DE102010061636A1

DE102010061636A1 - Steuervorrichtung und Steuerverfahren für einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus

Info

Publication number: DE102010061636A1
Application number: DE102010061636A
Authority: DE
Inventors: Fumito Aichi-ken Takimoto; Tokiji Aichi-ken Ito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: DE102010061636B4; JP5515772B2; US10260431B2; US20110174251A1; JP2011149324A

Abstract

In einer Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus (2, 3), der zumindest einen Ventilarbeitswinkel und/oder einen Ventilhub eines Motorventils verändern kann, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich einer vorgeschriebenen Obergrenze ist, wird eine Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus (2, 3) im Vergleich zu dem Fall erhöht wird, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub kleiner als eine vorgeschriebene Obergrenze ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus bzw. variablen Ventilbetätigungsmechanismus, der in der Lage ist, zumindest den Ventilarbeitswinkel und/oder den Ventilhub eines Motorventils zu verändern.
2. Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik
In der Praxis wird ein variabler Ventilsteuerungsmechanismus bzw. variabler Ventilbetätigungsmechanismus, der die Ventilkennlinien eines Motorventils (Einlass- oder Auslassventils) verändern kann, wird als ein Mechanismus eingesetzt, der z. B. zur Ausstattung eines in einem Fahrzeug montierten Verbrennungsmotors gehört. Als ein solcher Ventilsteuerungsmechanismus sind ein variabler Ventilzeitsteuerungsmechanismus, der die Ventilsteuerzeit eines Motorventils ändern kann, ein variabler Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus, der den Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub eines Motorventils ändern kann, und ähnliches bekannt.
In einem Verbrennungsmotor, der den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus beinhaltet, kann es, wenn der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub zu groß ist, zu einer Störung zwischen de Motorventil und dem Kolben, d. h. einem sogenannten Ventilstampfen kommen. In einem solchen Verbrennungsmotor ist der Steuerbereich des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs auf eine Untergrenze bzw. auf Werte unterhalb eines Interferenz- bzw. Störbereichs, in dem das Ventilstampfen möglicherweise auftreten kann, begrenzt, um dadurch das Ventilstampfen zu verhindern.
In einem Verbrennungsmotor hingegen, der sowohl variable Ventilsteuerungsmechanismen, d. h. den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus, als auch den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus beinhaltet, variiert eine Untergrenze des Interferenzbereichs entsprechend der Soll-Ventilsteuerzeit. Insbesondere wenn die Ventilsteuerzeit so verändert wird, dass die Mitte des Ventilhubs sich einem oberen Totpunkt des Kolbens nähert, wird die Untergrenze des Interferenzbereichs, d. h. die Obergrenze des Ventilarbeitswinkels/Ventilhubs, durch die das Ventilstampfen verhindert werden kann, herabgesetzt. In einem solchen Verbrennungsmotor wird dann die Obergrenze des Steuerbereichs des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs auf Basis einer aktuellen Ventilsteuerzeit (Ist-Ventilsteuerzeit) verändert, so dass dadurch der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub variabel gesteuert werden kann, während gleichzeitig das Ventilstampfen verhindert wird.
Umstandsbedingt besteht dabei die Möglichkeit, dass ein Ist-Ventilarbeitswinkel oder ein Ist-Ventilhub einen Soll-Wert überschreitet. In diesem Fall kann der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub in den Interferenzbereich fallen und ein Ventilstampfen verursachen, selbst wenn der Soll-Ventilarbeitswinkel oder der Soll-Ventilhub so eingestellt ist, dass der außerhalb des Interferenzbereichs liegen müsste.
In einer Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus, der in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichungsschrift 2002-332876 ( JP-A-2002-332876 ) beschrieben ist, wird, wenn ein Ist-Ventilarbeitswinkel oder ein Ist-Ventilhub um einen vorbestimmten Wert oder mehr den Soll-Wert überschreitet, eine Soll-Ventilsteuerzeit so korrigiert, dass die Mitte des Ventilhubs von dem oberen Totpunkt des Kolbens beabstandet ist, so dass dadurch die Untergrenze des Interferenzbereichs erhöht bzw. heraufgesetzt wird.
Bei der vorstehenden Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus kann ein wie vorstehend beschriebenes, durch ein Überschreiten des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs auftretendes Ventilstampfen zuverlässig verhindert werden. Weil die Soll-Ventilsteuerzeit jedoch jedes Mal korrigiert wird, wenn ein Ist-Ventilarbeitswinkel oder ein Ist-Ventilhub um einen vorbestimmten Wert zunimmt oder über einem Soll-Wert liegt, besteht dahingehend ein Problem, dass es schwierig ist, eine passende Ventilsteuerzeit in Abhängigkeit von einer Motorbetriebsbedingung einzustellen.
Kurzfassung der Erfindung
Die Erfindung schafft eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus, mit denen ebenfalls ein Ventilstampfen in angemessener Weise verhindert werden kann.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus, der zumindest einen Ventilarbeitswinkel und/oder einen Ventilhub eines Motorventils verändern kann. In der Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus, wird, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich einer vorgeschriebenen Obergrenze ist, eine Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus im Vergleich zu dem Fall erhöht, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub die vorgeschriebene Untergrenze unterschreiten.
Wenn der Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub des Motorventils zu groß ist und dann der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub in einen Interferenzbereich fällt, in dem das Ventilstampfen auftreten kann, wird der variablen Ventilsteuerungsmechanismus so angetrieben bzw. gesteuert, dass der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub kleiner oder gleich einem Sicherungswert ist, der zum Verhindern des Ventilstampfens eingestellt wird. Das heißt, wenn der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub die Obergrenze überschreiten, unterhalb der das Ventilstampfen zuverlässig verhindert werden kann, wird der variable Ventilsteuerungsmechanismus so angetrieben bzw. gesteuert, dass der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub außerhalb des Interferenzbereichs liegen. Mit der vorstehenden Konfiguration wird zu dem Zeitpunkt, wenn der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub aus dem Interferenzbereich herausbewegt werden, die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus so erhöht, dass der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub rasch aus dem Interferenzbereich herausbewegt werden können. Somit bietet die vorstehende Konfiguration ebenfalls eine geeignete Möglichkeit, mit der das Ventilstampfen verhindert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, wird der variable Ventilsteuerungsmechanismus, wenn der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub in den Interferenzbereich fallen, in dem das Ventilstampfen auftreten kann, so angetrieben bzw. gesteuert, dass der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub kleiner oder gleich einem Sicherungswert ist, der zum Verhindern des Ventilstampfens eingestellt wird. Wenn die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus dabei erhöht wird, können ein Ist-Ventilarbeitswinkel oder ein Ist-Ventilhub den Sollwert unterschreiten. Demnach kann zu dem Zeitpunkt ein Übersteuern auftreten, wenn der Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub vergrößert wird, um die Untersteuerung auszugleichen, und der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub kann dann erneut wieder in den Interferenzbereich fallen. In diesem Fall wird die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus unnötigerweise zum wiederholten Mal erhöht und diese Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit wieder aufgehoben, d. h. dass es zu einem Nachlaufen bzw. Pendeln bzw. Hin- und Herschwingen der Geschwindigkeitserhöhungssteuerung kommt.
In Bezug auf diesen Punkt kann in der vorstehenden Konfiguration die vorgeschriebene Obergrenze auf einen Wert eingestellt werden, dem eine vorgeschriebener Versatzwert hinzuaddiert wird. So wird in der vorstehenden Konfiguration die Betriebsgeschwindigkeit nicht noch einmal erhöht, selbst wenn ein gewisses Übersteuern des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs während der Erholungsphase aus dem vorstehend beschriebenen Untersteuerungszustand auftritt. Genauer gesagt heißt das, dass das vorstehend beschriebene Nachlaufen bzw. Pendeln der Geschwindigkeitserhöhungssteuerung verhindert werden kann.
Zu beachten ist, dass der Begriff „Sicherungswert” als eine Untergrenze eines Bereichs bezeichnet werden kann, die für die Vergrößerung bzw. den Anstieg des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs die Grenze darstellt, um ein Ventilstampfen zu verhindern. Die Begrenzung einer Vergrößerung bzw. eines Anstiegs des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs kann dabei ausgeführt werden, indem z. B. der Sicherungswert auf eine Obergrenze des Soll-Ventilarbeitswinkels oder Soll-Ventilhubs eingestellt wird.
Wenn in diesem Zusammenhang die Konvergenz des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs aufgrund gewisser in den Einbauteilen begründeter Faktoren verschlechtert wird, kann es übrigens lange dauern, bis der Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub den Interferenzbereich verlassen hat. In diesem Fall ist ein Stellglied des variablen Ventilsteuerungsmechanismus durchgehend hohen Belastungen ausgesetzt, da die Betriebsgeschwindigkeit für lange Zeit erhöht ist. Diesbezüglich kann in der vorstehenden Konfiguration die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit aufgehoben werden, wenn eine Zeitspanne, während der die Betriebsgeschwindigkeit erhöht ist, einen vorgeschriebenen Wert überschreitet. Mit der vorstehenden Konfiguration kann eine Situation bzw. ein Zustand verhindert werden, in der bzw. dem das Stellglied des variablen Ventilsteuerungsmechanismus lange Zeit durchgehend hohen Belastungen ausgesetzt ist und das Stellglied demzufolge eine viel zu hohe Last aufnehmen muss.
Es ist zu beachten, dass der Betrieb des variablen Ventilsteuerungsmechanismus, durch den der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub aus dem Interferenzbereich herausbewegt werden soll, in einer solchen Richtung ausgeführt wird, dass der Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub reduziert wird. In der vorstehenden Konfiguration kann somit die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus nur erhöht werden, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub reduziert wird. Somit kann mit der vorstehenden Konfiguration ein Ventilstampfen ebenso verhindert werden.
Wenn hingegen die Konvergenz oder Steuerbarkeit des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs nicht so gut ist, wenn der Soll-Ventilarbeitswinkel oder der Soll-Ventilhub so eingestellt ist, dass er sich nahe der vorgeschriebenen Obergrenze befindet, kann es sein, dass ein Ist-Ventilarbeitswinkel oder ein Ist-Ventilhub die vorgeschriebene Obergrenze häufig über- bzw. unterschreitet und demzufolge die Erhöhung der Geschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus und die erneute Aufhebung der Erhöhung der Geschwindigkeit unnötigerweise wiederholt werden. Diesbezüglich kann in der vorstehenden Konfiguration die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus unter der Bedingung erhöht werden, dass zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich der vorgeschriebenen Obergrenze ist und eine Rate der Veränderung in zumindest dem Ventilarbeitswinkel und/oder dem Ventilhub größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Mit der vorstehenden Konfiguration kann ein Nachlaufen bzw. Pendeln bzw. Hin- und Herschwingen der Geschwindigkeitserhöhungssteuerung aufgrund einer Verschlechterung der Konvergenz oder Steuerbarkeit des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs verhindert werden.
Wenn darüber hinaus eine Steuerung zum Verändern der Ventilsteuerzeit des Motorventils neben einer Steuerung zum Verändern des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs des Motorventils ausgeführt wird, variiert die Untergrenze des Interferenzbereichs in Abhängigkeit von einer eingestellten Ventilsteuerzeit. Wenn daher die Konvergenz oder Steuerbarkeit der Ventilsteuerzeit schlecht bzw. unzureichend ist, kann es sein, dass die vorgeschriebene Obergrenze zum Bestimmen, ob die Geschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus erhöht werden soll, schwankt bzw. fluktuiert, und dann die Erhöhung der Geschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus sowie die Aufhebung der Erhöhung der Geschwindigkeit unnötigerweise wiederholt werden. Diesbezüglich kann in der vorstehenden Konfiguration die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus unter der Bedingung erhöht werden, dass zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich der vorgeschriebenen Obergrenze sind und eine Veränderungsrate der Ventilsteuerzeit des Motorventils größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Mit der vorstehenden Konfiguration ist es somit möglich, ein Nachlaufen bzw. Pendeln bzw. Hin- und Herschwingen der Geschwindigkeitserhöhungssteuerung aufgrund einer Verschlechterung der Konvergenz oder Steuerbarkeit der Ventilsteuerzeit zu verhindern.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus, der zumindest einen Ventilarbeitswinkel und/oder einen Ventilhub eines Motorventils verändern kann. Das Steuerungsverfahren für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus beinhaltet folgende Schritte: Bestimmen, ob zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich einer vorgeschriebenen Obergrenze ist; und, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich der vorgeschriebenen Obergrenze ist, Erhöhen einer Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus im Vergleich zu dem Fall, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub kleiner als die vorgeschriebene Obergrenze ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der identische Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, dass die Gesamtkonfiguration einer Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus gemäß einer ersten bis dritten Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt;
2 einen Graphen, der einen Modus zeigt, mit dem ein Ventilsteuerzeitpunkt in der ersten Ausführungsform verändert wird;
3 einen Graphen, der einen Modus zeigt, mit dem ein Ventilarbeitswinkel und Ventilhub in der ersten Ausführungsform verändert werden;
4 einen Graphen, der einen Modus zeigt, mit dem ein Sicherungswert in der ersten Ausführungsform eingestellt wird;
5 ein Flussdiagramm einer Betriebgeschwindigkeits-Steuerungsroutine, die in der ersten Ausführungsform verwendet wird;
6A bis 6C sind Zeitdiagramme, die den Steuerungsmodus der Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zu dem Steuerungsmodus der ersten Ausführungsform zeigen;
7 ein Flussdiagramm einer Betriebsgeschwindigkeits-Steuerungsroutine, die in der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
8A bis 8C sind Zeitdiagramme, die den Steuerungsmodus der Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zu dem Steuerungsmodus der zweiten Ausführungsform zeigen; und
9 ein Flussdiagramm einer Betriebsgeschwindigkeits-Steuerungsroutine, die in der dritten Ausführungsform angewendet wird.
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf 1 bis 5 eine ausführliche Beschreibung einer Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Es ist zu beachten, dass ein Verbrennungsmotor, der in der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird, mit zwei variablen Ventilsteuerungsmechanismen ausgestattet ist, d. h. einem variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus, der die Ventilsteuerzeit eines Einlassventils verändern kann, und einem variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus, der den Ventilarbeitswinkel und den Ventilhub des Einlassventils verändern kann.
1 zeigt die Gesamtkonfiguration der ersten bis dritten Ausführungsformen der Erfindung. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, besteht die Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus gemäß der vorliegenden Ausführungsform hauptsächlich aus einer elektronischen Steuerungseinheit 1, die die Motorsteuerung übergreifend steuert bzw. regelt.
Die elektronische Steuerungseinheit 1 beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffspeicher (RAM) und einen Eingangs-/Ausgangs-Port (I/O). Die CPU führt verschiedene Arten der Verarbeitung in Verbindung mit einer Motorsteuerung aus, und der ROM speichert Programme und Daten für die Motorsteuerung. Darüber hinaus speichert der RAM vorübergehend die Verarbeitungsergebnisse der CPU, die durch die Sensoren erfassten Ergebnisse und dergleichen, und der I/O steuert bzw. regelt die Übertragung und den Empfang von Signalen mit externen Vorrichtungen.
Treiberschaltungen für zwei Arten von variablen Ventilsteuerungsmechanismen, d. h. den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 2 und den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3, sind mit dem I/O der elektronischen Steuerungseinheit 1 verbunden. Darüber hinaus sind verschiedene Sensoren zum Erfassen einer Motorbetriebsbedingung mit dem I/O der elektronischen Steuerungseinheit 1 verbunden. Die verschiedenen Sensoren beinhalten einen VVT-Sensor 4, der die Ventilsteuerzeit des Einlassventils erfasst, und einen Ventilarbeitswinkel-Sensor 5, der den Ventilarbeitswinkel des Einlassventils erfasst.
2 zeigt einen Modus, in dem die Ventilsteuerzeit des Einlassventils durch den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 2 in der vorliegenden Ausführungsform verändert wird. Wie dem Graphen zu entnehmen ist, wird in dem in der vorliegenden Ausführungsform angewendeten Verbrennungsmotor die Mitte des Ventilhubs des Einlassventils durch den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 2 kontinuierlich variiert.
3 zeigt einen Modus, in dem der Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel des Einlassventils durch den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 in der vorliegenden Ausführungsform verändert wird. Wie in dem Graphen gezeigt ist, wird in dem auf die vorliegende Ausführungsform angewendeten Verbrennungsmotor der Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub des Einlassventils durch den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 kontinuierlich verändert.
Um eine Verschlechterung der Fahreigenschaften infolge einer extremen Variation des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs des Einlassventils oder eine Verringerung der Dauerhaftigkeit eines Stellglieds infolge zu hoher Belastung zu vermeiden, ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 eine vorbestimmte Grenze auferlegt ist. Daher wird während des normalen Motorbetriebs der variable Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 mit einer Geschwindigkeit betrieben, die niedriger als eine maximal ausgebbare Geschwindigkeit ist.
In dem Verbrennungsmotor, der die vorstehenden beiden variablen Ventilsteuerungsmechanismen beinhaltet, variiert der Ventilarbeitswinkel/Ventilhub des Einlassventils, bei dem das Ventilstampfen auftritt, entsprechend der eingestellten Ventilsteuerzeit bzw. Soll-Ventilsteuerzeit des Einlassventils. Dann wird, wie in 4 gezeigt ist, durch die elektronische Steuerungseinheit 1 ein Stampfschutz-Sicherungswert auf Basis des Ist-Werts der Ventilsteuerzeit (Ist-Ventilsteuerzeit) des Einlassventils variabel eingestellt. Bei dem Stampfschutz-Sicherungswert handelt es sich um eine Obergrenze eines Steuerbereichs, in dem der Ventilarbeitswinkel des Einlassventils durch den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 gesteuert wird. Es ist zu beachten, dass der Stampfschutz-Sicherungswert genauer gesagt auch unter Berücksichtigung eines Ist-Ventilarbeitswinkel, einer Soll-Ventilsteuerzeit und dergleichen eingestellt wird.
In dem Verbrennungsmotor, der die vorstehenden beiden variablen Ventilsteuerungsmechanismen beinhaltet, kann der Ventilarbeitswinkel/Ventilhub des Einlassventils innerhalb eines Interferenzbereichs bleiben, in dem das Ventilstampfen möglicherweise auftreten kann (Ventilstampfbereich), da der Stampfschutz-Sicherungswert aufgrund einer starken Variation der Ventilsteuerzeit in Reaktion auf eine Motorbetriebsbedingung extrem variiert. In der vorliegenden Ausführungsform wird dann, wenn ein Ist-Wert des Ventilarbeitswinkels (Ist-Ventilarbeitswinkels) des Einlassventils, der durch den Ventilarbeitswinkel-Sensor 5 erfasst wird, größer oder gleich dem Stampfschutz-Sicherungswert ist, die vorstehend beschriebene Begrenzung der Betriebsgeschwindigkeit aufgehoben, so dass die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 erhöht wird, um dadurch den Ventilarbeitswinkel des Einlassventils aus dem Interferenzbereich herauszubewegen.
5 zeigt ein Flussdiagramm einer Betriebsgeschwindigkeits-Steuerungsroutine, die in der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird. Der Ablauf der Routine wird in vorbestimmten Steuerungsintervallen durch die elektronische Steuerungseinheit 1 während des Betriebs des Motors immer wieder ausgeführt.
Wenn die Routine gestartet wird, berechnet die elektronische Steuerungseinheit 1 zunächst Soll-Werte der Ventilsteuerzeit und des Ventilarbeitswinkel des Einlassventils, d. h. eine Soll-Ventilsteuerzeit und einen Soll-Ventilarbeitswinkel, auf Basis einer aktuellen Motorbetriebsbedingung in Schritt S100. Dann sendet die elektronische Steuerungseinheit 1 die berechnete Soll-Ventilsteuerzeit und den berechneten Soll-Ventilarbeitswinkel an den variabeln Ventilzeitsteuerungsmechanismus 2 und den variable Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3.
Anschließend berechnet die elektronische Steuerungseinheit 1 in Schritt S101 einen Stampfschutz-Sicherungswert anhand eines Ist-Ventilarbeitswinkels, einer Ist-Ventilsteuerzeit, der Soll-Ventilsteuerzeit und dergleichen. Es ist zu beachten, dass der Soll-Ventilarbeitswinkel so begrenzt ist, dass er kleiner oder gleich dem berechneten Stampfschutz-Sicherungswert ist. Darüber hinaus kann der berechnete Stampfschutz-Sicherungswert auf einen Wert eingestellt werden, durch den das Ventilstampfen unter Berücksichtigung eines geschätzten Fehlers des Ventilarbeitswinkels aufgrund der Beeinflussung durch eine unmittelbare Unterbrechung oder dergleichen zuverlässig verhindert werden kann.
Danach bestimmt in Schritt S102 die elektronische Steuerungseinheit 1, ob der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Stampfschutz-Sicherungswert ist. Wenn hier der Ist-Ventilarbeitswinkel kleiner ist als der Stampfschutz-Sicherungswert (S102: NEIN), setzt die elektronischen Steuerungseinheit 1 den Vorgang bei Schritt S103 fort und treibt dann in Schritt S103 den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 an, während die Betriebsgeschwindigkeit gleichzeitig wie gewohnt begrenzt wird.
Wenn hingegen der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Stampfschutz-Sicherungswert ist (S102: JA), setzt die elektronische Steuerungseinheit 1 den Vorgang bei Schritt S104 fort und dann hebt dann bei Schritt S104 die Begrenzung der Betriebsgeschwindigkeit auf und treibt den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 in einem Zustand an, in dem die Betriebsgeschwindigkeit im Vergleich zu der im Normalzustand erhöht ist.
Es ist außerdem zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform der Stampfschutz-Sicherungswert der vorstehenden „vorgeschriebenen Obergrenze” und dem „Sicherungswert eine Ventilarbeitswinkels, der eingestellt wird, um ein Ventilstampfen zu verhindern” entspricht.
Mit der vorstehend beschriebenen Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus können die nachstehend erläuterten vorteilhaften Effekte erhalten werden.

(1) Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich einer vorgeschriebenen Obergrenze ist (Stampfschutz-Sicherungswert), wird die Begrenzung der Betriebsgeschwindigkeit aufgehoben, um die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 im Vergleich zu dem Fall zu erhöhen, wenn der Ist-Ventilarbeitswinkel nicht größer oder gleich der vorgeschriebenen Obergrenze ist. Dementsprechend kann der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub in der vorliegenden Ausführungsform rasch aus dem Interferenzbereich herausbewegt werden.
(2) Weil in der vorliegenden Ausführungsform das Ventilstampfen nur durch Steuern des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 verhindert wird, kann der Einfluss auf die andere Steuerung, wie z. B. die Ventilzeitsteuerung, verringert werden.

Anschließend wird unter Bezugnahme auf 6A bis 7 eine Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass in der vorliegenden Ausführungsform Bauteile, die eine Ähnlichkeit mit jenen der ersten Ausführungsform aufweisen, mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und somit von einer ausführlichen Beschreibung abgesehen wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird in der ersten Ausführungsform, wenn der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Stampfschutz-Sicherungswert ist, die Betriebsgeschwindigkeit des variable Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 im Vergleich zu der während der normalen Betriebszeiten erhöht. In diesem Fall wird der variable Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 intensiv betätigt, bis der Ist-Ventilarbeitswinkel den Stampfschutz-Sicherungswert unterschritten hat. Dabei ist zu beachten, dass die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 hoch ist, so dass, wie in 6A gezeigt ist, der Ist-Ventilarbeitswinkel den Stampfschutz-Sicherungswert deutlich unterschreiten kann. In diesem Fall erhöht die elektronische Steuerungseinheit 1 den Ventilarbeitswinkel so, dass dieser sich von dem Untersteuerungszustand erholen kann; der Ventilarbeitswinkel kann dabei aber dennoch übersteuern und den Stampfschutz-Sicherungswert erneut überschreiten. Während auf diese Art und Weise eine Übersteuerung eintritt, wie in 6B gezeigt ist, ist die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit zu dem Zeitpunkt bereits einmal aufgehoben worden, wenn der Ist-Ventilarbeitswinkel den Stampfschutz-Sicherungswert unterschreitet, wobei jedoch die Betriebsgeschwindigkeit erneut erhöht wird, und die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit wird dann unnötigerweise wiederholt, so dass dadurch ein Nachlaufen bzw. Pendeln der Geschwindigkeitserhöhungssteuerung hervorgerufen wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird dann ein Bestimmungswert β, der zum Bestimmen, ob die Betriebsgeschwindigkeit erhöht werden soll, verwendet wird, auf einen Wert eingestellt wird, der um einen vorgeschriebenen Versatzwert α größer ist als der Stampfschutz-Sicherungswert. In der so konfigurierten vorliegenden Ausführungsform, wie in 6C gezeigt ist, wird die Betriebsgeschwindigkeit nicht wieder erhöht, auch wenn der Ventilarbeitswinkel infolge der Erholung aus dem Untersteuerungszustand übersteuert. In der so konfigurierten vorliegenden Ausführungsform ist zu beachten, dass der Stampfschutz-Sicherungswert dem vorstehenden „Sicherungswert des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs, der eingestellt wird, um das Ventilstampfen zu verhindern” entspricht und dass der Bestimmungswert β, der durch Addieren des Versatzwertes α zu dem Stampfschutz-Sicherungswert eingestellt wird, der vorstehenden „vorgeschriebenen Obergrenze” entspricht.
Wenn sich hingegen die Konvergenz des Ventilarbeitswinkels aufgrund gewisser in den Einbauteilen begründeten Faktoren verschlechtert hat, kann es lange dauern, bis sich der Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub aus dem Interferenzbereich herausbewegt hat. In einem solchen Fall wird das Stellglied des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 lange Zeit in einem hohen Lastzustand beibehalten, so dass dadurch dessen Dauerhaftigkeit reduziert wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird dann die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit aufgehoben, um dadurch eine zu hohe Belastung des Stellglieds zu verhindern, wenn die Zeitdauer, während der die Betriebsgeschwindigkeit erhöht ist, einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Daneben wird der Betrieb des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3, durch den der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub aus dem Interferenzbereich herausbewegt werden soll, ausgeführt, um den Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub zu reduzieren. Wenn nur die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 zum Reduzieren des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs erhöht wird, kann das Ventilstampfen verhindert werden, selbst wenn die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 zum Erhöhen des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs nicht erhöht wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird dann darüber hinaus nur die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 zum Reduzieren des Ventilarbeitswinkels oder Ventilhubs erhöht.
7 ist ein Flussdiagramm einer Betriebsgeschwindigkeits-Steuerungsroutine, die in der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird. Der Ablauf der Routine wird durch die elektronische Steuerungseinheit 1 während des Motorbetriebs wiederholt in vorbestimmten Steuerintervallen ausgeführt.
Wenn die Routine gestartet wird, berechnet die elektronische Steuerungseinheit 1 zunächst in Schritt S200 die Soll-Ventilsteuerzeit und den Soll-Ventilarbeitswinkel des Einlassventils auf Basis der aktuellen Motorbetriebsbedingung. Anschließend berechnet die elektronische Steuerungseinheit 1 in Schritt S201 einen Stampfschutz-Sicherungswert anhand eines Ist-Ventilarbeitswinkels, einer Ist-Ventilsteuerzeit, der Soll-Ventilsteuerzeit und dergleichen.
Anschließend berechnet die elektronische Steuerungseinheit 1 in Schritt S202 einen Bestimmungswert β, der durch Addieren eines vorgeschriebenen Versatzwertes α zu dem Stampfschutz-Sicherungswert erhalten wird. Zu beachten ist, dass der Versatzwert α auf einen Wert eingestellt wird, der etwas größer ist als der angenommene Wert einer Übersteuerung des Ventilarbeitswinkel infolge der Erholung aus dem Untersteuerungszustand.
Danach bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 1 in Schritt 203, ob der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Bestimmungswert β ist. Wenn hier der Ist-Ventilarbeitswinkel kleiner als der Bestimmungswert β ist (S203: NEIN), setzt die elektronische Steuerungseinheit 1 in Schritt S204 einen Zähler zum Aufheben der Geschwindigkeitsbegrenzung, auf den in der Beschreibung an späterer Stelle eingegangen wird, zurück, begrenzt im anschließenden Schritt S205 wie üblich die Betriebsgeschwindigkeit und treibt dann den variable Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 an.
Wenn hingegen der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Bestimmungswert β ist (S203: JA), setzt die elektronische Steuerungseinheit den Betrieb bei Schritt S206 fort und zählt den Wert des Zählers zum Aufheben der Geschwindigkeitsbegrenzung in Schritt S206 hoch. Darüber hinaus bestimmt die elektronische Steuerungseinheit 1 in dem sich daran anschließenden Schritt S207, ob der Wert des Zählers kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert γ ist. Wenn dann der Wert des Zählers kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert γ ist (S207: JA), setzt die elektronische Steuerungseinheit 1 den Betrieb bei Schritt S208 fort und hebt dann in Schritt S208 die Begrenzung der Betriebsgeschwindigkeit auf und treibt den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 in einem Zustand an, wo die Betriebsgeschwindigkeit gegenüber der zu normalen Betriebszeiten erhöht ist.
Der Wert des Zählers zum Aufheben der Geschwindigkeitsbegrenzung zeigt an, wie oft die Routine nach der Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 ausgeführt wird. Das heißt, dass der Wert des Zählers ein numerischer Hinweis bzw. eine Kennzahl für eine Zeitdauer ist, während der die Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird. Wenn dann der Wert des Zählers den vorbestimmten Wert γ überschreitet (S207: NEIN), setzt die elektronische Steuerungseinheit 1 den Vorgang bei Schritt S205 fort und treibt dann in Schritt S205 den variable Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 in einem Zustand an, wo die Betriebsgeschwindigkeit wie üblich begrenzt ist. Das heißt, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit aufgehoben wird (d. h., dass die Betriebsgeschwindigkeit nicht erhöht wird), wenn die Zeitdauer, während der die Betriebsgeschwindigkeit erhöht ist, den vorbestimmten Wert überschreitet.
Der vorstehend beschriebenen Ausführungsform entsprechend können außerdem neben den unter Punkt (1) und (2) oben beschriebenen vorteilhaften Effekten die nachstehend aufgeführten Effekte erreicht werden.

(3) In der vorliegenden Ausführungsform wird der Bestimmungswert β zum Bestimmen, ob die Betriebsgeschwindigkeit erhöht werden soll, auf einen Wert eingestellt, der um den vorgeschriebenen Versatzwert α größer ist als der Stampfschutz-Sicherungswert. Selbst wenn somit der Ventilarbeitswinkel aufgrund der Erholung aus einem Untersteuerungszustand übersteuert, kann die Betriebsgeschwindigkeit nicht schon wider erhöht werden.
(4) Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die Zeitspanne, während der die Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird, den vorbestimmten Wert überschreitet, wird die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit aufgehoben. Dementsprechend kann eine Situation vermieden werden, in der die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 für lange Zeit erhöht wird und das Stellglied somit eine viel zu hohe Last aufnehmen muss.
(5) In der vorliegenden Ausführungsform wird nur die Betriebsgeschwindigkeit des variable Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 zum Reduzieren des Ventilarbeitswinkel oder Ventilhubs erhöht. Für den Betrieb des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 zum Erhöhen des Ventilarbeitswinkel/Ventilhubs, der nicht notwendig ist, um den Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub aus dem Interferenzbereich herauszubewegen, wird die Betriebsgeschwindigkeit nicht erhöht. Somit kann eine nicht notwendige Erhöhung der auf das Stellglied des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 einwirkenden Last oder Verschlechterung der Konvergenz des Ventilarbeitswinkels aufgrund einer nicht notwendigen Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit verhindert werden.

Anschließend wird eine Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 8A bis 9 beschrieben. Zu beachten ist, dass in der vorliegenden Ausführungsform Bauteile, die Ähnlichkeit mit jenen der ersten und der zweiten Ausführungsform haben, mit entsprechend identischen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und auf eine ausführliche Beschreibung derselben daher verzichtet wird.
Wenn die Konvergenz oder Steuerbarkeit des Ventilarbeitswinkels schlecht bzw. unzureichend ist, während der Soll-Ventilarbeitswinkel so eingestellt ist, dass er dem Bestimmungswert β genähert ist, besteht die Möglichkeit, dass der Ist-Ventilarbeitswinkel den Bestimmungswert β immer wieder über- und unterschreitet und die Erhöhung der Geschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus und die Aushebung der Erhöhung der Geschwindigkeit unnötigerweise wiederholt wird. Darüber hinaus wird in einem Verbrennungsmotor, der auch den variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 2 beinhaltet, der die Ventilsteuerzeit des Einlassventils verändern kann, eine Untergrenze des Interferenzbereichs mit einer Variation der Ist-Ventilsteuerzeit variiert. Wenn daher die Konvergenz oder Steuerbarkeit der Ventilsteuerzeit schlecht bzw. unzureichend ist, besteht die Möglichkeit, dass der Bestimmungswert β zum Bestimmen, ob die Betriebsgeschwindigkeit erhöht werden soll, schwankt und dann die Erhöhung der Geschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 und die Aufhebung der Erhöhung der Geschwindigkeit unnötig wiederholt werden.
In dem in 8A gezeigten Beispiel unterschreitet z. B. der Ist-Ventilarbeitswinkel den Bestimmungswert β zum Zeitpunkt t1, und die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 wird aufgehoben (Geschwindigkeitsbegrenzungsaufhebungs-Flag ist ausgeschaltet). Danach liegt nur eine geringfügige Abweichung zwischen dem Ist-Ventilarbeitswinkel und dem Bestimmungswert β vor, der in Übereinstimmung mit der Ist-Ventilsteuerzeit oder ähnlichem eingestellt wird. Trotzdem überschreitet der Ist-Ventilarbeitswinkel den Bestimmungswert β zum Zeitpunkt t2, so dass, in der Steuerungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, wie in 8B gezeigt ist, die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 wieder erhöht wird.
Wenn aufgrund einer solch geringfügigen Veränderung des Ist-Ventilarbeitswinkels oder Bestimmungswerts β der Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub in den Interferenzbereich gerät, kann der Ventilarbeitswinkel oder Ventilhub rasch aus dem Interferenzbereich herausbewegt werden, ohne dabei die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 erhöhen zu müssen. In der vorliegenden Ausführungsform wird dann, nur wenn zwei Bedingungen gemäß (A), wo die Veränderungsrate des Ventilarbeitswinkel des Einlassventils größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und gemäß (B), wo die Veränderungsrate der Ventilsteuerzeit des Einlassventils größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, zusätzlich zu der Bedingung erfüllt sind, dass der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Bestimmungswert β ist, die Geschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 erhöht, um das Ventilstampfen zu verhindern. Wenn in einem solchen Fall der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Bestimmungswert β ist und wenn eine deutliche Veränderung der Ventilsteuerzeit und des Ventilarbeitswinkels eintritt, wird die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 erhöht. Somit kann die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 entsprechend einer leichten Veränderung der Ventilsteuerzeit oder des Ventilarbeitswinkels infolge einer schlechten Konvergenz oder Steuerbarkeit verhindert werden. Selbst wenn somit in der vorliegenden Ausführungsform, wie in 8C gezeigt ist, der Ist-Ventilarbeitswinkel den Bestimmungswert β zum Zeitpunkt t2 überschreitet, wird die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 nicht wieder erhöht.
9 zeigt ein Flussdiagramm einer Betriebsgeschwindigkeits-Steuerungsroutine, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Der Ablauf der Routine wird durch die elektronische Steuerungseinheit 1 während des Motorbetriebs in vorbestimmten Steuerintervallen wiederholt bzw. immer wieder ausgeführt ausgeführt.
Wenn die Routine gestartet wird, berechnet die elektronische Steuerungseinheit 1 zunächst die Soll-Ventilsteuerzeit und den Soll-Ventilarbeitswinkel des Einlassventils auf Basis der aktuellen Motorbetriebsbedingung in Schritt S300. Anschließend berechnet die elektronische Steuerungseinheit in Schritt S301 einen Stampfschutz-Sicherungswert anhand eines Ist-Ventilarbeitswinkel, einer Ist-Ventilsteuerzeit, der Soll-Ventilsteuerzeit und dergleichen. Darüber hinaus berechnet die elektronische Steuerungseinheit 1 in Schritt S302 einen Bestimmungswert β als einen Wert, der erhalten wird, in dem zu dem Stampfschutz-Sicherungswert ein vorgeschriebener Versatzwert α addiert wird.
Danach bestimmt in Schritt S303 die elektronische Steuerungseinheit 1, ob der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Bestimmungswert β ist, und ob eine Variation bzw. Veränderung des Ist-Ventilarbeitswinkel und der Ist-Ventilsteuerzeit pro Zeiteinheit bzw. ihre Veränderungsraten größer oder gleich den jeweiligen vorbestimmten Werten sind. Wenn in Schritt S303 eine negative Bestimmung (NEIN) erfolgt, setzt die elektronische Steuerungseinheit 1 den Wert eines Zählers zur Aufhebung der Geschwindigkeitsbegrenzung in Schritt S304 zurück und treibt dann in Schritt S305 den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 in einem Zustand an, wo die Betriebgeschwindigkeit wie üblich begrenzt ist.
Wenn hingegen bei Schritt S303 eine positive bzw. bejahende Bestimmung gemacht wird (JA), setzt die elektronische Steuerungseinheit 1 den Betrieb bei Schritt S306 fort und zählt den Wert des Zählers zum Aufheben der Geschwindigkeitsbegrenzung in Schritt S306 hoch. Darüber hinaus bestimmt die Steuerungseinheit 1 in dem anschließenden Schritt S307, ob der Wert des Zählers kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert γ ist. Wenn dann der Wert des Zählers kleiner oder gleich dem vorbestimmten Wert γ ist (S307: JA), setzt die elektronische Steuerungseinheit 1 den Betrieb bei Schritt S308 fort und hebt dann in Schritt S308 die Begrenzung der Betriebsgeschwindigkeit auf und treibt den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 in einem Zustand an, wo die Betriebsgeschwindigkeit im Vergleich zu der während der normalen Betriebszeiten erhöht wird. Wenn dann der Wert des Zählers den vorbestimmten Wert γ überschreitet (S307: NEIN), setzt die elektronische Steuerungseinheit 1 den Betrieb in Schritt S305 fort und treibt dann in Schritt S305 den variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 in einem Zustand an, wo die Betriebsgeschwindigkeit wie üblich begrenzt ist.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform können neben den vorstehend unter (1) bis (5) beschriebenen vorteilhaften Effekten auch die nachstehend erläuterten vorteilhaften Effekte erhalten werden.

(6) In der vorliegenden Ausführungsform wird unter der Bedingung, dass die Veränderungsrate des Ist-Ventilarbeitswinkels größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 erhöht, um so das Ventilstampfen zu verhindern. Somit kann eine Situation verhindert werden, in der die Betriebsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer geringfügigen Veränderung des Ist-Ventilarbeitswinkels unnötigerweise erhöht wird.
(7) In der vorliegenden Ausführungsform wird unter der Bedingung, dass die Veränderungsrate der Ist-Ventilsteuerzeit größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 erhöht, um das Ventilstampfen zu verhindern. Somit kann eine Situation bzw. ein Zustand verhindert werden, in dem die Betriebsgeschwindigkeit einer geringfügigen Veränderung der Ist-Ventilsteuerzeit entsprechend unnötigerweise erhöht wird.

Zu beachten ist, dass die vorstehenden Ausführungsformen den nachstehend erläuterten alternativen Ausführungsformen gemäß modifiziert werden können. In der dritten Ausführungsform wird nur dann, wenn die zwei Bedingungen nach (A), wo die Veränderungsrate des Ventilarbeitswinkels des Einlassventils größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und nach (B), wo die Veränderungsrate der Ventilsteuerzeit des Einlassventils größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, zusätzlich zu der Bedingung erfüllt sind, dass der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Bestimmungswert β ist, die Geschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 erhöht, um das Ventilstampfen zu verhindern. Als eine Voraussetzung zum Erhöhen der Geschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 kann jedoch nur die Bedingung (A) neben der Bedingung herangezogen werden, dass der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Bestimmungswert β ist, oder nur die Bedingung (B) neben der Bedingung herangezogen werden, dass der Ist-Ventilarbeitswinkel größer oder gleich dem Bestimmungswert β ist. Auch in einem solchen Fall kann verhindert werden, dass die Betriebsgeschwindigkeit aufgrund einer geringfügigen Veränderung des Ventilarbeitswinkels und der Ventilsteuerzeit unnötigerweise erhöht wird.
In der zweiten und dritten Ausführungsform wird die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 nur erhöht, wenn der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub reduziert wird; dennoch kann die Betriebsgeschwindigkeit nach Bedarf erhöht werden, wenn der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub vergrößert wird.
In der zweiten und dritten Ausführungsform wird die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 aufgehoben, wenn die Zeitspanne, während der die Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird, den vorbestimmten Wert überschreitet. Wenn jedoch eine Zeitspanne sich ab dem Zeitpunkt, wenn die Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Ventilarbeitswinkel oder der Ventilhub aus dem Interferenzbereich herausbewegt werden, nicht derart lange hinzieht, dass dadurch das Stellglied zu stark belastet wird, kann auf den vorstehenden Vorgang verzichtet werden.
In der zweiten und dritten Ausführungsform wird der Wert, der durch Addieren des vorgeschriebenen Versatzwerts α zu dem Stampfschutz-Sicherungswert erhalten wird, als der Bestimmungswert β verwendet, der zum Bestimmen dessen herangezogen wird, ob die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 erhöht werden soll. Ist jedoch die Konvergenz des Ventilarbeitswinkels ausreichend hoch und ein Übersteuern des Ventilarbeitswinkel infolge der Erholung bzw. Wiederherstellung aus einem Zustand der Übersteuerung ausreichend gering, kann auf den vorstehenden Vorgang verzichtet werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen wird die Geschwindigkeitsbegrenzung aufgehoben, so dass die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 erhöht wird, um das Ventilstampfen zu verhindern; die Betriebsgeschwindigkeit kann jedoch auf andere Art und Weise erhöht werden, z. B. durch Erhöhen eines Steuerungsgewinns bzw. einer Steuerungsverstärkung oder einer Antriebslast.
In den vorstehenden Ausführungsformen kann der Betrieb des variablen Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 unter Verwendung des Ventilarbeitswinkel als eine gesteuerte Variable bzw. Größe gesteuert werden; demgegenüber kann der Betrieb auch unter Verwendung des Ventilhubs als eine gesteuerte Variable bzw. Größe gesteuert werden. In einem solchen Fall, werden Werte, wie z. B. der Stampfschutz-Sicherungswert oder der Bestimmungswert β für den Ventilhub eingestellt.
In den vorstehenden Ausführungsformen wird der Aspekt der Erfindung als die Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus verkörpert, der den Ventilarbeitswinkel und Ventilhub des Einlassventils verändern kann; jedoch kann der Aspekt der Erfindung genauso als eine Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus ausgeführt werden, der den Ventilarbeitswinkel und Ventilhub eines Auslassventils verändern kann.
In den vorstehenden Ausführungsformen wird der Aspekt der Erfindung auf einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus angewendet, der für einen Verbrennungsmotor vorgesehen ist, der nicht nur einer Steuerung zum Verändern des Ventilarbeitswinkels oder des Ventilhubs, sondern auch einer Steuerung zum Verändern der Ventilsteuerzeit unterzogen wird, dennoch kann der Aspekt der Erfindung auf einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus angewendet werden, der für einen Verbrennungsmotor vorgesehen ist, der nur einer Steuerung zum Verändern des Ventilarbeitswinkels und des Ventilhubs und keiner Steuerung zum Verändern der Ventilsteuerzeit unterzogen wird. In diesem Fall können der Stampfschutz-Sicherungswert, der Bestimmungswert β und dergleichen auf feste Werte eingestellt werden.
Der variable Ventilhub-/Ventilarbeitswinkel-Mechanismus 3 gemäß den vorstehenden Ausführungsformen ist als ein variabler Ventilsteuerungsmechanismus konfiguriert, der sowohl den Ventilarbeitswinkel als auch den Ventilhub verändern kann; doch kann der Aspekt der Erfindung auch auf einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus angewendet werden, der nur den Ventilarbeitswinkel oder nur den Ventilhub verändern kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002-332876 [0006]
JP 2002-332876 A [0006]

Claims

Steuerungsvorrichtung für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus (2, 3), der zumindest einen Ventilarbeitswinkel und/oder einen Ventilhub eines Motorventils verändern kann, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und der Ventilhub größer oder gleich einer vorgeschriebenen Obergrenze ist, eine Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus (2, 3) im Vergleich zu dem Fall erhöht wird, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub kleiner als die vorgeschriebene Obergrenze ist.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die vorgeschriebene Obergrenze auf einen Wert eingestellt wird, mit dem ein vorgeschriebener Versatzwert addiert wird.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn eine Zeitspanne, während der die Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird, einen vorgeschriebenen Wert überschreitet, die Erhöhung der Betriebsgeschwindigkeit aufgehoben wird.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Betriebsgeschwindigkeit nur erhöht wird, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub reduziert wird.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Betriebsgeschwindigkeit unter der Bedingung erhöht wird, dass zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich der vorgeschriebenen Obergrenze ist und eine Veränderungsrate von zumindest dem Ventilarbeitswinkel und/oder dem Ventilhub größer oder gleich einem vorgeschriebenen Wert ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der variable Ventilsteuerungsmechanismus eine Ventilsteuerzeit des Motorventils verändern kann, und die Betriebsgeschwindigkeit unter der Bedingung erhöht wird, dass zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich der vorgeschriebenen Obergrenze ist und eine Veränderungsrate der Ventilsteuerzeit des Motorventils größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
Steuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die vorgeschriebene Obergrenze ein Sicherungswert des Ventilarbeitswinkels oder des Ventilhubs ist, und der Sicherungswert so eingestellt ist, dass ein Ventilstampfen des Motorventils verhindert wird.
Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Sicherungswert auf Basis einer Soll-Ventilsteuerzeit und eines Soll-Ventilarbeitswinkel des Motorventils berechnet wird.
Steuerungsverfahren für einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus (2, 3), der zumindest den Ventilarbeitswinkel und/oder den Ventilhub eines Motorventils verändern kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte beinhaltet: Bestimmen, ob zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich einer vorgeschriebenen Obergrenze ist; und wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub größer oder gleich der vorgeschriebenen Obergrenze ist, Erhöhen einer Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus (2, 3) im Vergleich dazu, wenn zumindest der Ventilarbeitswinkel und/oder der Ventilhub kleiner als die vorgeschriebene Obergrenze ist.