYL auf 0 zurückgesetzt wird.
In 12 wird der Zähler vCRANTCYL bei jeder abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals POS hochgezählt und auf 0 zurückgesetzt, wenn das Kurbelwinkelsignal POS eine abfallende Flanke bei einem 30-Grad-zyklus (bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 120) angibt.
Wenn das Zyklusverhältnis ΔTPOS den Schwellwert SL1 nicht überschreitet, wird bestimmt, dass der aktuelle Wert nicht das Erfassungsergebnis des 30-Grad-Abfallszyklus ist, wobei die Routine dann den Schritt S94 auslässt und zu Schritt S95 fortschreitet.
In Schritt S95 wird der aktuelle Wert des Zyklus TPOS des Kurbelwinkelsignals POS auf den vorausgehenden Wert gesetzt.
Der Ablauf des Flussdiagramms von 10 wird bei jeder ansteigenden/abfallenden Flanke des Nockenwinkelsignals CAM ausgeführt.
In Schritt S101 wird ein Zeitintervall zwischen der vorausgehenden Ausführung dieser Routine und der aktuellen Ausführung auf den neuesten Wert des ansteigenden/abfallenden Zyklus TCAM des Nockenwinkelsignals CAM gesetzt.
In Schritt S102 wird das Verhältnis ΔTCAM zwischen dem neuesten Wert des Zyklus TCAM und dem vorausgehenden Wert berechnet. Zyklusverhältnis ΔTCAM = neuester Wert/vorausgehender Wert
In Schritt S103 wird bestimmt, ob das Zyklusverhältnis ΔTCAM den zuvor gespeicherten Schwellwert SL2 überschreitet oder nicht.
Der Schwellwert SL2 wird auf einen Wert gesetzt, den das Zyklusverhältnis ΔTCAM überschreitet, wenn der aktuelle Wert das Erfassungsergebnis des 30-Grad-Astiegs-/Abfallszyklus ist.
Wenn das Zyklusverhältnis ΔTCAM den Schwellwert SL2 überschreitet, wird bestimmt, dass der Nockenwinkel bei der Bezugsnockenwinkelposition ist, wobei die Routine dann zu Schritt S104 fortschreitet, in dem der Zähler vCNTFST auf 0 zurückgesetzt wird.
Wie in 13 gezeigt, wird der Zähler vCNTFST bei jeder abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals POS hochgezählt und auf 0 zurückgesetzt, wenn das Nockenwinkelsignal CAM in einem 30-Grad-Zyklus abfällt, d. h. bei jeder Umdrehung der Nockenwelle 134 oder bei jeweils zwei Umdrehungen der Kurbelwelle 120.
Wenn das Zyklusverhältnis ΔTCAM den Schwellwert SL2 nicht überschreitet, wird bestimmt, dass der aktuelle Wert nicht das Erfassungsergebnis des 30-Grad-Anstiegs-/Abfallszyklus ist, wobei die Routine dann den Schritt S104 auslässt und zu dem Schritt S105 fortschreitet.
In Schritt S105 wird der neueste Wert des Zyklus TCAM des Nockenwinkelsignals CAM auf den vorausgehenden Wert gesetzt.
Der Ablauf des Flussdiagramms von 11 wird bei jeder abfallenden Flanke des Kurbelwinkelsignals POS ausgeführt. In Schritt S111 wird bestimmt, ob der Wert des Zählers vCRACNTCYL gleich 0 ist.
Wenn der Wert des Zählers vCRACNTCYL gleich 0 ist, wird bestimmt, dass es sich um die Zylinderbestimmungszeit handelt, wobei die Routine dann zu Schritt S112 fortschreitet.
In Schritt S112 wird bestimmt, ob der Wert des Zählers vCNTFST gleich oder größer als 40 ist.
Wenn der Wert des Zählers vCNTFST gleich oder größer als 40 ist, schreitet die Routine zu Schritt S113 fort, in dem 3 als Zylinderbestimmungswert vCYLCNT gesetzt wird.
Übrigens gibt der als Zylinderbestimmungswert vCYLCNT gesetzte numerische Wert die Nummer des Zylinders an, dessen Kolben an einer Bezugsposition positioniert ist.
Wenn dagegen der Wert des Zählers vCNTFST kleiner als 40 ist, schreitet die Routine zu Schritt S114 fort, in dem 1 als Zylinderbestimmungswert vCYLCNT gesetzt wird.
Der Anfangswert des Zylinderbestimmungswerts vCYLCNT ist 0 und wird gehalten, bis in Schritt S113 oder Schritt S114 eine 3 oder 1 als Zylinderbestimmungswert vCYLCNT gesetzt wird, wobei vCYLCNT = 0 einen Zylinderbestimmungszustand angibt.
Wenn weiterhin in Schritt S111 bestimmt wird, dass der Wert des Zählers vCRACNTCYL nicht gleich 0 ist, schreitet die Routine zu Schritt S115 fort, in dem bestimmt wird, ob der Wert des Zählers vCRACNTCYL gleich 17 ist.
Der Zähler vCRACNTCYL = 17 gibt einen Zwischenpunkt an, bis der Wert des Zählers vCRACNTCYL das nächste Mal 0 von der vorausgehen 0 erreicht. Und auch wenn der Zähler vCRACNTCYL = 17 ist, wird bestimmt, dass es sich um eine Zylinderbestimmungszeit handelt, wobei die Routine zu Schritt S116 fortschreitet.
Weil der Zähler vCRACNTCYL bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 120 auf 0 zurückgesetzt wird, entspricht der Zeitpunkt des Zählers vCRACNTCYL = 0 und des Zählers vCRACNTCYL = 17 dem Zeitpunkt jedes Kurbelwinkels von 180 Grad.
Der Kurbelwinkel von 180 Grad entspricht einer Hubphasendifferenz zwischen den Zylindern in dem Vierzylindermotor 101 (Zündungsintervall). Durch das Durchführen der Zylinderbestimmung bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad wird dann zum Beispiel der Zylinder bestimmt, dessen Kolben an dem oberen Totpunkt des Einlasshubs positioniert ist.
In Schritt S116 wird der Zylinderbestimmungswert vCYLCNT auf „vorausgehender Wert +1” gesetzt.
Dementsprechend wird der Zylinderbestimmungswert vCYLCNT auf 1 gesetzt, indem bestimmt wird, dass der Wert des Zählers vCNTFST kleiner als 40 ist, wenn der Wert des Zählers vCRACNTCYL gleich 0 ist, und dann um 1 auf 2 hochgezählt wird, wenn der Wert des Zählers vCRACNTCYL = 17 ist. Dann wird der Zylinderbestimmungswert vCYLCNT auf 3 gesetzt, indem bestimmt wird, dass der Wert des Zählers vCNTFST gleich oder größer als 40 ist, wenn der Wert des Zählers CRACNTCYL gleich 0 ist, und wird dann um 1 auf 4 hochgezählt, wenn der Wert des Zählers vCRACNTCYL = 17 ist. Durch das wiederholte Ausführen des vorstehend beschriebenen Prozesses kehrt der Wert des Zählers vCRACNTCYL wiederholt zu 1 zurück und wird erneut zu 4 hochgezählt (siehe 14).
Übrigens gibt der Zylinderbestimmungswert vCYLCNT an, welcher Zylinder aus der Reihenfolge Zylinder #1 → Zylinder #3 → Zylinder #4 → Zylinder #2 als nächstes an dem oberen Totpunkt des Einlasshubs positioniert ist. Wenn es sich zum Beispiel um vCYLCNT = 3 handelt, wird angegeben, dass der Zylinder #4 als nächstes an dem oberen Totpunkt des Einlasses positioniert ist.
Weil der Wert des Zählers vCRACNTCYL zwei Mal auf 0 zurückgesetzt wird, während der Wert des Zählers vCNTFST auf 0 zurückgesetzt wird, auch wenn der Zähler vCRACNTCYL = 0 ist, unterscheidet sich der Wert des Zählers vCNTFST um einen Wert, der einer Drehung der Kurbelwelle 120 entspricht, in Abhängigkeit davon, ob der Zeitpunkt des Zählers vCRACNTCYL = 0 unmittelbar auf das Zurücksetzten des Zählers VCNFST auf 0 folgt oder nicht.
Indem also bestimmt wird, ob der Wert des Zählers vCNTFST kleiner als 40 ist, kann der Zeitpunkt des Zählers vCRACNTCYL = 0 als Zeitpunkt des oberen Totpunkts des Einlasses eines anderen Zylinders bestimmt werden, sodass also die Zylinderbestimmung mit großer Präzision durchgeführt werden kann.
Wenn weiterhin der Wert des Zählers vCNTFST bei einem Zähler vCRACNTCYL = 0 geändert wird, weil die Drehphase der Nockenwelle 134 relativ zu der Nockenwelle 120 durch den variablen Ventilzeitmechanismus 113 variiert wird, ist der Änderungsbereich des Werts des Zählers vCNTFST ausreichend klein relativ zu der Differenz für eine Umdrehung der Kurbelwelle 120, sodass die Änderung keinen Einfluss auf die Zylinderbestimmung hat.
Übrigens ist der oben beschriebene Nockenwinkelsensor 132 derart konfiguriert, dass der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM an der Bezugsnockenwinkelposition länger vorgesehen wird. Es kann jedoch auch der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM an der Bezugswinkelposition kürzer vorgesehen werden, um die Position, an welcher der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM kürzer vorgesehen wird, als Bezugsnockenwinkelposition zu erfassen.
15 zeigt die Korrelation zwischen dem Nockenwinkelsignal CAM, dessen Ausgabezyklus an der Bezugsnockenwinkelposition kürzer vorgesehen ist, und dem Kurbeiwinkelsignal POS.
Das Nockenwinkelsignal CAM von 15 ist ein Pulssignal, das bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad (Einheitswinkel) ausgegeben wird, wobei ein Teil X, an dem das Nockenwinkelsignal CAM in einem 15-Grad-Zyklus zwei Mal hintereinander ausgegeben wird, pro Umdrehung der Einlassnockenwelle 134 vorgesehen ist.
Das Nockenwinkelsignal CAM wird nämlich übermäßig an einem Zwischenteil zwischen dem an der Bezugsnockenwinkelposition ausgegebenen Nockenwinkelsignal CAM und dem nächsten an dem 30-Grad-Zyklus ausgegebenen Nockenwinkelsignal ausgegeben, sodass der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM zwei Mal hintereinander 15 Grad beträgt.
Indem der Teil bestimmt wird, in dem der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM auf einen Kurbelwinkel von 15 Grad gesetzt ist, kann die Bezugsnockenwinkelposition bestimmt werden, um den Drehwinkel der Nockenwelle 134 von der Bezugsnockenwinkelposition auf der Basis der Anzahl der erzeugten Nockenwinkelsignale CAM von der erfassten Bezugsnockenwinkelposition zu erfassen.
Wenn also der Nockenwinkelsensor 132, der das Nockenwinkelsignal CAM wie in 15 gezeigt ausgibt, verwendet wird, kann die Drehphase bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad erfasst werden.
Dabei wird die Position, an dem der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM kürzer vorgesehen ist, in einen Abschnitt gesetzt, in dem nur das Einlassventil 105 eines Zylinders geöffnet wird und auch eine Hubgröße des Einlassventils 105 erhöhend variiert wird. Daraus resultiert, dass die Bezugsnockenwinkelposition wegen des Einflusses einer Variation der Motordrehzahl aufgrund einer Nockenreaktionskraft falsch erkannt wird.
Weiterhin kann wie in 16 gezeigt die Bezugsnockenwinkelposition bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad erfasst werden, indem der Zyklus des Nockenwinkelsignals CAM bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad (bei jedem Nockenwinkel von 90 Grad) geändert wird.
In 16 werden ein oder zwei zusätzliche Nockenwinkelsignale CAM zwischen dem an der Bezugsnockenwinkelposition für jeden Kurbelwinkel von 180 Grad ausgegebenem Nockenwinkelsignal CAM und dem nächsten bei einem 30-Grad-Intervall ausgegebenen Nockenwinkelsignal CAM ausgegeben.
Dabei ist in dem Teil, in dem die zwei übermäßigen Nockenwinkelsignale CAM ausgegeben werden, der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM drei Mal hintereinander der Kurbelwinkel von 10 Grad, während in dem Teil, in dem ein übermäßiges Nockenwinkelsignal CAM ausgegeben wird, der Zyklus des Kurbelwinkels von 10 Grad und der Zyklus des Kurbelwinkels von 20 Grad aufeinander folgen.
Von den vier Bezugsnockenwinkelpositionen wird ein übermäßiges Nockenwinkelsignal CAM an jedem der zwei Bezugsnockenwinkelpositionen ausgegeben, während zwei übermäßige Nockenwinkelsignals CAM an jedem der verbleibenden zwei Bezugsnockenwinkelpositionen ausgegeben werden und außerdem zwei Bezugsnockenwinkelpositionen, an denen jeweils ein übermäßiges Nockenwinkelsignal CAM ausgegeben wird, aufeinander folgend gesetzt sind.
Weiterhin ist das Kurbelwinkelsignal POS von 16 ein Pulssignal, das an jedem Kurbelwinkel von 10 Grad ausgegeben wird, aber nicht an jedem Kurbelwinkel von 180 Grad ausgegeben wird. Was die zwei Teile betrifft, in denen das Kurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, wird in einem der zwei Teile ein Kurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben und werden in dem anderen Teil zwei Kurbelwinkelsignale POS nicht ausgegeben.
Bei der Kombination des Nockenwinkelsensors 132 und des Kurbelwinkelsensors 117 wird die Anzahl der an jedem Kurbelwinkel von 180 Grad übermäßig ausgegebenen Nockenwinkelsignale CAM in der Reihenfolge zwei → eins → eins zwei geändert, während die Anzahl der nicht ausgegebenen Kurbelwinkelsignale POS in der Reihenfolge zwei → eins → zwei → eins geändert wird.
Deshalb können die zwei Bezugsnockenwinkelpositionen bestimmt werden, an denen die Anzahl der übermäßig ausgegebenen Nockenwinkelsignale CAM gleich zwei ist, unabhängig davon, ob die Anzahl der an der entsprechenden Position nicht ausgegebenen Kurbelwinkelsignale POS gleich eins oder zwei ist.
Es können also die vier Bezugsnockenwinkelpositionen auf der Basis von Kombinationen in der Anzahl von übermäßig ausgegebenen Nockenwinkelsignalen CAM mit der Anzahl von nicht ausgegebenen Kurbelwinkelsignalen unterschieden werden, sodass der Zylinder an der Bezugskolbenposition bei jedem Kurbelwinkel von 180 bestimmt werden kann.
Indem weiterhin der Teil bestimmt wird, in dem der Ausgabezyklus des Nockenwinkelsignals CAM kürzer vorgesehen wird, kann die Bezugsnockenwinkelposition erfasst werden, um den Drehwinkel der Nockenwelle 134 aus der Bezugsnockenwinkelposition auf der Basis der Anzahl von erzeugten Nockenwinkelsignalen CAM von der erfassten Bezugsnockenwinkelposition zu erfassen.
Also auch wenn ein Nockenwinkelsensor 132 verwendet wird, der das Nockenwinkelsignal CAM wie in 16 gezeigt ausgibt, kann die Drehphase bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad erfasst werden.
17 ist ein Flussdiagramm des Motors 101 für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Aufbau des Motors 101 von 17 ist gleich demjenigen des Motors 101 von 1, mit Ausnahme eines Sensors zum Erfassen des Winkels der Kurbelwelle 120 und eines Sensors zum Erfassen des Winkels der Nockenwelle 134.
Dementsprechend werden in 17 identische Komponenten wie in dem Motor 101 von 1 durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei hier auf einer wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird.
Die Aufbauten des Kurbelwinkelsensors 147 sowie des ersten und des zweiten Nockensensors 142 und 143 in dem Motor 101 von 17 sind in 18 gezeigt.
Der Kurbelwinkelsensor 147 wird axial auf der Kurbelwelle 120 gehalten und umfasst: eine Signalplatte 152, die an einem Umfang mit vorstehenden Teilen 151 als Erfassungsteilen versehen ist; und einen Abnehmer 153, der an dem Motor 101 fixiert ist, um die vorstehenden Teile 151 zu erfassen.
Die vorstehenden Teile 151 der Signalplatte 152 sind im wesentlichen mit gleichen Intervallen eines Kurbelwinkels von 10 Grad angeordnet, wobei aber Teile, in denen jeweils zwei aufeinander folgende vorstehende Teile 151 weggelassen sind, an zwei gegenüberliegenden Positionen mit dazwischen der Mitte der Kurbelwelle 120 angeordnet sind.
Es ist zu beachten, dass auch nur ein oder auch drei oder mehr vorstehende Teile 151 weggelassen werden können.
Dann werden die Einheitskurbelwinkelsignale POS aus dem Kurbelwinkelsensor 147, die jeweils durch das Wellenformen einer Ausgabe aus dem Abnehmer 153 erhalten werden, als Pulssignale ausgegeben, wobei 16 aufeinander folgende Signale an jedem Kurbelwinkel von 10 Grad ausgegeben werden, dann zwei aufeinander folgende Signale nicht ausgegeben werden und anschließend 16 aufeinander folgende Signale bei jedem Kurbelwinkel von 10 Grad ausgegeben werden, wie in 23 und 24 gezeigt.
Dementsprechend beträgt der Kurbelwinkel 180 Grad zwischen dem ersten Einheitskurbelwinkelsignal POS nach dem nicht ausgegebenen Kurbelwinkelsignal POS und dem ersten Einheitskurbelwinkelsignal POS nach dem nächsten nicht ausgegebenen Kurbelwinkelsignal POS, wobei dieser Kurbelwinkel von 180 Grad der Hubphasendifferenz (dem Zündungsintervall) zwischen den Zylindern in dem Vierzylindermotor 101 der vorliegenden Ausführungsform entspricht.
Weiterhin wird der erste Nockensensor 142 axial an einem Ende der Einlassnockenwelle 134 gegenüber dem Ende gehalten, an dem der variable Ventilzeitmechanismus 113 angeordnet ist, und umfasst: eine Signalplatte 155, die mit vorstehenden Teilen 154 als zu erfassenden Teilen an einem Umfang versehen ist, und einen Abnehmer 156, der an dem Motor 101 fixiert ist, um die vorstehenden Teile 154 zu erfassen.
Die vorstehenden Teile 154 der Signalplatte 155 sind mit gleichen Intervallen des Kurbelwinkels von 30 Grad (Nockenwinkel von 15 Grad) ohne Auslassungen angeordnet.
Dann werden die ersten Nockenwinkelsignale CAM 1 aus dem ersten Nockensensor 142, die jeweils durch Wellenformen einer Ausgabe aus dem Abnehmer 156 erhalten werden, als Pulssignal ausgegeben, wobei ein fixer Zyklus bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad (Nockenwinkel von 15 Grad) wie in 23 und 24 gezeigt erhalten wird.
Weiterhin wird der zweite Nockensensor 143 axial an dem Ende der Einlassnockenwelle 134 gegenüber dem Ende gehalten, an dem der variable Ventilzeitmechanismus 113 angeordnet ist, und umfasst: eine Signalplatte 158, die mit vorstehenden Teilen 157 als Erfassungssteilen an einem Umfang versehen ist, und einen Abnehmer 159, der an dem Motor 101 fixiert ist, um die vorstehenden Teile 157 zu erfassen.
In der Signalplatte 158 sind ein vorstehender Teil 157, drei vorstehende Teile 157, vier vorstehende Teile 157 und zwei vorstehende Teile 157 an jedem Nockenwinkel von 90 Grad angeordnet. An den Teilen, an denen mehrere vorstehende Teile 157 aufeinander folgend angeordnet sind, sind die Abstände der vorstehenden Teile 157 mit einem Kurbelwinkel von 30 Grad (Nockenwinkel von 15 Grad) gesetzt und entsprechen damit dem Ausgabezyklus der ersten Nockenwinkelsignale CAM1.
Dann werden die zweiten Nockenwinkelsignale CAM2 aus dem zweiten Nockenwinkelsensor 143, die jeweils durch das Wellenformen einer Ausgabe aus dem Abnehmer 159 erhalten werden als Pulssignale derart ausgegeben, dass nur ein Signal, drei aufeinander folgende Signale, vier aufeinander folgende Signale und zwei aufeinander folgende Signale bei jedem Nockenwinkel von 90 Grad (Kurbelwinkel von 180 Grad) ausgegeben werden, wie in 23 und 24 gezeigt.
Die bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad ausgegebene Anzahl von zweiten Nockenwinkelsignalen CAM2 gibt die Nummer des Zylinders in dem Vierzylindermotor 101 der vorliegenden Ausführungsform an, wobei die Hubphasendifferenz zwischen den Zylindern dem Kurbelwinkel von 180 Grad entspricht und die Zündungsreihenfolge Zylinder #1 → Zylinder #3 → Zylinder #4 → Zylinder #2 ist.
In dem Vierzylindermotor 101 der vorliegenden Ausführungsform ist der Kolben jedes Zylinders an dem oberen Totpunkt (an dem oberen Totpunkt der Verdichtung oder dem oberen Totpunkt des Einlasses) bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad positioniert, sodass nur ein zweites Nockenwinkelsignal CAM2 vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #1 ausgegeben wird, drei aufeinander folgende zweite Nockenwinkelsignale CAM2 vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #3 ausgegeben werden, vier aufeinander folgende zweite Nockenwinkelsignale vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #4 ausgegeben werden und zwei aufeinander folgende zweite Nockenwinkelsignale CAM2 vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #2 ausgegeben werden.
Indem also bestimmt wird, wie viele zweite Nockenwinkelsignale CAM2 ausgegeben werden, kann der Zylinder bestimmt werden, dessen Kolben als nächstes an dem oberen Totpunkt positioniert werden soll, wobei auf der Basis des Bestimmungsergebnisses der Zylinder bestimmt wird, zu dem der Kraftstoff einzuspritzen ist, und wobei auf der Basis des Erfassungsergebnisses weiterhin das Einspritzpulssignal und ein Zündungssignal ausgegeben werden.
Es wird hier eine fixe Phasenbeziehung zwischen dem ersten Nockenwinkelsignal CAM1 und dem zweiten Nockenwinkelsignal CAM2 erhalten, wobei aber die Phasenbeziehung zwischen dem Einheitskurbelwinkelsignal POS und dem ersten und dem zweiten Nockenwinkelsignal CAM1 und CAM2 aufgrund einer Variation der Drehphase der Einlassnockenwelle 134 relativ zu der Kurbelwelle 120 durch den variablen Ventilzeitmechanismus 113 verändert wird.
In der Steuerung des variablen Ventilzeitmechanismus 113 wird die tatsächliche Drehphase erfasst und wird weiterhin die Zieldrehphase auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen (der Motorlast, der Motordrehgeschwindigkeit usw.) berechnet, sodass die manipulierte Variable für den elektromagnetischen Verzögerer 24 durch eine proportionale, integrale und differentiale Aktion usw. auf der Basis der Differenz zwischen der tatsächlichen Drehphase und der Zieldrehphase geregelt wird.
Im Folgenden werden die Details der Drehphasenerfassung unter Verwendung des Kurbelwinkelsensors 147, des ersten Nockensensors 142 und des zweiten Nockensensors 143 beschrieben.
Der Ablauf des Flussdiagramms 19 wird jedes Mal ausgeführt, wenn das erste Nockenwinkelsignal CAM1 erzeugt wird. Zuerst wird in Schritt S201 ein Zähler CNT1 um 1 hochgezählt (siehe 23).
In Schritt S202 wird bestimmt, ob der Wert des Zählers CNT 1 gleich 3 ist. Und wenn der Wert des Zählers CNT1 gleich 3 ist, schreitet die Routine zu Schritt S203 fort. Wenn der Wert des Zählers CNT1 dagegen nicht gleich 3 ist, lässt die Routine den Schritt S203 aus und schreitet zu Schritt S204 fort.
In Schritt S203 wird wie weiter unten beschrieben ein Zähler CNT2, der bei jeder Erzeugung des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 um 1 hochgezählt wird, auf 0 zurückgesetzt (siehe 23).
In Schritt S204 wird bestimmt, ob der Zähler CNT1 gleich 2 ist. Und wenn der Wert des Zählers CNT1 nicht gleich 2 ist, schreitet die Routine zu Schritt S205 fort, in dem ein Zähler CNTCAM um 1 hochgezählt wird.
Wenn dagegen CNT1 = 2 ist, schreitet die Routine zu Schritt S206 fort, in dem ein Zähler CNTCAM auf 0 zurückgesetzt wird, und schreitet die Routine weiterhin zu Schritt S207 fort, in dem der Wert des Zählers CNT2 zu diesem Zeitpunkt auf einen Zähler CYLCAM gesetzt wird (siehe 23).
Auf den Prozess in Schritt S205 oder S207 folgend, schreitet die Routine dann zu Schritt S208 fort, in dem die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 relativ zu der Kurbelwelle 120 berechnet wird. Die Details des Prozesses in Schritt S208 werden weiter unten mit Bezug auf das Flussdiagramm von 22 beschrieben.
Der Ablauf des Flussdiagramms von 20 wird jedes Mal ausgeführt, wenn das zweite Nockenwinkelsignal CAM2 erzeugt wird. In Schritt S301 wird der Zähler CNT2 um 1 hochgezählt, und in Schritt S302 wird der Zähler CNT1 auf 0 zurückgesetzt (siehe 23).
Der Zähler CNTCAM weist einen Wert auf, der jedes Mal um 1 hochgezählt wird, wenn das erste Nockenwinkelsignal CAM1 erzeugt wird, und wird bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad auf 0 zurückgesetzt, sodass der Zeitpunkt, zu dem der Zähler CNTCAM auf 0 zurückgesetzt wird, als Bezugsnockenwinkelposition betrachtet wird, wobei weiterhin auf der Basis des Werts des Zählers CNTCAM festgestellt werden kann, welche Anzahl von ersten Nockenwinkelsignalen CAM1 ab der Bezugsnockenwinkelposition ausgegeben wird.
Weiterhin gibt der Zähler CYLCAM das Zylinderbestimmungsergebnis an, das bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad gewechselt wird, wobei durch eine Abstimmung des Zählers CYLCAM mit dem Zähler CNTCAM das neueste erste Nockenwinkelsignal CAM aus allen während einer Drehung der Einlassnockenwelle 134 ausgegebenen ersten Nockenwinkelsignalen CAM1 bestimmt werden kann.
Der Ablauf des Flussdiagramms von 21 wird jedes Mal ausgeführt, wenn das Einheitskurbelwinkelsignal POS erzeugt wird. In Schritt S401 wird der Erzeugungszyklus TPOS des Einheitskurbelwinkelsignals POS gemessen.
In Schritt S402 wird auf der Basis des Verhältnisses zwischen dem vorausgehenden Wert des Zyklus TPOS und dem aktuellen Wert bestimmt, ob der aktuelle Zyklus TPOS das Messergebnis des Teils ist, an dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird.
In dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, wird die für die Drehung um einen Kurbelwinkel von 30 Grad erforderliche Zeit als Zyklus TPOS gemessen, während in dem andren Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS ausgegeben wird, die für die Drehung um einen Kurbelwinkel von 10 Grad erforderliche Zeit als Zyklus TPOS gemessen wird. Deshalb unterscheiden sich die beiden Zyklen TPOS stärker voneinander als eine Differenz zwischen denselben, die auf eine normale Drehvariation zurückzuführen ist.
Dementsprechend kann auf der Basis des Verhältnisses zwischen dem vorausgehenden Wert des Zyklus TPOS und dem aktuellen Wert bestimmt werden, ob der aktuelle Zyklus TPOS das Messergebnis des Teils ist, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird.
Wenn in Schritt S402 bestimmt wird, dass der aktuelle Zyklus TPOS das Messergebnis des Zyklus des Kurbelwinkels von 10 Grad und nicht das Messergebnis des Teils ist, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, schreitet die Routine zu Schritt S403 fort.
In Schritt S403 wird der Zähler CNTCRA um 1 hochgezählt, wobei in dem nächsten Schritt S404 die Zähler CNTnCYL (n = 1 bis 4) für entsprechende Zylinder um 1 hochgezählt werden (siehe 24).
Wenn dagegen in Schritt S402 bestimmt wird, dass der aktuelle Zyklus TPOS das Messergebnis des Teils ist, an dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, schreitet die Routine zu Schritt S405 fort.
In Schritt S405 wird der Zähler CNTCRA, der jedes Mal um 1 hochgezählt wurde, wenn das Einheitskurbelwinkelsignal POS erzeugt wurde, auf 0 zurückgesetzt. Und in Schritt S406 wird ein Bezugswinkelpositionssignal VTCREF der Kurbelwelle 120 erzeugt (siehe 24).
Das Bezugswinkelpositionssignal VTCREF wird bei jeder Position ausgegeben, bei der das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, d. h. bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad, sodass der Zähler CNTCRA zu dem Zeitpunkt der Ausgabe des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF auf 0 zurückgesetzt wird.
In Schritt S407 wird der Wert des Zählers CYLCAM zu diesem Zeitpunkt auf einen Zähler CYLCNT zurückgesetzt (siehe 24).
In Schritt S408 wird bestimmt, ob der Wert des Zählers CYLCNT gleich 1 ist, d. h. mit anderen Worten, ob der Zylinder #1 an dem oberen Totpunkt positioniert ist oder nicht.
Wenn CYLCNT = 1, schreitet die Routine zu Schritt S409 fort, wo der Zähler CNT1CYL für das Einheitskurbelwinkelsignal POS in Entsprechung zu dem Zylinder #1 auf 0 zurückgesetzt wird, und in dem nächsten Schritt werden die anderen Zähler CNTnCYL (n = 2 bis 4) mit Ausnahme des Zählers CNT1CYL für die entsprechenden Zylinder um 1 hochgezählt.
Entsprechend wird in den Schritten S411 bis S413 der Zähler CNT3CYL auf 0 zurückgesetzt, wenn CYLCNT = 3, und werden weiterhin die anderen Zähler CNTnCYL (n = 1, 2, 4) mit Ausnahme des Zählers CNT3CYL für die entsprechenden Zähler um 1 hochgezählt.
In den Schritten S414 bis S416 wird der Zähler CNT4CYL auf 0 zurückgesetzt, wenn CYLCNT = 4, und werden weiterhin die anderen Zähler CNTnCYL (n = 1 bis 3) mit Ausnahme des Zählers CNT4CYL für die entsprechenden Zylinder um 1 hochgezählt.
Wenn weiterhin in Schritt S414 bestimmt wird, dass CYLCNT nicht gleich 4 ist, weil bestimmt wird, dass CYLCNT = 2, wird der Zähler CNT2CYL in Schritt S417 auf 0 zurückgesetzt und werden in Schritt S418 die anderen Zähler CNTnCYL (n = 1, 3, 4) mit Ausnahme des Zählers CNT2CYL für die entsprechenden Zylinder um 1 hochgezählt.
Durch den oben beschriebenen Prozess wird unter den Zählern CNTnCYL für die entsprechenden Zylinder, wenn CYLCNT = n, nur der Zähler CNTnCYL für den Zylinder n auf 0 zurückgesetzt, während die andren Zähler bei jeder Erzeugung des Einheitskurbelwinkelsignals POS um 1 hochgezählt wird (siehe 24).
Mit anderen Worten weisen die Zähler CNTnCYL für die entsprechenden Zylinder Werte auf, die jeweils jedes Mal um 1 hochgezählt werden, wenn das Einheitskurbelwinkelsignal POS erzeugt wird, und nach jeweils zwei Drehungen der Kurbelwelle 120 auf 0 zurückgesetzt werden, wobei sich die Zeitpunkte des Rücksetzens der entsprechenden Zähler CNTnCYL voneinander um einen Kurbelwinkel von 180 Grad unterscheiden.
Im Folgenden werden die Details der Berechnung der Drehphase in Schritt S208 auf der Basis des Flussdiagramms von 22 beschrieben.
In Schritt S501 wird eine Zeitdauer VTCTIM ab dem direkt vor dem aktuellen ersten Nockenwinkelsignal CAM ausgegebenen Einheitskurbelwinkelsignal POS erhalten (siehe 25).
Die Zeitdauer VTCTIM kann auf der Basis einer Differenz zwischen dem Wert eines bei jeder Einheitsminutenzeit hochgezählten Zählers, der bei jeder Erzeugung des Einheitskurbelwinkelsignals POS für die Speicherung aktualisiert wird, und dem aktuellen Zählerwert erhalten (zu dem Zeitpunkt, zu dem das erste Nockenwinkelsignal CAM1 erzeugt wird).
In Schritt S502 werden die zuletzt gemessenen Daten des Zyklus TPOS des Einheitskurbelwinkelsignals POS gelesen.
In Schritt S503 wird bestimmt, ob der Wert des Zählers CYLCAM gleich 1 ist. Und wenn CYLCAM = 1, dann schreitet die Routine zu Schritt S504 fort.
In Schritt S504 wird bestimmt, ob der Wert des Zählers CNT2CYL gleich oder kleiner als 15 ist, wobei die für die Berechnung der Drehphase VTCANGL verwendeten Formeln jeweils für den Fall von CNT2CYL ≤ 15 und für den Fall von CNT2CYL ≥ 15 jeweils gewechselt werden.
Wenn CNT2CYL ≤ 15, schreitet die Routine zu Schritt S505 fort, in dem die Drehphase VTLANGL als VTCANGL = (CNT2CYL + VTCTIM/TREF10) × 10 – CNTCAM × 30 [Grad] berechnet wird.
Wenn dagegen CNT2CYL ≥ 15, schreitet die Routine zu Schritt S506 fort, in dem die Drehphase VTCANGL berechnet wird. VTCANGL = (CNT2CYL + 2 + VTCTIM/TREF10) × 10 – CNTCAM × 30 [Grad]
TREF10 ist die für eine Drehung der Kurbelwelle 120 um 10 Grad erforderliche Zeitdauer. Wenn der Zyklus TPOS das Messergebnis des Zyklus des bei einem 10-Grad-Intervall ausgegebenen POS-Signals ist, ist TREF10 = TPOS. Wenn dagegen der Zyklus TPOS das Messergebnis des Teils ist, in dem das POS-Signal nicht ausgegeben wird, ist TREF10 = TPOS/3, weil der Zyklus TPOS die für eine Drehung der Kurbelwelle 120 um 30 Grad erforderliche Zeitdauer ist (siehe 25).
Es kann auf der Basis davon, ob das Bezugswinkelpositionssignal VTCREF erzeugt wird oder nicht, bestimmt werden, ob der Zyklus TPOS das Messergebnis des Teils ist, in dem das POS-Signal nicht ausgegeben wird.
CNT2CYL gibt die Anzahl von POS-Signalen ab dem Zeitpunkt der Erzeugung des Bezugswinkelpositionssignal VTCREF bis zu der Erzeugung des neuesten ersten Nockenwinkelsignals CAM an. Weiterhin gibt VTCTIM/TREF 10 an, wie viele 10-Grad-Zyklen einer Zeitperiode zwischen dem neuesten POS-Signal und dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal CAM1 entsprechen. Dementsprechend wird CNT2CYL + VTCTIM/TREF10 mit 10 multipliziert, um den Kurbelwinkel ab dem Zeitpunkt, zu dem CNT2CYL auf 0 zurückgesetzt wird, bis zu dem aktuellen ersten Nockenwinkelsignal CAM1 anzugeben.
Wenn der Teil, in dem das POS-Signal nicht ausgegeben wird, während des Hochzählens von CNT2CYL bis zu dem Zeitpunkt enthalten ist, gibt der Wert von CNT2CYL den vorausgehenden Kurbelwinkeldrehwinkel nicht korrekt an.
Deshalb wird bestimmt, ob CNT2CYL ≤ 15 ist, um zu bestimmen, ob CNT2CYL während des Teils, in dem das POS-Signal nicht ausgegeben wird, hochgezählt wird. Und wenn der Teil, in dem das POS-Signal nicht ausgegeben wird, enthalten ist, wird 2 zu CNT2CYL addiert, um dem Fall zu entsprechen, dass CNT2CYL in dem Teil, in dem das POS-Signal nicht ausgegeben wird, übermäßig um 2 hochgezählt wird (siehe C von 25).
(CNT2CYL + VTCTIM/TREF10) × 10 oder (CNT2CYL + 2 + VTCTIM/TREF10) + 10 gibt den Winkel von der Bezugswinkelposition der Kurbelwelle 120 zu dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal CAM1 an. Wenn jedoch das erste Nockenwinkelsignal CAM1 nicht spezifiziert wird, kann die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 relativ zu der Kurbelwelle 120 nicht bestimmt werden.
Andererseits gibt der Wert des Zählers CNTCAM wie oben beschrieben an, welche Anzahl von ersten Nockenwinkelsignalen CAM1 ab der Bezugsnockenwinkelposition erzeugt werden, und wird bis zu jedem Kurbelwinkel von 30 Grad hochgezählt. Deshalb gibt CNTCAM × 30 den Drehwinkel von der Bezugsnockenwinkelposition zu dem aktuellen ersten Nockenwinkelsignal CAM1 an.
Dementsprechend wird CNTCAM × 30 von (CNT2CYL + VTCTIM/TREF10) × 10 oder (CNT2CYL + 2 + VTCTIM/TREF10) subtrahiert, um dadurch den Kurbelwinkel von der Bezugswinkelposition der Kurbelwelle 120 zu der Bezugswinkelposition der Einlassnockenwelle 134 anzugeben. Der Kurbelwinkel von der Bezugswinkelposition der Kurbelwelle 120 zu der Bezugswinkelposition der Einlasswelle 134 wird nicht variiert, wenn die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 relativ zu der Kurbelwelle 120 fixiert ist, und wird mit einer Änderung der Drehphase variiert.
Wenn der Wert des Zählers CYLCAM gleich 3 ist, wird bestimmt, ob CNT1CYL ≤ 15 oder CNT1CYL > 15 (Schritte S507 bis S508). Wenn CNT1CYL ≤ 15, wird die Drehphase auf der Basis von VTCANGL = (CNT1CYL + VTCTIM/TREF10) × 10 – CNTCAM × 30 [Grad] berechnet (Schritt S509). Wenn CNT1CYL > 15, wird die Drehphase auf der Basis von VTCANGL = (CNT1CYL + 2 + VTCTIM/TREF10) × 10 – CNTCAM × 30 [Grad] berechnet (Schritt S510).
Wenn der Wert des Zählers CYLCAM gleich 4 ist, wird bestimmt, ob CNT3CYL ≤ 15 oder CNT3CYL > 15 (Schritte S511 bis S512). Wenn CNT3CYL ≤ 15, wird die Drehphase auf der Basis von VTCANGL = (CNT3CYL + VTCTIM/TREF10) × 10 – CNTCAM × 30 [Grad] berechnet (Schritt S513). Wenn CNT3CYL > 15, wird die Drehphase auf der Basis von VTCANGL = (CNT3CYL + 2 + VTCTIM/TREF10) × 10 – CNTCAM × 30 [Grad] berechnet (Schritt S514).
Wenn weiterhin in Schritt S511 bestimmt wird, dass CYLCAM nicht gleich 4 ist, wird bestimmt, dass CYLCAM = 2 ist. In Schritt S515 wird bestimmt, ob CNT4CYL ≤ 15 oder CNT4CYL > 15 ist. Wenn CNT4CYL ≤ 15 ist, wird die Drehphase aus der Basis von VTCANGL = (CNT4CYL + VTCTIM/TREF10) × 10 – CNTCAM × 30 [Grad] (Schritt S516) berechnet. Wenn CNT4CYL > 15, wird die Drehphase auf der Basis von VTCANGL = (CNT4CYL + 2 + VTCTIM/TREF10) × 10 – CNTCAM × 30 [Grad] berechnet (Schritt S517).
Durch den oben beschriebenen Berechnungsprozess wird VTCANGL, das die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 relativ zu der Kurbelwelle 120 angibt, bei jedem Kurbelwinkel von 30 Grad berechnet, sodass die Drehphase auch bei einer niedrigen Drehzahl in einem ausreichend kurzen Zyklus erfasst werden kann, wobei außerdem die Zylinderbestimmung auf der Basis des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 durchgeführt werden kann.
Wenn zum Beispiel ein Winkel von der Erzeugung des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF bis zu dem zweiten Nockenwinkelsignal CAM2 zuerst als Angabe zu der Drehphase ausgegeben wird, wird das Erfassungsergebnis der Drehphase bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad aktualisiert. Insbesondere wird bei einer geringen Drehzahl der Zyklus, in dem das Erfassungsergebnis der Drehphase aktualisiert wird, verlängert, sodass der variable Ventilzeitmechanismus 113 nicht mit hoher Geschwindigkeit und großer Präzision geregelt werden kann.
Das zweite Nockenwinkelsignal CAM2 wird für die Zylinderbestimmung verwendet, wobei die Zylinderbestimmung in dem Vierzylindermotor 101 der vorliegenden Ausführungsform bei jeweils 180 Grad durchgeführt wird. Wenn also die Drehphase unter Verwendung des Zylinderbestimmungssignals erfasst wird, wird der Aktualisierungszyklus der Drehphase durch einen Zylinderbestimmungszyklus beschränkt.
Wenn nämlich die Drehphase unter Verwendung des Zylinderbestimmungssignals erfasst wird, wird die Drehphase bei jedem Kurbelwinkel von 180 Grad erfasst, wobei zum Beispiel bei einem Leerlaufbetrieb mit einer Drehzahl von 600 U/min die Drehphase nur alle 50 ms erfasst werden kann.
Im Laufe der letzten Jahre wurde der Betriebsbereich, in dem die Drehphase der Nockenwelle durch den variablen Ventilzeitmechanismus gesteuert wird, immer weiter zu niedrigeren Drehzahlen erweitert. Wenn jedoch wie oben beschrieben der Erfassungszyklus in dem niedrigen Drehzahlbereich lange ist, lässt sich die tatsächliche Drehphase kaum ohne Überschwingung und mit einer guten Reaktion zu der Zieldrehphase führen, wodurch die Erweiterung des Steuerbereichs der Drehphase in den niedrigen Drehzahlbereich beschränkt wird.
Um den Erfassungszyklus der Drehphase in dem niedrigen Drehzahlbereich zu verkürzen, wenn zum Beispiel die Anzahl der pro Drehung der Nockenwelle ausgegebenen Nockensignale erhöht wird und die Bezugskurbelwinkelposition mit Intervallen gleich den Erzeugungsintervallen der Nockensignale gesetzt ist, entsteht bei einer großen Änderung der Drehphase der Nockenwelle das Problem, dass die Drehphase falsch erfasst wird.
Wenn nämlich der Winkel von der Bezugskurbelwinkelposition zu dem Nockensignal unmittelbar nach der Bezugskurbelwinkelposition gemessen wird und wenn die Drehphase der Nockenwelle beschleunigt wird, wird der Winkel von der Bezugskurbelwinkelposition zu dem unmittelbar folgenden Nockensignal vermindert. Wenn dann die Position, an der das Nockensignal erzeugt wird, über die Bezugskurbelwinkelposition hinaus beschleunigt wird, wird das unmittelbar nach der Bezugskurbelwinkelposition ausgegebene Nockensignal durch das Nockensignal ersetzt, das um einen Zyklus gegenüber dem vorausgehenden Zyklus verzögert ist. Obwohl also die Drehphase tatsächlich stark beschleunigt ist, wird die Drehphase in einem verzögerten Winkelzustand erfasst.
Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform der Sensor 132 zum Ausgeben des ersten Nockenwinkelsignals CAM1 bei jedem Einheitsnockenwinkel separat zu dem Sensor 133 zum Ausgeben des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 als Zylinderbestimmungssignal angeordnet, sodass das erste Nockenwinkelsignal CAM1 individuell auf der Basis des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 spezifiziert wird, während die Zylinderbestimmung auf der Basis des zweiten Nockensignals CAM2 durchgeführt wird, um die Erfassung der Drehphase bei jeder Erzeugung des ersten Nockenwinkelsignals CAM1 zu ermöglichen.
Folglich kann die Drehphase bei jeder Erzeugung des ersten Nockenwinkelsignals CAM1 erfasst werden, wobei auch bei einer niedrigen Drehzahl das Erfassungsergebnis der Drehphase in einem ausreichend kurzen Zyklus aktualisiert werden kann und außerdem der variable Ventilzeitmechanismus 113 mit einer hohen Geschwindigkeit und einer großen Präzision geregelt werden kann.
Übrigens kann der Erzeugungszyklus des ersten Nockenwinkelsignal CAM1 mit einem Winkel gesetzt werden, der kleiner als der Kurbelwinkel von 30 Grad ist. Weil jedoch der Aktualisierungszyklus der Drehphase auf den erforderlichen und ausreichenden Aktualisierungszyklus beschränkt werden kann, indem der Erzeugungszyklus des ersten Nockenwinkelsignals CAM1 auf 30 Grad gesetzt wird, wird das erste Nockenwinkelsignal CAM1 in der vorliegenden Ausführungsform auf einen 30-Grad-Zyklus gesetzt, sodass der Erzeugungszyklus des ersten Nockenwinkelsignals CAM1 folglich nicht auf den 30-Grad-Zyklus beschränkt ist.
Weiterhin ist in der vorliegenden Ausführungsform der Motor 101 ein Vierzylindermotor. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf einen Sechszylindermotor angewendet werden, in dem die Hubphasendifferenz zwischen den Zylindern etwa gleich 120 Grad ist, sodass also hinsichtlich der Anzahl der Zylinder keine Beschränkungen vorliegen.
Weiterhin gibt das für die Zylinderbestimmung verwendete zweite Nockenwinkelsignal CAM2 in der vorliegenden Ausführungsform die Zylindernummer durch die Anzahl der Pulserzeugungen an, wobei die Zylindernummer jedoch auch in Abhängigkeit von Pulsbreitendifferenzen angegeben werden kann.
Weiterhin kann die Konfiguration derart beschaffen sein, dass ein Einheitskurbelwinkelsensor zum Ausgeben des Einheitskurbelwinkelsignals POS bei 10 Grad ohne Nichtausgabe des Kurbelwinkelsignals POS und ein Bezugskurbelwinkelsensor zum Erzeugen des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF vorgesehen sind.
Wenn die Zylinderbestimmung unter Verwendung des ersten und des zweiten Nockensensors 142 und 143 nicht durchgeführt zu werden braucht, wird das zweite Nockenwinkelsignal zum Beispiel ein Mal pro Drehung der Nockenwelle ausgegeben, wobei die Anzahl der Erzeugungen des ersten Nockenwinkelsignals ab dem Erzeugungszeitpunkt des zweiten Nockenwinkelsignals hochgezählt wird, sodass die ersten Nockenwinkelsignale einzeln für die Verwendung zur Erfassung der Drehphase spezifiziert werden.
Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform wie in 18 gezeigt der erste und der zweite Nockensensor 142 und 143 an dem Ende der Nockenwelle 134 gegenüber der Seite angeordnet, auf der der variable Ventilzeitmechanismus 113 angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, einen der Nockensensoren 142 und 143 an dem Ende auf der Seite anzuordnen, an der der variable Ventilzeitmechanismus 113 angeordnet ist, und den anderen Nockensensor an dem Ende auf der Seite anzuordnen, an der der variable Ventilzeitmechanismus 113 angeordnet ist.
Wenn wie oben beschrieben der erste Nockensensor 142 an einem Ende der Nockenwelle 134 angeordnet ist und der zweite Nockensensor 143 an dem anderen Ende angeordnet ist, kann das Layout des ersten und des zweiten Nockensensors 142 und 143 zu dem Motor einfach vorgesehen werden.
Weiterhin sind die nachfolgend beschriebenen Einrichtungen zum Durchführen der Zylinderbestimmung auf dem zweiten Nockenwinkelsignal CAM2 aus dem zweiten Nockensensor 143 vorgesehen.
26 bis 28 zeigen Ausführungsformen zum Ausgeben des zweiten Nockenwinkelsignals, dessen Signalpegel an der Bezugswinkelposition (zwei Positionen, an denen die Einheitskurbelwinkelsignale POS nicht ausgegeben werden) bei jeder Drehung der Kurbelwelle 120 zu hoch oder niedrig wechselt, um die Bezugsnockenwinkelposition während der Zylinderbestimmung zu erfassen.
Der in 26 gezeigte Nockensensor 143 umfasst: eine Signalplatte 701, die axial an der Nockenwelle 134 gehalten wird, und einen Abnehmer 702, der an dem Motor 101 fixiert ist, um zu erfassen, dass ein zu erfassender Teil der Signalplatte 701 nahe kommt.
Die Signalplatte 701 weist 180-Grad-Bereiche auf, von denen einer mit einem größeren Durchmesser als der andere 180-Grad-Bereich ausgebildet ist und mit einem anschließenden vorstehenden Teil 703 (zu erfassendem Teil) versehen ist, sodass der Signalpegel des aus dem Abnehmer 702 ausgegebenen zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 bei jeder Halbdrehung der Nockenwelle 134 (bei jeder Drehung der Kurbelwelle 120) zu hoch oder niedrig wechselt.
Weiterhin ist wie in 27 gezeigt die ansteigende Position des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 mit dem oberen Totpunkt des Zylinders #2 ausgerichtet, während die abfallende Position des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 mit dem oberen Totpunkt des Zylinders #3 ausgerichtet ist.
Weiterhin umfasst der Kurbelwinkelsensor 147: eine Signalplatte 751 wie in 28 gezeigt, und einen Abnehmer 752, der an dem Motor 101 fixiert ist, um zu erfassen, dass zu erfassende Teile der Signalplatte 751 nahe kommen.
Vorstehende Teile 753 der Signalplatte 751 sind im wesentlichen mit gleichen Intervallen des Kurbelwinkels von 10 Grad angeordnet, wobei aber ein Teil, an dem zwei aufeinander folgende vorstehende Teile 753 ausgelassen sind, an einer Position der Signalplatte 751 vorgesehen ist.
Der Kurbelwinkelsensor 147 von 18 ist derart eingestellt, dass das Einheitskurbelwinkelsignal POS nach jeder 180-Grad-Drehung der Kurbelwelle 120 einmal erzeugt wird (das Erzeugungsintervall des Einheitskurbelwinkelsignals POS verlängert ist). Der Kurbelwinkelsensor 147 von 28 dagegen ist derart eingestellt, dass das Einheitskurbelwinkelsignal POS bei jeder Drehung der Kurbelwelle 120 einmal erzeugt wird (das Erzeugungsintervall des Einheitskurbelwinkelsignals POS verlängert ist).
Weiterhin sind wie in 27 gezeigt die Positionen, an denen das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #1 und vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #4 gesetzt.
Dementsprechend ist zu dem Erzeugungszeitpunkt des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #1 der Signalpegel des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 hoch, während zu dem Erzeugungszeitpunkt des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #4 der Signalpegel des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 niedrig ist.
Mit anderen Worten wird das Bezugswinkelpositionssignal VTCREF ein Mal pro vollständiger Drehung der Kurbelwelle 120 ausgegeben, wobei der Signalpegel des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 zu dem Erzeugungszeitpunkt des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF mit jeder Umdrehung der Kurbelwelle 120 zu hoch oder niedrig wechselt.
Deshalb kann zu dem Erzeugungszeitpunkt des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF (in dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird) bestimmt werden, ob der Zylinder #1 an dem oberen Totpunkt ist oder ob der Zylinder #4 an dem oberen Totpunkt ist, in Abhängigkeit davon, ob der Signalpegel des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 hoch oder niedrig ist.
Zu dem Zeitpunkt der Drehung der Kurbelwelle 120 um einen Kurbelwinkel von 180 Grad nach dem Zeitpunkt der Zylinderbestimmung kann der aktuelle Zylinder auf der Basis des vorausgehenden Zylinderbestimmungsergebnisses bestimmt werden, und wenn der obere Totpunkt des Zylinders #1 als vorausgehender Erzeugungszeitpunkt des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF erfasst wird, wird bestimmt, dass der Zylinder #3 an dem oberen Totpunkt ist, während die Kurbelwelle 120 weiter um 180 Grad gedreht wird.
Wenn der obere Totpunkt des Zylinders #4 zu dem vorausgehenden Erzeugungszeitpunkt des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF erfasst wird, wird bestimmt, dass der Zylinder #2 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kurbelwelle 120 um 180 Grad gedreht wird, an dem oberen Totpunkt ist.
Indem bestimmt wird, ob der Signalpegel des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 zu dem Erzeugungszeitpunkt des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF (in dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird) hoch oder niedrig ist, können die oberen Totpunkte der Zylinder #1 bis #4 alle erfasst werden.
Weiterhin kann wie in 27 gezeigt das erste Nockenwinkelsignal CAM1 auf der Basis des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 bestimmt werden, indem zum Beispiel eine Nummer für das nach der abfallenden Flanke des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 eingegebene erste Nockenwinkelsignal CAM1 zugewiesen wird (indem die ersten Nockenwinkelsignale CAM1 hochgezählt werden).
Wenn nämlich die ersten Nockenwinkelsignale CAM1 mit Abständen von 30 Grad ausgegeben werden, kann der Nockenwinkel mit einem 30-Grad-Abstand auf der Basis der abfallenden Flanke des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 (dem oberen Totpunkt des Zylinders #3) erfasst werden, wobei ähnlich wie in der oben beschriebenen Ausführungsform durch das Erhalten der Zeit VTCTIM ab der Ausgabe des Einheitskurbelwinkelsignals POS direkt vor dem ersten Nockenwinkelsignal CAM1 (siehe 25) die Drehphase bei jeder Erzeugung des ersten Nockenwinkelsignals CAM1 erfasst werden kann.
Übrigens kann die Nummer für das erste Nockenwinkelsignal CAM1 nach dem Anstieg des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 (dem oberen Totpunkt des Zylinders #2) (zum Hochzählen der ersten Nockenwinkelsignals CAM1) auf der Basis des Anstiegs des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 zugewiesen werden.
Also auch in der Konfiguration mit dem zweiten Nockensensor 143 und dem Kurbelwinkelsensor 147 von 26 und 28 kann das Erfassungsergebnis der Drehphase in einem ausreichend kurzen Zyklus aktualisiert werden, um den variablen Ventilzeitmechanismus 113 mit einer hohen Geschwindigkeit und einer hohen Präzision zu regeln.
Weiterhin ist die Signalform des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 im Vergleich zu der Zylinderbestimmung auf der Basis der Pulsanzahl vereinfacht, sodass der Berechnungsprozess einfacher durchgeführt werden kann, wobei eine erforderliche und ausreichende Erfassung auch dann durchgeführt werden kann, wenn der Durchmesser der Signalplatte 701 relativ klein ist. Deshalb kann der Nockensensor 143 miniaturisiert werden und kann das Layout desselben in Bezug auf den Motor einfach vorgesehen werden.
Weiterhin kann ein Nockenwinkelsensor mit der Konfiguration von 29 als zweiter Nockenwinkelsensor 143 verwendet werden, der mit dem Nockenwinkelsensor 147 von 28 kombiniert wird.
Der zweite Nockenwinkelsensor 143 von 29 wird axial auf der Nockenwelle 134 gehalten und umfasst: eine Signalplatte 782, die mit einem vorstehenden Teil 781 als zu erfassendem Teil an einem Umfang versehen ist, und einen Abnehmer 873, der an dem Motor 101 fixiert ist, um zu erfassen, dass der zu erfassende Teil (der vorstehende Teil 781) der Signalplatte 782 nahe kommt.
Dementsprechend gibt der zweite Nockenwinkelsensor 143 wie in 30 gezeigt das zweite Nockenwinkelsignal CAM2 mit einem Puls pro zwei Drehungen der Kurbelwelle 120 aus, wobei die Ausgabeposition des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 direkt vor dem Teil gesetzt ist, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird.
Mit anderen Worten wird das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #1 und auch nich vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #4 ausgegeben. Die Ausgabe des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 direkt vor dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, ist auf einen Zeitpunkt vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #1 beschränkt, sodass das zweite Nockenwinkelsignal CAM2 vor dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, nicht vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #4 ausgegeben wird.
Wenn also das zweite Nockenwinkelsignal CAM2 direkt vor dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, ausgegeben wird, befindet sich der aktuelle Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #1. Wenn das zweite Nockenwinkelsignal CAM2 dagegen nicht direkt vor dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, ausgegeben wird, befindet sich der aktuelle Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, vor dem oberen Totpunkt des Zylinders #4.
Weiterhin kann der obere Totpunkt zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kurbelwelle 120 um 180 Grad von dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird (zu dem Zeitpunkt der Erzeugung des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF) auf der Basis des Bestimmungsergebnisses in dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, bestimmt werden. Wenn der obere Totpunkt des Zylinders #1 in dem vorausgehenden Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, erfasst wird, wird bestimmt, dass der Zylinder #3 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Kurbelwelle 120 um 180 Grad gedreht wurde, an dem oberen Totpunkt ist. Wenn dagegen der obere Totpunkt des Zylinders #4 in dem vorausgehenden Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, erfasst wird, wird bestimmt, dass der Zylinder #2 an dem oberen Totpunkt zu dem Zeitpunkt ist, zu dem die Kurbelwelle 120 weiter um 180 Grad gedreht wurde.
Indem also bestimmt wird, ob das zweite Nockenwinkelsignal CAM2 direkt vor dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird (zu dem Zeitpunkt der Erzeugung des Bezugswinkelpositionssignals VTCREF), ausgegeben wird, können die oberen Totpunkte der Zylinder #1 bis #4 alle erfasst werden.
Weiterhin kann wie in 30 gezeigt die Bestimmung des ersten Nockenwinkelsignals CAM1 auf der Basis des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 durchgeführt werden, indem zum Beispiel die Anzahl der nach dem Abfall des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 eingegebenen ersten Nockenwinkelsignale CAM1 (durch das Hochzählen des ersten Nockenwinkelsignals CAM1) auf der Basis eines Abfalls des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 zugewiesen wird.
Wenn nämlich die ersten Nockenwinkelsignale CAM1 mit 30-Grad-Abständen des Nockenwinkels ausgegeben werden, kann der Nockenwinkel mit einem 30-Grad-Abstand auf der Basis des Abfalls des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 erfasst werden. Deshalb wird ähnlich wie in der oben beschriebenen Ausführungsform die Zeit VTCTIM ab dem direkt vor dem ersten Nockenwinkelsignal CAM1 ausgegebenen Einheitskurbelwinkelsignal POS erhalten (siehe 25), sodass die Drehphase bei jeder Erzeugung des ersten Nockenwinkelsignals CAM1 erfasst werden kann.
Übrigens kann die Nummer für das nach dem Anstieg des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 eingegebene erste Nockenwinkelsignal CAM1 (zum Hochzählen des ersten Nockenwinkelsignals CAM1) auf der Basis des Anstiegs des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 zugewiesen werden.
Also kann auch in der Konfiguration mit dem zweiten Nockensensor 143 und dem Kurbelwinkelsensor 147 von 29 und 28 das Erfassungsergebnis der Drehphase in einem ausreichend kurzen Zyklus aktualisiert werden, um den variablen Ventilzeitmechanismus 113 mit einer hohen Geschwindigkeit und einer großen Präzision zu regeln.
Außerdem ist die Signalform des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 im Vergleich zu der Zylinderbestimmung auf der Basis der Pulsanzahl vereinfacht, sodass der Berechnungsprozess einfacher ist und die erforderliche und ausreichende Erfassung auch dann durchgeführt werden kann, wenn der Durchmesser der Signalplatte 782 relativ klein ist. Deshalb kann der Nockensensor 143 miniaturisiert werden und kann das Layout des Sensors in Bezug auf den Motor einfach vorgesehen werden.
Übrigens ist die Ausgabe des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 nicht auf den Zeitpunkt direkt vor dem Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, beschränkt. Wenn zum Beispiel der Teil, in dem das Einheitskurbelwinkelsignal POS nicht ausgegeben wird, erfasst wird, wird bestimmt, ob das zweite Nockenwinkelsignal CAM2 in der vorausgehenden Drehung der Kurbelwelle 120 ausgegeben wird, sodass bei der Durchführung der Zylinderbestimmung keine Beschränkung hinsichtlich der Erzeugungsposition des zweiten Nockenwinkelsignals CAM2 vorgegeben ist.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-178643 vom 6. Juli 2007 und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-055062 vom 5. März 2008, deren Priorität hier beansprucht wird, ist hier unter Bezugnahme eingeschlossen.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von einigen ausgewählten Ausführungsformen beschrieben und gezeigt, wobei dem Fachmann deutlich sein sollte, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der in den beigefügten Ansprüchen definierte Erfindungsumfang verlassen wird.
Die vorstehende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung ist beispielhaft aufzufassen und schränkt die durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definierte Erfindung keineswegs ein.

Claims

Vorrichtung zum Erfassen einer Nockenphase eines Motors (101), der mit einem variablen Ventilzeitmechanismus (113) versehen ist, der die Drehphase einer Nockenwelle (134) relativ zu einer Kurbelwelle (120) des Motors variieren kann, wobei die Vorrichtung umfasst: einen ersten Nockensensor (142), der jedes Mal ein erstes Nockenwinkelsignal (CAM1) ausgibt, wenn die Nockenwelle (134) um einen Einheitswinkel gedreht wird, einen zweiten Nockensensor (143), der ein zweites Nockenwinkelsignal (CAM2) ausgibt, um bei jeder Kolbenphasendifferenz der Zylinder einen Zylinder in einer spezifischen Kolbenposition anhand einer Bezugsnockenwinkelposition der Nockenwelle (134) zu bestimmen, eine Zylinderbestimmungseinrichtung (114) welche basierend auf dem zweiten Nockenwinkelsignal (CAM2) den Zylinder in dessen spezifischer Kolbenposition bestimmt, eine Bezugskurbelwinkel-Erfassungseinrichtung (147) zum Erfassen einer Bezugskurbelwinkelposition der Kurbelwelle (120), und eine Phasenerfassungseinrichtung (114) welche die generierte Zahl von ersten Nockenwinkelsignalen (CAM1) hochzählt, angefangen bei der Bezugsnockenwinkelposition, welche auf Basis des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) bestimmt wird, und welche das erste Nockenwinkelsignal (CAM1) anhand der generierten Zahl des ersten Nockenwinkelsignals (CAM1) und eines von der Zylinderbestimmungseinrichtung (114) erhaltenen Bestimmungsergebnisses unterscheidet, um dadurch die Drehphase auf der Basis einer Phasendifferenz zwischen dem bestimmten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) und der Bezugskurbelwinkelposition zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenerfassungseinrichtung (114) konfiguriert ist, um einen Kurbelwinkel von der Bezugskurbelwinkelposition zu dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) zu erfassen, durch Berechnen eines Kurbelwinkels von der Bezugsnockenwinkelposition zu dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) auf der Basis der generierten Zahl von ersten Nockenwinkelsignalen (CAM1) und eines Winkelabstands des ersten Nockenwinkelsignals (CAM1), um durch eine Subtraktion des Kurbelwinkels zwischen der Bezugsnockenwinkelposition und dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal von dem Kurbelwinkel zwischen der Bezugskurbelwinkelposition und dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal die Phasendifferenz zwischen der Bezugskurbelwinkelposition und der Bezugsnockenwinkelposition bei jeder Erzeugung des ersten Nockenwinkelsignals (CAM1) zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugskurbelwinkel-Erfassungseinrichtung (147) einen Kurbelwinkelsensor (147) umfasst, der konfiguriert ist, um ein Einheitskurbelwinkelsignal (POS) jedes Mal auszugeben, wenn sich die Kurbelwelle (120) um einen Einheitswinkel dreht, und in wenigstens einem Teil pro vollständiger Umdrehung der Kurbelwelle (120) kein Einheitskurbelwinkelsignal ausgibt, wobei die Bezugskurbelwinkel-Erfassungseinrichtung konfiguriert ist, um den Teil, in dem kein Einheitskurbelwinkelsignal (POS) ausgegeben wird, zu erfassen, um die Bezugskurbelwinkelposition auf der Basis des erfassten Teils zu erfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenerfassungseinrichtung (114) konfiguriert ist, um einen Kurbelwinkel von der Bezugskurbelwinkelposition zu dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) auf der Basis der erzeugten Anzahl von Einheitskurbelwinkelsignalen (POS) zu erfassen und um die Anzahl auf der Basis davon zu korrigieren, ob der Teil, in dem kein Einheitskurbelwinkelsignal ausgegeben wird, zwischen der Bezugskurbelwinkelposition und dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) enthalten ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Nockensensor (143) konfiguriert ist, um die zweiten Nockenwinkelsignale (CAM2) mit jeweils unterschiedlichen Anzahlen bei jeder Hubphasendifferenz zwischen den Zylindern auszugeben, und wobei die Zylinderbestimmungseinrichtung (114) die Anzahl der zweiten Nockenwinkelsignale (CAM2), die bei jeder Hubphasendifferenz zwischen den Zylindern ausgegeben werden, hochzählt, um den Zylinder in der spezifischen Kolbenposition zu bestimmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugskurbelwinkel-Erfassungseinrichtung (147) eine Bezugskurbelwinkelposition pro vollständiger Drehung der Kurbelwelle (120) erfasst, und der zweite Nockensensor (143) konfiguriert ist, um das zweite Nockenwinkelsignal (CAM2), dessen Signalpegel bei der Bezugskurbelwinkelposition zu hoch oder niedrig wechselt, bei jeder vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle (120) auszugeben, und wobei die Zylinderbestimmungseinrichtung (114) den Zylinder in der spezifischen Kolbenposition an der Bezugskurbelwinkelposition auf der Basis davon, ob der Signalpegel des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) an der Bezugskurbelwinkelposition hoch oder niedrig ist, bestimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugskurbelwinkel-Erfassungseinrichtung (147) eine Bezugskurbelwinkelposition pro vollständiger Umdrehung der Kurbelwelle (120) erfasst, und der zweite Nockensensor (143) konfiguriert ist, um einen Puls als Angabe des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) nach jeweils zwei vollständigen Umdrehungen der Kurbelwelle (120) auszugeben, und wobei die Zylinderbestimmungseinrichtung (114) den Zylinder in der spezifischen Kolbenposition an der Bezugskurbelwinkelposition auf der Basis davon, ob das zweite Nockenwinkelsignal (CAM2) in jeder vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle (120) ausgegeben wird oder nicht, bestimmt.
Verfahren zum Erfassen einer Nockenphase eines Motors, der mit einem variablen Ventilzeitmechanismus (113) versehen ist, der die Drehphase einer Nockenwelle (134) relativ zu einer Kurbelwelle (120) des Motors variieren kann, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Ausgeben eines ersten Nockenwinkelsignals zyklisch jedes Mal, wenn die Nockenwelle um einen Einheitswinkel gedreht wird, Ausgeben eines zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) an einer Bezugsnockenwinkelposition der Nockenwelle (134) zu jeder Hubphasendifferenz der Zylinder um einen Zylinder in einer spezifischen Kolbenposition zu bestimmen, Bestimmen des Zylinders in der spezifischen Kolbenposition mittels des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2), Erfassen einer Bezugskurbelwinkelposition der Kurbelwelle (120), Hochzählen der erzeugten Anzahl von ersten Nockenwinkelsignalen (CAM1) beginnend mit der Bezugsnockenwinkelposition, die auf der Basis des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) bestimmt wird, Bestimmen des ersten Nockenwinkelsignals (CAM1) anhand des gezählten Werts und des Bestimmungsergebnisses des Zylinders in der spezifischen Kolbenposition, und Erfassen der Drehphase auf der Basis einer Phasendifferenz zwischen dem bestimmten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) und der Bezugskurbelwinkelposition.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erfassen der Drehphase die folgenden Schritte umfasst: Erfassen eines Kurbelwinkels von der Bezugskurbelwinkelposition zu dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1), Berechnen eines Kurbelwinkels von der Bezugsnockenwinkelposition zu dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) auf der Basis generierten Anzahl von ersten Nockenwinkelsignalen (CAM1) und eines Winkelabstands des ersten Nockenwinkelsignals (CAM1), und Subtrahieren des Kurbelwinkels zwischen der Bezugsnockenwinkelposition und dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) von dem Kurbelwinkel zwischen der Bezugskurbelwinkelposition und dem neuesten Nockenwinkelsignal (CAM1).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erfassen der Bezugskurbelwinkelposition folgende Schritte umfasst: Ausgeben eines Einheitskurbelwinkelsignals (POS) jedes Mal, wenn sich die Kurbelwelle um einen Einheitswinkel dreht, Vorsehen, dass in wenigstens einem Teil pro vollständiger Umdrehung der Kurbelwelle kein Einheitskurbelwinkelsignal (POS) ausgegeben wird, Erfassen des Teils, in dem kein Einheitskurbelwinkelsignal ausgegeben wird, und Erfassen der Bezugskurbelwinkelposition (POS) auf der Basis des erfassten Teils.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erfassen der Drehphase die folgenden Schritte umfasst: Erfassen eines Kurbelwinkels von der Bezugskurbelwinkelposition zu dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal (CAM1) auf der Basis der erzeugten Anzahl von Einheitskurbelwinkelsignalen, Korrigieren der Anzahl auf der Basis davon, ob der Teil, in dem kein Einheitskurbelwinkelsignal ausgegeben wird, zwischen der Bezugskurbelwinkelposition und dem neuesten ersten Nockenwinkelsignal enthalten ist oder nicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Ausgeben des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) einen Schritt zum Ausgeben von zweiten Nockenwinkelsignalen (CAM2) mit jeweils unterschiedlichen Nummern bei jeder Hubphasendifferenz zwischen den Zylindern umfasst, und der Schritt des Bestimmen des Zylinders in der spezifischen Kolbenposition folgende Schritte umfasst: Hochzählen einer Anzahl von zweiten Nockenwinkelsignalen (CAM2), die bei jeder Hubphasendifferenz zwischen den Zylindern ausgegeben werden, und Bestimmen des Zylinders in der spezifischen Kolbenposition auf der Basis des gezählten Werts der zweiten Nockenwinkelsignale (CAM2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erfassen der Bezugskurbelwinkelposition einen Schritt zum Erfassen einer Bezugskurbelwinkelposition pro vollständiger Umdrehung der Kurbelwelle (120) umfasst, und der Schritt zum Ausgeben des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) einen Schritt zum Ausgeben von zweiten Nockenwinkelsignalen (CAM2) umfasst, deren Signalpegel an der Bezugskurbelwinkelposition von hoch zu niedrig oder umgekehrt pro vollständiger Umdrehung der Kurbelwelle (120) wechselt, und der Schritt des Bestimmens des Zylinders in der spezifischen Kolbenposition folgende Schritte umfasst: Bestimmen, ob der Signalpegel des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) an der Bezugskurbelwinkelposition hoch oder niedrig ist, und Bestimmen des in der spezifischen Kolbenposition befindlichen Zylinders anhand der Bezugskurbelwinkelposition auf der Basis der Bestimmung des hohen oder niedrigen Signalpegels.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erfassen der Bezugskurbelwinkelposition einen Schritt zum Erfassen einer Bezugskurbelwinkelposition pro vollständiger Umdrehung der Kurbelwelle (120) umfasst, und der Schritt zum Ausgeben des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) einen Schritt zum Ausgeben eines Pulses als Angabe des zweiten Nockenwinkelsignals (CAM2) nach jeweils zwei vollständigen Umdrehungen der Kurbelwelle umfasst, und der Schritt des Bestimmens des Zylinders in der spezifischen Kolbenposition folgende Schritte umfasst: Bestimmen, ob das zweite Nockenwinkelsignal (CAM2) pro vollständige Umdrehung der Kurbelwelle (120) ausgegeben wird, und Bestimmen des in der spezifischen Kolbenposition befindlichen Zylinders anhand der Bezugskurbelwinkelposition auf der Basis davon, ob das zweite Nockenwinkelsignal (CAM2) pro vollständiger Umdrehung der Kurbelwelle ausgegeben wird.