DE102013004969A1

DE102013004969A1 - Steuereinheit für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus und Steuerungsverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus

Info

Publication number: DE102013004969A1
Application number: DE102013004969A
Authority: DE
Inventors: Nobuhiko Matsuo; Kentaro Mikawa
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2013-09-26
Also published as: KR20130107222A; US9046010B2; US20130247850A1; KR102039564B1; CN103321703A; CN103321703B; JP5851898B2; JP2013194642A

Abstract

Eine Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) zum Ändern einer Nockenphase durch einen elektrischen Aktuator (38B) bestimmt eine Beeinflussung auf den Betrieb des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) auf der Basis der Motorbetriebszustände. Auf der Basis des Bestimmungsergebnisses reduziert dann die Steuereinheit (40) den Betriebswert des elektrischen Aktuators (38B) in einem vorbestimmten Bereich des Drehwinkels einer Nockenwelle (36).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (VTC) zum Ändern der Drehphase einer Nockenwelle bezüglich einer Kurbelwelle, um zumindest eine Ventileinstellung (Öffnungs- und Schließeinstellung) entweder eines Ansaugventils oder eines Abgasventils zu ändern, und ein Steuerverfahren für denselben.
Um eine Ventileinstellung frei ändern zu können, ist eine elektrisch betriebene VTC bekannt, in der die Drehphase der Nockenwelle bezüglich der Kurbelwelle durch einen Elektromotor geändert wird, wie in der offengelegten (Kokai) japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 2008-57371 beschrieben.
Eine VTC, die an einem Ende der Nockenwelle befestigt ist, wird einem wechselnden Drehmoment (Nockendrehmoment) unterzogen, das aus einer Reaktionskraft einer Ventilfeder und einer Trägheitskraft durch die Masse eines beweglichen Teils gemäß der Drehung der Nockenwelle gebildet wird. In einem niedrigen Drehzahlbereich (Umdrehungen pro Minute) des Motors, in dem die wechselnde Frequenz des Nockendrehmoments gleich oder kleiner als die Betätigungsfrequenz der VTC ist, gibt es zum Beispiel eine Möglichkeit, dass ein Drehmoment, das zum Ändern der Ventileinstellung notwendig ist, größer als das maximale Drehmoment des Motors im Gegensatz zu einem hohen Drehzahlbereich des Motors ist, in dem das Drehmoment als ein Durchschnittswert betrachtet werden kann. In diesem Fall tritt der Motor in einen ”verriegelten Zustand bzw. Sperrzustand” ein, in dem die Drehung des Motors gestoppt wird. Weil nicht nur eine gegenelektromotorische Kraft erzeugt wird, sondern auch der VTC-Winkel einen Sollwinkel nicht erreicht, wird ein Überstrom (Sperrstrom) erzeugt, um sich dem Sollwinkel anzunähern. Wenn der Motor in den Sperrzustand eintritt, wird das Motordrehmoment nicht verwendet, um die Ventileinstellung zu ändern, was zu einer Erhöhung beim Stromverbrauch infolge des Sperrstroms führt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinheit für eine VTC zum Ändern einer Nockenphase durch einen elektrischen Aktuator zu schaffen, die es ermöglicht, einen Einfluss auf den Betrieb bzw. die Betätigung der variablen Ventileinstellung auf der Basis der Motorbetriebsbedingungen bzw. -zustände zu bewirken.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 11. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Erfindungsgemäß wird unter anderem erreicht, dass auf der Basis des Bestimmungsergebnisses die Steuereinheit den Betriebswert des elektrischen Aktuators in einem vorbestimmten Bereich der Drehwinkel einer Nockenwelle reduziert.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine schematische Konfigurationsansicht eines Fahrzeugmotorsystems.
2 eine perspektivische Ansicht der Einzelheiten einer VTC.
3 ein Ablaufdiagramm eines ersten Beispiels eines Steuerungs-/Regelungsprogramms.
4 eine erläuternde Ansicht von Sensoren zum Erfassen der Drehwinkel einer Kurbelwelle und einer Nockenwelle.
5 eine erläuternde Ansicht von Verfahren zum Reduzieren eines Motorbetriebswerts.
6 eine erläuternde Ansicht von Verfahren zum Wiederherstellen des Motorbetriebswerts.
7 eine erläuternde Ansicht von verschiedenen Zuständen, die beim Ändern des VTC-Winkels einbezogen werden.
8 eine erläuternde Ansicht von verschiedenen Zuständen, die beim Ändern des VTC-Winkels einbezogen werden.
9 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Beispiels des Steuerungsprogramms.
10 ein Ablaufdiagramm eines dritten Beispiels des Steuerungsprogramms.
Eine Ausführungsform zum Ausführen der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert bezüglich der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 stellt die Anordnung eines Fahrzeugmotorsystems dar, auf die eine VTC-Steuereinheit gemäß der Ausführungsform angewendet wird.
Ein Motor 10 ist zum Beispiel in einem Vierzylinder-Otto-Reihenmotor vorhanden, in dem ein Ansaugluftstromsensor 14 zum Erfassen eines Ansaugluftstroms Q als Beispiel einer Last auf den Motor 10 in einer Ansaugleitung 12 zum Einleiten von Ansaugluft in jeden Zylinder eingepasst ist. Als Ansaugluftstromsensor 14 kann zum Beispiel ein Hitzdraht-Durchflussmesser, wie zum Beispiel ein Luftdurchflussmesser, verwendet werden. Es ist zu beachten, dass die Last auf den Motor 10 nicht auf den Einlassluftstrom Q begrenzt ist, und eine Quantität bzw. Ausmaß im Stand der Technik, das eng mit dem Drehmoment in Verbindung gebracht wird, wie zum Beispiel ein Ansaugluft-Unterdruck, Aufladungsdruck bzw. Ladedruck, Drosselklappenöffnung oder Gaspedalöffnungsausmaß, verwendet werden kann.
Ein Ansaugventil 20 ist an einer Ansaugöffnung 18 zum Einleiten von Ansaugluft in eine Verbrennungskammer 16 von jedem Zylinder vorgesehen, um die Öffnung der Ansaugöffnung 18 zu öffnen und zu schließen. Ein Kraftstoffeinspritzer 22 zum Einspritzen von Kraftstoff in die Ansaugöffnung 18 ist in einem Bereich der Ansaugleitung 12 eingepasst, die im nach oben führenden Luftansaugstrom des Ansaugventils 20 angeordnet ist. Der Kraftstoffeinspritzer 22 ist ein elektromagnetischer Kraftstoffeinspritzer, der Kraftstoff einspritzt, wenn eine magnetische Anziehungskraft durch eine Erregung einer Magnetspule erzeugt wird, um ein Ventil anzuheben, das durch eine Feder in Ventil-Schließrichtung vorgespannt ist, um so das Ventil zu öffnen. Der Kraftstoff wird mit Druck, der auf einen vorbestimmten Druck reguliert wird, dem Kraftstoffeinspritzer 22 zugeführt, so dass eine Kraftstoffmenge, die zur Ventilöffnungszeit proportional ist, eingespritzt wird.
Der vom Kraftstoffeinspritzer 22 eingespritzte Kraftstoff wird in die Verbrennungskammer 16 über eine Aussparung bzw. Öffnung zwischen der Ansaugleitung 18 und dem Ansaugventil 20 zusammen mit Ansaugluft eingeleitet, und durch Funkenzündung einer Zündkerze 24 gezündet und verbrannt. Der Druck, der durch das Verbrennen aufgebracht wird, drückt einen Kolben 26 nach unten zu einer Kurbelwelle (nicht dargestellt), um die Kurbelwelle zum Drehen anzutreiben.
Außerdem wird ein Abgasventil 30 in einer Abgasöffnung 28 zum Ausgeben bzw. Ausleiten von Abgas aus der Verbrennungskammer 16 vorgesehen, um die Öffnung der Abgasöffnung 28 zu öffnen und zu schließen. Wenn das Abgasventil 30 geöffnet ist, wird Abgas in eine Abgasleitung 32 über eine Aussparung zwischen der Abgasöffnung 28 und dem Abgasventil 30 abgeleitet. Ein Katalysator 34 ist in der Abgasleitung 32 angeordnet. Nachteilige bzw. schädliche Substanzen im Abgas werden in nicht schädliche Komponenten durch den katalytischen Konverter 34 umgewandelt und von einer Anschlussöffnung der Abgasleitung 32 in die Atmosphäre abgeleitet. Als Katalysator 34 können zum Beispiel Drei-Wege-Katalysatoren zum Umwandeln von CO (Kohlenmonoxid), HC (Kohlenwasserstoff) und NOx (Stickstoffoxid) im Abgas gleichzeitig verwendet werden.
Eine VTC 38 (variable Ventileinstellung) ist am Ende der Ansaugnockenwelle 36 zum Betätigen eines Ansaugventils 20, um es zu öffnen und zu schließen, befestigt, und die VTC 38 ändert die Ventileinstellung des Ansaugventils 20 durch Ändern der Drehphase einer Ansaugnockenwelle 36 bezüglich der Kurbelwelle. Wie in 2 dargestellt, ist die VTC 38 mit einem Nockenzahnrad bzw. Nockenritzel 38A einstückig, um das eine Steuerkette zum Übertragen einer Dreh-Antriebskraft der Kurbelwelle herumgewickelt ist, in der ein Elektromotor 38B (elektrischer Aktuator), vorzugsweise mit einem eingebauten Reduktionsgetriebe, die Ansaugnockenwelle 36 relativ zum Nockenritzel 38A dreht, um die Ventileinstellung vorzuziehen bzw. vorzueilen oder zu verzögern. Hier ist ein Stecker bzw. Steckverbinder, der durch die Bezugsziffer 38C in 2 bezeichnet ist, zum Verbinden eines Kabelbaums vorgesehen, um den Elektromotor 38B mit Strom zu versorgen.
Zu beachten ist, dass die VTC 38 nicht auf die in 2 dargestellte Anordnung begrenzt ist und jede andere Anordnung möglich sein kann, solange die Ventileinstellung durch einen elektrischen Aktuator, wie zum Beispiel einem Elektromotor, geändert werden kann. Außerdem ist die VTC 38 nicht darauf begrenzt, um für ein Ansaugventil 20 vorgesehen zu werden, und kann zumindest auch für entweder ein Ansaugventil 20 oder Abgasventil 30 vorgesehen werden.
Der Kraftstoffeinspritzer 22, die Zündkerze 24 und die VTC 38 werden durch eine elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit 40 mit einem eingebauten Mikrocomputer (Prozessor) gesteuert bzw. geregelt. Die elektronische Steuereinheit 40 gibt Signale von verschiedenen Sensoren ein, um jeden Betriebswert des Kraftstoffeinspritzers 22, Zündkerze 24 und VTC 38 gemäß eines zur Ausgabe vorab gespeicherten Steuerungsprogramms zu bestimmen. Bei der Kraftstoffeinspritzung, die den Kraftstoffeinspritzer 22 verwendet, wird zum Beispiel Kraftstoff einzeln rechtzeitig mit einem Ansaughub von jedem Zylinder eingespritzt. Dies ist die sogenannte ”sequentielle Einspritzung”. Zu beachten ist, dass die VTC 38 auch durch eine andere elektronische Steuereinheit, die sich von der elektronischen Steuereinheit 40 unterscheidet, gesteuert werden kann.
In die elektronische Steuereinheit 40 werden zusätzlich zu einem Signal vom Ansaugluftstromsensor 14 jeweils Signale von einem Wassertemperatursensor 42 zum Erfassen einer Kühlmitteltemperatur Tw (Wassertemperatur) des Motors 10, ein Motordrehzahlsensor 44 zum Erfassen einer Motordrehzahl Ne des Motors 10, ein Kurbelwellenwinkelsensor 46 zum Erfassen eines Kurbelwellendrehwinkels Θ_CRK (Winkel von einer Referenzposition) und ein Nockenwinkelsensor 48 zum Erfassen eines Drehwinkels Θ_CAM der Ansaugnockenwelle 36 eingegeben.
Zusätzlich zur Steuerung der VTC 38, die später beschrieben wird, steuert bzw. regelt die elektronische Steuereinheit 40 den Kraftstoffeinspritzer 22 und die Zündkerze 24 wie folgt, das heißt, die elektronische Steuereinheit 40 liest den Ansaugluftstrom Q und die Motordrehzahl Ne vom Ansaugluftstromsensor 14 und Motordrehzahlsensor 44 jeweils ein, um eine Basismenge der Kraftstoffeinspritzung gemäß der Motorbetriebsbedingungen bzw. -zustände auf der Basis des Ansaugluftstroms Q und der Motordrehzahl Ne zu berechnen. Außerdem liest die elektronische Steuereinheit 40 die Wassertemperatur Tw vom Wassertemperatursensor 42 ein, um eine Menge der Kraftstoffeinspritzung, die durch Korrigieren der Basismenge der Kraftstoffeinspritzung erhalten wird, durch die Wassertemperatur Tw und dergleichen zu berechnen. Danach spritzt die elektronische Steuereinheit 40 Kraftstoff gemäß der Menge der Kraftstoffeinspritzung vom Kraftstoffeinspritzer 22 zu einem Zeitpunkt gemäß den Motorbetriebszuständen ein, um die Zündkerze 24 zu betätigen, um folglich eine Mischung aus Kraftstoff und Ansaugluft zu zünden und zu verbrennen. Hierbei liest die elektronische Steuereinheit 40 ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem Luft-Kraftstoffverhältnissensor (nicht dargestellt) ein, um die Feedback-Steuerung bzw. -Regelung beim Kraftstoffeinspritzer 22 auszuführen, so dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgas einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis annähert.
3 stellt ein erstes Beispiel eines Steuerungsprogramms dar, das wiederholt durch die elektronische Steuereinheit 40 nach dem Start des Motors 10 auszuführen ist.
Im Schritt 1 (in 3 durch ”S1” abgekürzt; dasselbe wird nachstehend angewendet) berechnet die elektronische Steuereinheit 40 einen Sollwinkel der VTC 38 gemäß der Motorbetriebszustände. Mit anderen Worten, die elektronische Steuereinheit 40 liest jeweils die Ansaugluftstrommenge Q, Wassertemperatur Tw und Motordrehzahl Ne vom Ansaugluftstromsensor 14, Wassertemperatursensor 42 bzw. Motordrehzahlsensor 44 ein. Danach bezieht sich die elektronische Steuereinheit 40 zum Beispiel auf eine Tabelle, in der ein Sollwinkel gemäß der Motordrehzahl und dem Ansaugluftstrom pro Wassertemperatur festgelegt ist, um einen Sollwinkel gemäß der Wassertemperatur Tw, Motordrehzahl Ne und Ansaugluftstrom Q zu bestimmen.
Im Schritt 2 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 einen tatsächlichen Winkel der VTC 38 (tatsächlicher Winkel von einer Referenzposition). Mit anderen Worten, die elektronische Steuereinheit 40 liest jeweils den Drehwinkel Θ_CRK der Kurbelwelle und den Drehwinkel Θ_CAM der Ansaugnockenwelle 36 vom Kurbelwellenwinkelsensor 46 bzw. Nockenwinkelsensor 48 ein. Danach bestimmt die elektronische Steuereinheit 40 den tatsächlichen Winkel der VTC 38 auf einer Voreilseite, die als positive Werte zum Beispiel durch Subtrahieren des Drehwinkels Θ_CRK der Kurbelwelle vom Drehwinkel Θ_CAM der Ansaugnockenwelle 36 ausgewählt werden.
Hier kann jedes der folgenden Sensorsysteme als Kurbelwellenwinkelsensor 46 und Nockenwinkelsensor 48 verwendet werden.
Ein erstes Sensorsystem verwendet einen Sensor zum Erfassen eines Drehwinkels für jeden einzelnen vorbestimmten Winkel (nachstehend als ”Sensor A” bezeichnet). In diesem Fall wird ein Sensorsignal, das für eine weitere Steuerung verwendet wird, zur Kostensenkung abgeleitet bzw. modifiziert, aber dieses System leidet unter dem Nachteil der Reduzierung der Winkelerfassungsfrequenz pro Zeiteinheit, insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich des Motors.
Ein zweites Sensorsystem verwendet einen Sensor zum Erfassen eines Drehwinkels für jede Winkeleinheit, das heißt, ein Sensor zum ständigen Ausgeben von Drehwinkeln (nachstehend als ”Sensor B” bezeichnet). In diesem Fall weist das System den Nachteil der Zunahme des Einzelpreises des Sensors auf, weist aber den Vorteil der Zunahme der Winkelerfassungsfrequenz pro Zeiteinheit auch im niedrigen Drehzahlbereich des Motors auf.
Wie in 4 dargestellt, verwendet ein drittes Sensorsystem sowohl den Sensor A als auch den Sensor B in der Weise, dass der Sensor A in einem Drehzahlbereich des Motors verwendet wird, in dem die Winkelerfassungsfrequenz, die durch die VTC 38 angefordert wird, erfüllt ist und der Sensor B im anderen Drehzahlbereich des Motors verwendet wird, in dem die Winkelerfassungsfrequenz nicht erfüllt ist. Kurz zusammengefasst, in einem niedrigen Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist, wird der Drehwinkel durch den Sensor B, und in einem hohen Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl höher als die vorbestimmte Drehzahl ist, wird der Drehwinkel durch den Sensor A erfasst. In diesem Fall kann eine ausreichende Winkelerfassungsfrequenz im gesamten Drehzahlbereich des Motors 10 erhalten werden.
Ein viertes Sensorsystem, wie in 4 dargestellt, verwendet sowohl den Sensor A als auch den Sensor B in der Weise, dass der Sensor A in einem Drehzahlbereich des Motors verwendet wird, in dem die Winkelerfassungsfrequenz, die durch die VTC 38 angefordert wird, erfüllt ist, und im anderen Drehzahlbereich des Motors, in dem die Winkelerfassungsfrequenz nicht erfüllt ist, der Sensor B verwendet wird, während der Sensor B durch den Sensor A korrigiert wird. Kurz zusammengefasst, im niedrigen Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist, wird der Drehwinkel, der durch den Sensor B erfasst wird, durch den Drehwinkel, der durch den Sensor A erfasst wird, korrigiert, und im hohen Drehzahlbereich, in dem die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Drehzahl ist, wird der Drehwinkel durch den Sensor A erfasst. In diesem Fall kann eine ausreichende Winkelerfassungsfrequenz und Winkelerfassungsgenauigkeit über den gesamten Drehzahlbereich des Motors 10 erhalten werden.
Im Schritt 3 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 einen Betriebswert (zum Beispiel eine Einschaltdauer oder dergleichen) des Elektromotors 38B auf der Basis einer Abweichung zwischen dem Sollwinkel und dem tatsächlichen Winkel der VTC 38.
Im Schritt 4 bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, ob der Absolutwert der Abweichung (tatsächliche Winkelabweichung) zwischen dem tatsächlichen Winkel der VTC 38, der zum letzten Zeitpunkt berechnet ist, und dem tatsächlichen Winkel der VTC 38, der zu diesem Zeitpunkt berechnet ist, kleiner als ein erster vorbestimmter Winkel ist, um zu bestimmen, ob sich der Elektromotor 38B in einem Sperrzustand befindet. Mit anderen Worten, wenn wenig Änderung bei der tatsächlichen Winkelabweichung der VTC 38 auftritt, bestimmt die Steuereinheit 40, dass ein derartiger ”Sperrzustand”, bei dem ein Drehmoment, das notwendig ist, um die Ventileinstellung zu ändern, größer als das maximale Drehmoment des Elektromotors 38B ist, aufgetreten bzw. eingetreten ist. Wenn dann die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt, dass der Absolutwert der tatsächlichen Winkelabweichung kleiner als ein erster vorbestimmter Winkel ist (Eintritt des Sperrzustandes), geht der Ablauf zum Schritt 5 über (Ja), während der Ablauf zum Schritt 10 (Nein) übergeht, wenn bestimmt wird, dass der Absolutwert der Winkelabweichung gleich oder größer als der erste vorbestimmte Winkel ist.
Um hier zum Beispiel einen fehlerhaften Betrieb infolge überlagerter Geräusche zu verhindern, wenn ein derartiger Zustand, bei dem der Absolutwert der tatsächlichen Winkelabweichung kleiner als der erste vorbestimmte Winkel ist, mehrfach auftritt bzw. andauert, kann bestimmt werden, dass sich der Elektromotor 38B im Sperrzustand befindet. Die Bestimmung, dass der Sperrzustand eingetreten ist, kann schneller ausgeführt werden, wenn der erste vorbestimmte Winkel größer oder wenn die vorbestimmte Anzahl des Auftretens kleiner ist.
Im Schritt 5 reduziert die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert, der im Schritt 3 berechnet ist, auf einen Betriebswert, der den gegenwärtigen Winkel der VTC 38 gegen das Nockendrehmoment aufrecht erhalten kann. Als Entscheidungsverfahren für einen Motorbetriebswert, der letztendlich reduziert wird, kann (1) ein Verfahren, das einen Lernwert verwendet, oder (2) ein Verfahren, das eine Tabelle verwendet, was später beschrieben wird, angewendet werden. Wie in 5 dargestellt, kann außerdem der Motorbetriebswert wie folgt reduziert werden: (A) Reduzierung direkt nach unten, (B) Reduzierung in einer konkaven, nach unten führenden Form, (C) allmähliche (stufenweise) Reduzierung oder (D) Reduzierung in einer konvexen, nach unten führenden Form.
Wenn der Motorbetriebswert zum gleichen Zeitpunkt reduziert wird, weisen die Wirkungen zum Unterdrücken des Stromverbrauchs infolge der Reduzierungen beim Motorbetriebswert folgendes Verhältnis auf: (A) Reduzierung direkt nach unten > (größer als) (B) Reduzierung in der konkaven, nach unten führenden Form > (größer als) (C) allmähliche Reduzierung > (größer als) (D) Reduzierung in der konvexen, nach unten führenden Form. Obwohl Unterschiede zwischen den Steuerungslasten bezüglich der Gesamtsteuerung der VTC 38 klein sind, ergibt sich lokal folgendes Verhältnis: (A) Reduzierung direkt nach unten < (kleiner als) (C) allmähliche Reduzierung < (kleiner als) (B) Reduzierung in einer konkaven, nach unten führenden Form ∼ (ungefähr gleich zu) (D) Reduzierung in einer konvexen, nach unten führenden Form. Wenn der Motorbetriebswert außerdem reduziert wird, um kleiner als der Motorbetriebswert zu sein, um den gegenwärtigen Winkel der VTC 38 aufrechterhalten bzw. halten zu können, wird die VTC 38 unter dem Nockendrehmoment in eine Richtung zurückgedreht, die zur Sollrichtung entgegengesetzt ist. In diesem Fall weisen die Verzögerungen bei der Winkeländerung infolge des Zurückdrehens der VTC 38 folgendes Verhältnis auf: (A) Reduzierung direkt nach unten > (größer als) (B) Reduzierung in konkaver, nach unten führender Form > (größer als) (C) allmähliche Reduzierung > (größer als) (D) Reduzierung in konvexer, nach unten führender Form.
Das Verfahren zum Reduzieren des Motorbetriebswerts kann daher unter Berücksichtigung dieser Eigenschaften (Verhältnisse) angemessen ausgewählt werden.
Das Verfahren, das einen Lernwert verwendet
Wenn der Winkel der VTC 38 nicht geändert wird, das heißt, wenn der Winkel der VTC 38 im Wesentlichen konstant ist, speichert die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert zu dem Zeitpunkt als Lernwert. Insbesondere bei einem Zustand, in dem die Motordrehzahl Ne des Motors 10 gleich oder kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist, wenn der Absolutwert der tatsächlichen Winkelabweichung, der kleiner als der erste vorbestimmte Wert ist, fortwährend auftritt (das heißt, der Zustand setzt sich für eine vorbestimmte Zeit fort), speichert die elektronische Steuereinheit 40 als Lernwert einen Durchschnittswert des Motorbetriebswerts zu dem Zeitpunkt in einem nicht flüchtigen Speicher, wie zum Beispiel einem Flash-ROM (Read Only Memory). Kurz zusammengefasst, wenn die Motordrehzahl Ne des Motors 10 gleich oder kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist und die Nockenphase durch die VTC 38 für die vorbestimmte Zeit nicht geändert wird, lernt die elektronische Steuereinheit 40 den Durchschnittswert des Betriebswerts des Elektromotors 38B. Danach bezieht sich die elektronische Steuereinheit 40 auf den Lernwert, der im nichtflüchtigen Speicher gespeichert ist, um den Motorbetriebswert auf den Lernwert zu reduzieren. Somit kann der Betriebswert, der den gegenwärtigen Winkel der VTC 38 aufrechterhalten kann, unter Betrachtung der Veränderungen bei der tatsächlichen Ausstattung bestimmt werden.
In diesem Fall kann der Lernwert für jede Wassertemperatur Tw des Motors 10 gespeichert werden, um sich mit einer Änderung beim Motorbetriebswert, der mit einer Änderung bei der Wassertemperatur assoziiert ist, zu befassen. Mit anderen Worten, wenn das Motordrehmoment zu einem Stromwert als Eigenschaft des Elektromotors 38B proportional ist und die aufgebrachte Spannung konstant ist, ist der Spulenwiderstand geringer, wenn die Temperatur reduziert wird. Wenn dadurch die Wassertemperatur Tw, die mit der Temperatur des Elektromotors 38B korreliert, abfällt, weil der Wert des Stroms, der durch den Elektromotor 38B fließt, zunimmt, um das Motordrehmoment zu erhöhen, wird der Motorbetriebswert, der reduziert werden kann, größer. Dadurch wird der Lernwert gemäß der Wassertemperatur Tw des Motors 10 gewechselt, um eine Steuerung unter Berücksichtigung des Drehmoments des Elektromotors 38B, das sich mit der Temperatur ändert, auszuführen, so dass der Stromverbrauch weiter unterdrückt werden kann.
Wenn der Motorbetriebswert reduziert wird, das heißt, wenn der Motorbetriebswert auf einen Wert reduziert wird, der durch Hinzufügen einer vorbestimmten Größe zum Lernwert erhalten wird, kann die Änderung beim Winkel der VTC 38 infolge eines fehlerhaften Betriebs unterdrückt werden.
Das Verfahren, das eine Tabelle verwendet
Eine Tabelle ist erstellt, in der der Motorbetriebswert, der den Winkel der VTC aufrechterhalten kann, pro Wassertemperatur festgelegt ist, falls der Sperrzustand eintritt. Dann bezieht sich die elektronische Steuereinheit 40 auf die Tabelle, um einen Motorbetriebswert gemäß einer Wassertemperatur Tw zu bestimmen, um somit den Motorbetriebswert auf diesen Wert zu reduzieren. In diesem Fall wird eine Steuerung unter Berücksichtigung des Drehmoments des Elektromotors 38B, das sich mit der Temperatur verändert, ausgeführt, so dass der Stromverbrauch weiter unterdrückt werden kann.
Im Schritt 6 gibt die Motorsteuereinheit 40 den Motorbetriebswert an den Elektromotor 38B aus. Hier wird der Motorbetriebswert an den Elektromotor 38B zu jeder vorbestimmten Zeit gemäß der Betätigungsfrequenz der VTC 38 ausgegeben (dasselbe wird nachstehend angewendet).
Im Schritt 7 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 den tatsächlichen Winkel der VTC 38 in derselben Weise wie im Schritt 2.
Im Schritt 8 bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, ob der Absolutwert der tatsächlichen Winkelabweichung gleich oder größer als ein zweiter vorbestimmter Winkel ist, um zu bestimmen, ob der Sperrzustand des Elektromotors 38B freigegeben bzw. gelöst wird. Mit anderen Worten, wenn die tatsächliche Winkelabweichung der VTC 38 geändert wird, nachdem der Motorbetriebswert reduziert ist, bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, dass das Drehmoment, das notwendig ist, um die Ventileinstellung zu ändern, kleiner als das maximale Drehmoment des Elektromotors 38B ist, und daher der Sperrzustand gelöst wird. Wenn dann die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt, dass der Absolutwert der tatsächlichen Winkelabweichung gleich oder größer als der zweite vorbestimmte Winkel ist (der Sperrzustand ist gelöst), geht der Ablauf zum Schritt 9 über (Ja), während der Ablauf zum Schritt 6 zurückkehrt (Nein), wenn bestimmt wird, dass der Absolutwert der tatsächlichen Winkelabweichung kleiner als der zweite vorbestimmte Winkel ist (der Sperrzustand setzt sich fort).
Hier kann die Bestimmung, dass der Sperrzustand gelöst wurde, noch umgehender ausgeführt werden, wenn der zweite vorbestimmte Winkel kleiner ist. Der zweite vorbestimmte Winkel kann denselben Wert wie der erste vorbestimmte Winkel einnehmen.
Unterscheidet sich der zweite vorbestimmte Winkel vom ersten vorbestimmten Winkel, kann dies jedoch eine Hysterese bei der Ausführung der Steuerung bewirken, wodurch eine häufige Wiederholung der Bestimmung beim Eintritt des Sperrzustands und der Bestimmung beim Lösen des Sperrzustands unterdrückt wird.
In Schritt 9 stellt die elektronische Steuereinheit 40 den im Schritt 5 reduzierten Motorbetriebswert wieder her, das heißt, sie bringt den Motorbetriebswert auf den Wert zurück, bevor er reduziert wurde. Zu beachten ist, dass der Motorbetriebswert wieder auf einen Wert gemäß der Abweichung zwischen dem Sollwinkel und dem tatsächlichen Winkel der VTC 38 hergestellt werden kann. Wie in 6 dargestellt, kann der Motorbetriebswert außerdem wie folgt wiederhergestellt werden: (A) Wiederherstellung direkt nach unten, (B) Wiederherstellung in einer konkaven, nach führenden Form, (C) allmähliche (stufenweise) Wiederherstellung oder (D) Wiederherstellung in einer konvexen, nach oben führenden Form.
Wenn der Motorbetriebswert zum selben Zeitpunkt wiederhergestellt wird, weisen die Wirkungen zum Unterdrücken des Stromverbrauchs durch das Wiederherstellen des Motorbetriebswerts das folgende Verhältnis auf: (B) Wiederherstellung in der konkaven, nach oben führenden Form > (größer als) (C) allmähliche Wiederherstellung > (größer als) (D) Wiederherstellung in der konvexen, nach oben führenden Form > (größer als) (A) Wiederherstellung direkt nach oben. Obwohl Unterschiede zwischen den Steuerungsbelastungen bezüglich der gesamten Steuerung der VTC 38 klein sind, ergibt sich lokal das folgende Verhältnis: (A) Wiederherstellung direkt nach oben < (kleiner als) (C) allmähliche Wiederherstellung < (B) Wiederherstellung in der konkaven, nach oben führenden Form ∼ (ungefähr gleich zu) (D) Wiederherstellung in der konvexen, nach oben führenden Form.
Das Verfahren zum Wiederherstellen des Motorbetriebswerts kann daher unter Berücksichtigung dieser Eigenschaften (Verhältnisse) angemessen bzw. geeignet ausgewählt werden.
Im Schritt 10 gibt die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert an den Elektromotor 38B aus.
Im Schritt 11 bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, ob der tatsächliche Winkel der VTC 38 den Sollwinkel erreicht. Wenn die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt, dass der tatsächliche Winkel den Sollwinkel erreicht, wird dann der Ablauf beendet (Ja), während der Ablauf zum Schritt 2 zurückkehrt (Nein), wenn sie bestimmt, dass der tatsächliche Winkel den Sollwinkel nicht erreicht.
Wenn der Winkel der VTC 38 auf den Sollwinkel geändert wird, wenn die tatsächliche Winkelabweichung der VTC 38 kleiner als der erste vorbestimmte Winkel ist, wird gemäß dieser elektronischen Steuereinheit 40 bestimmt, dass der ”Sperrzustand”, in dem das Drehmoment, das notwendig ist, um die Ventileinstellung zu ändern, größer als das maximale Drehmoment des Elektromotors 38B ist, eingetreten ist. Wenn der Sperrzustand eintritt, wird dann der Motorbetriebswert gemäß der Abweichung zwischen dem Sollwinkel und dem tatsächlichen Winkel der VTC 38 auf ein Niveau reduziert, das den Winkel der VTC 38 gegen das Nockendrehmoment aufrecht erhalten kann. Kurz zusammengefasst, die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt den Einfluss auf die Betätigung der VTC 38 auf der Basis der Motorbetriebszustände, um den Betriebswert des Elektromotors 38B in einem vorbestimmten Bereich des Drehwinkels der Ansaugnockenwelle 36 auf der Basis des Bestimmungsergebnisses zu reduzieren.
Danach, wenn die tatsächliche Winkelabweichung der VTC 38 gleich oder größer als der zweite vorbestimmte Winkel ist, ist das Drehmoment, das notwendig ist, um die Ventileinstellung zu ändern, kleiner als das maximale Drehmoment des Elektromotors 38B, wodurch bestimmt wird, dass der Sperrzustand freigegeben ist. Wenn der Sperrzustand freigegeben ist, wird dann der Motorbetriebswert, der im Sperrzustand reduziert ist, wiederhergestellt.
Wie in 7 dargestellt, wenn der Sperrzustand eintritt, bei dem der Winkel der VTC 38 nicht geändert wird, wird somit ein Sperrstrom im Motorstrom erzeugt, wobei Strom unnötig verbraucht wird. Andererseits, wie in 8 dargestellt, wenn der Sperrzustand eintritt, wird der Motorstrom reduziert, um die Reduzierung des Stromverbrauchs um eine Menge, die der Reduzierung beim Motorstrom entspricht, zu ermöglichen. Weil es außerdem unwahrscheinlich ist, dass der Sperrstrom im Elektromotor 38B auftritt, kann die Wärmeerzeugung in einem Motorantriebsschaltkreis bzw. einer Motorantriebsschaltung ebenfalls reduziert werden.
Wenn der Sperrzustand eintritt, weil das Drehmoment, das notwendig ist, um die Ventileinstellung zu ändern, größer als das maximale Drehmoment des Elektromotors 38B ist, ist es unmöglich, den Winkel der VTC 38 zu ändern. Auch wenn der Motorbetriebswert in einem Bereich reduziert wird, in dem der gegenwärtige Winkel der VTC 38 aufrecht erhalten werden kann, wird dadurch der Betrieb bzw. die Betätigung der VTC 38 nicht beeinflusst.
9 stellt ein zweites Beispiel des Steuerungsprogramms dar, das durch die elektronische Steuereinheit 40 nach dem Start des Motors 10 wiederholt auszuführen ist. Zu beachten ist, dass die Beschreibung der Steuerungsinhalte, die dieselbe, wie in dem zuvor erwähnten Beispiel ist, vereinfacht wird, um eine redundante Beschreibung wegzulassen (dasselbe wird nachstehend angewandt).
Im Schritt 21 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 einen Sollwinkel der VTC 38 gemäß den Motorbetriebszuständen.
Im Schritt 22 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 einen tatsächlichen Winkel der VTC 38.
Im Schritt 23 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 einen Betriebswert des Elektromotors 38B auf der Basis einer Abweichung zwischen dem Sollwinkel und dem tatsächlichen Winkel der VTC 38.
Im Schritt 24 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 ein Nockendrehmoment, das auf die VTC 38 wirkt. Mit anderen Worten, die elektronische Steuereinheit 40 bezieht sich zum Beispiel auf eine Tabelle, in der ein Nockendrehmoment gemäß dem Drehwinkel der Kurbelwelle und dem Winkel der VTC 38 festgelegt ist, um den Drehzustand der Nockenwelle darzustellen, um ein Nockendrehmoment gemäß dem Drehwinkel Θ_CRK der Kurbelwelle und dem tatsächlichen Winkel der VTC 38 zu bestimmen. In der elektronischen Steuereinheit 40 wird dann das Nockendrehmoment mit einem Reduzierungsverhältnis des Elektromotors 38B multipliziert, um das Nockendrehmoment, das auf die VTC 38 wirkt, zu bestimmen. Das Nockendrehmoment kann zum Beispiel auch aus der Verformung der Nockenwelle oder dergleichen bestimmt werden.
Im Schritt S25 bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, ob das Nockendrehmoment, das auf die VTC 38 wirkt, größer als ein erstes vorbestimmtes Drehmoment ist, um zu bestimmen, ob sich der Elektromotor 38B in einem Sperrzustand befindet. Das erste vorbestimmte Drehmoment kann zum Beispiel das maximale Drehmoment des Elektromotors 38B oder einen Wert annehmen, der etwas kleiner als der Wert des maximalen Drehmoments ist. Wenn die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt, dass das auf die VTC 38 wirkende Nockendrehmoment größer als das erste vorbestimmte Drehmoment ist (Eintritt des Sperrzustands), geht dann der Ablauf zum Schritt 26 über (Ja), während der Ablauf zum Schritt 31 übergeht (Nein), wenn bestimmt wird, dass das auf die VTC 38 wirkende Nockendrehmoment gleich oder kleiner als das erste vorbestimmte Drehmoment ist.
Um hier zum Beispiel einen fehlerhaften Betrieb infolge des überlagerten Geräusches zu verhindern, wenn ein Zustand, wie zum Beispiel einer, in dem das Nockendrehmoment, das auf die VTC 38 wirkt, größer als das erste vorbestimmte Drehmoment ist, ein Vorbestimmen einer Anzahl von Zeiten fortsetzt, kann bestimmt werden, dass sich der Elektromotor 38B im Sperrzustand befindet. Die Bestimmung, dass der Sperrzustand eingetreten ist, kann noch umgehender ausgeführt werden, wenn das erste vorbestimmte Drehmoment kleiner ist. Wenn außerdem das erste vorbestimmte Drehmoment kleiner als das maximale Drehmoment des Elektromotors 38B ist, kann der Eintritt des Sperrzustands bestimmt werden, bevor die Drehung des Elektromotors 38B tatsächlich gestoppt wird. Um die Bestimmungsgenauigkeit des Sperrzustands zu verbessern, kann das erste vorbestimmte Drehmoment zusätzlich auch gemäß dem Betriebswert des elektrischen Aktuators 38B unter Berücksichtigung der Ausgabeeigenschaften des Elektromotors 38B geändert werden.
In Schritt 26 reduziert die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert, der im Schritt 23 berechnet ist, auf einen Betriebswert, der den gegenwärtigen Winkel des VTC 38 gegen das Nockendrehmoment aufrechterhalten kann.
Im Schritt 27 gibt die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert an den Elektromotor 38B aus.
Im Schritt 28 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 das Nockendrehmoment, das auf die VTC 38 wirkt, in derselben Weise wie im Schritt 24.
Im Schritt 29 bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, ob das auf die VTC 38 wirkende Nockendrehmoment gleich oder kleiner als ein zweites vorbestimmtes Drehmoment ist, um zu bestimmen, ob der Sperrzustand des Elektromotors 38B freigegeben ist. Wenn die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt, dass das auf die VTC 38 wirkende Nockendrehmoment gleich oder kleiner als das zweite vorbestimmte Drehmoment ist (der Sperrzustand ist freigegeben), geht der Ablauf dann zum Schritt 30 über (Ja), während der Ablauf zum Schritt 27 zurückkehrt (Nein), wenn bestimmt wird, dass das auf die VTC 38 wirkende Nockendrehmoment größer als das zweite vorbestimmte Drehmoment ist (der Sperrzustand setzt sich fort).
Die Bestimmung, dass der Sperrzustand freigegeben ist, kann hier noch umgehender ausgeführt werden, wenn das zweite vorbestimmte Drehmoment größer ist. Das zweite vorbestimmte Drehmoment kann denselben Wert des ersten vorbestimmten Drehmoments einnehmen. Unterscheidet sich das zweite vorbestimmte Drehmoment vom ersten vorbestimmten Drehmoment, kann dies eine Hysterese bei der Ausführung der Steuerung bewirken, wodurch eine häufige Wiederholung der Bestimmung beim Eintritt des Sperrzustands und der Bestimmung bei der Freigabe des Sperrzustands unterdrückt wird.
Im Schritt 30 stellt die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert, der im Schritt 26 reduziert wird, wieder her, das heißt, sie führt den Motorbetriebswert auf den Wert zurück, bevor er reduziert wurde.
Im Schritt 31 gibt die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert an den Elektromotor 38B aus.
Im Schritt 32 bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, ob der tatsächliche Winkel der VTC 38 den Sollwinkel erreicht. Wenn die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt, dass der tatsächliche Winkel den Sollwinkel erreicht, wird dann der Ablauf beendet (Ja), während der Ablauf zum Schritt 22 zurückkehrt (Nein), wenn bestimmt wird, dass der tatsächliche Winkel den Sollwinkel nicht erreicht.
Gemäß dieser elektronischen Steuereinheit wird bestimmt, ob der Sperrzustand im Elektromotor 38B eintritt oder ob der Sperrzustand gemäß dem Nockendrehmoment, das auf die VTC 38 wirkt, anstatt der tatsächlichen Winkelabweichung im zuvor erwähnten ersten Beispiel, freigegeben wird. Hierbei wird das Nockendrehmoment, das auf die VTC 38 wirkt, vom Nockendrehmoment bestimmt, das vom Winkel Θ_CRK der Kurbelwelle und dem tatsächlichen Winkel der VTC 38 und dem Reduzierungsverhältnis des Elektromotors 38B bestimmt wird. Somit nimmt das Nockendrehmoment, das auf die VTC 38 wirkt, einen Wert angesichts eines Zustands ein, bei dem die Ansaugnockenwelle 36 das Ansaugventil 20 zum Öffnen und Schließen betätigt, so dass die Schätzgenauigkeit verbessert werden kann. Weil die anderen Abläufe und Wirkungen dieselben wie diejenigen im zuvor erwähnten ersten Beispiel sind, wird die Beschreibung davon weggelassen.
Außerdem wird im zweiten Beispiel, das auf die VTC 38 wirkende Nockendrehmoment mit dem ersten vorbestimmten Drehmoment oder dem zweiten vorbestimmten Drehmoment verglichen, um den Eintritt und die Freigabe des Sperrzustands zu bestimmen, aber die Bestimmungen können auch wie folgt ausgeführt werden: Ein Drehmoment, das durch den Elektromotor 38B ausgegeben wird, wird geschätzt, um dieses Drehmoment mit dem auf die VTC 38 wirkenden Nockendrehmoment zu vergleichen, um den Eintritt und die Freigabe des Sperrzustandes zu bestimmen. Mit anderen Worten, ein Drehmoment [Nm], das durch den Elektromotor 38B ausgegeben wird, weist Eigenschaften auf, die dem Motorbetriebswert (Spannung) proportional und dem Widerstand der Motorspule umgekehrt proportional sind. Wenn die Drehmomentkonstante als Umwandlungskoeffizient mit k bezeichnet wird, kann daher das Drehmoment [Nm] aus dem Motorbetriebswert [V]/Widerstand [Ω] × Drehmomentkonstante k bestimmt werden. Dies kann das tatsächliche Motordrehmoment und Nockendrehmoment vergleichen, um den Eintritt und die Freigabe des Sperrzustands zu bestimmen, so dass die Bestimmungsgenauigkeit verbessert werden kann.
10 stellt ein drittes Beispiel des Steuerungsprogramms dar, das durch die elektronische Steuereinheit 40 nach dem Start des Motors 10 wiederholt auszuführen ist.
Im Schritt 41 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 einen tatsächlichen Winkel der VTC 38 gemäß den Motorbetriebszuständen.
Im Schritt 42 berechnet die elektronische Steuereinheit 40 einen tatsächlichen Winkel der VTC 38.
In Schritt 43 berechnet die elektronische Steuereinheit einen Betriebswert des Elektromotors 38B auf der Basis der Abweichung zwischen dem Sollwinkel und dem tatsächlichen Winkel der VTC 38.
Im Schritt 44 bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, ob der Antriebsstrom des Elektromotors 38B größer als ein erster vorbestimmter Strom ist, um zu bestimmen, ob sich der Elektromotor 38B in einem Sperrzustand befindet. Als Antriebsstrom des Elektromotors 38B kann zum Beispiel ein Wert, der in einer Stromerfassungsschaltung erfasst wird, ein Wert, der aus der Drehzahl des Elektromotors 38B geschätzt wird, oder dergleichen verwendet werden. Der erste vorbestimmte Strom kann zum Beispiel einen Sperrstrom oder einen Wert, der etwas kleiner als der Sperrstrom ist, annehmen. Wenn die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt, dass der Antriebsstrom des Elektromotors 38B größer als der erste vorbestimmte Strom ist (Eintritt des Sperrzustands), dann geht der Ablauf zum Schritt 45 über (Ja), während der Ablauf zum Schritt 49 übergeht (Nein), wenn bestimmt wird, dass der Antriebsstrom des Elektromotors 38B gleich oder kleiner als der erste vorbestimmte Strom ist.
Um hier zum Beispiel einen fehlerhaften Ablauf infolge überlagerter Geräusche zu verhindern, wenn ein derartiger Zustand, bei dem der Antriebsstrom des Elektromotors 38B größer als der erste vorbestimmte Strom ist, mehrfach auftritt bzw. andauert, kann bestimmt werden, dass sich der Elektromotor 38B im Sperrzustand befindet. Die Bestimmung, dass der Sperrzustand eingetreten ist, kann noch umgehender ausgeführt werden, wenn der erste vorbestimmte Strom kleiner oder das vorbestimmte Auftreten kürzer ist.
Im Schritt 45 reduziert die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert, der im Schritt 43 berechnet ist, auf einen Betriebswert, der den gegenwärtigen Winkel der VTC 38 gegen das Nockendrehmoment aufrechterhalten kann.
Im Schritt 46 gibt die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert an den Elektromotor 38B.
Im Schritt 47 bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, ob der Antriebsstrom des Elektromotors 38B gleich oder kleiner als ein zweiter vorbestimmter Strom ist, um zu bestimmen, ob der Sperrzustand des Elektromotors 38B freigegeben ist. Wenn die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt, dass der Antriebsstrom des Elektromotors 38B gleich oder kleiner als der zweite vorbestimmte Strom ist (der Sperrzustand ist freigegeben), dann geht der Ablauf zum Schritt 48 über (Ja), während der Ablauf zum Schritt 46 zurückkehrt (Nein), wenn bestimmt wird, dass der Antriebsstrom des Elektromotors 38B größer als der zweite vorbestimmte Strom ist (der Sperrzustand setzt sich fort).
Hier kann die Bestimmung, dass der Sperrzustand freigegeben ist, noch umgehender ausgeführt werden, wenn der zweite vorbestimmte Strom größer ist. Der zweite vorbestimmte Strom kann denselben Wert wie der erste vorbestimmte Strom einnehmen. Unterscheidet sich jedoch der zweite vorbestimmte Strom vom ersten vorbestimmten Strom, kann dies eine Hysterese bei der Ausführung der Steuerung bewirken, wodurch eine häufige Wiederholung der Bestimmung des Eintritts des Sperrzustands und der Bestimmung der Freigabe des Sperrzustands unterdrückt wird.
Im Schritt 48 stellt die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert, der im Schritt 45 reduziert ist, wieder her, das heißt, sie führt den Motorbetriebswert auf den Wert zurück, bevor er reduziert wurde.
Im Schritt 49 gibt die elektronische Steuereinheit 40 den Motorbetriebswert an den Elektromotor 38B aus.
Im Schritt 50 bestimmt die elektronische Steuereinheit 40, ob der tatsächliche Winkel der VTC 38 den Sollwinkel erreicht. Wenn die elektronische Steuereinheit 40 bestimmt, dass der tatsächliche Winkel den Sollwinkel erreicht, wird dann der Ablauf beendet (Ja), während der Ablauf zum Schritt 42 zurückkehrt (Nein), wenn bestimmt wird, dass der tatsächliche Winkel den Sollwinkel nicht erreicht.
Gemäß dieser elektronischen Steuereinheit 40 wird bestimmt, ob der Sperrzustand im Elektromotor 38B eintritt oder ob der Sperrzustand gemäß dem Antriebsstrom des Elektromotors 38B, anstatt der tatsächlichen Winkelabweichung im zuvor erwähnten ersten Beispiel, freigegeben wird. Daher ist es nicht notwendig, den tatsächlichen Winkel zu berechnen und daher kann die Steuerungsbelastung reduziert werden. Weil die anderen Abläufe und Wirkungen dieselben wie diejenigen im zuvor erwähnten ersten Beispiel sind, kann die Beschreibung davon weggelassen werden.
Einige der Bestimmungsbedingungen, die in den ersten bis dritten Beispielen beschrieben wurden, können kombiniert werden, um zu bestimmen, ob der Sperrzustand im Elektromotor 38B eintritt oder ob der Sperrzustand freigegeben wird. Auch wenn eine Bedingung infolge des überlagerten Geräuschs oder dergleichen erfüllt ist, wenn in diesem Fall zum Beispiel irgendeine andere Bedingung nicht erfüllt ist, wird der Eintritt oder die Freigabe des Sperrzustands nicht bestimmt, und dies kann einen fehlerhaften Ablauf verhindern.
Bei der Ausführungsform können die Ablaufinhalte, die in den ersten bis dritten Beispielen beschrieben sind, ersetzt oder frei kombiniert werden, und nicht nur jeweils separat benutzt werden.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-063832 , eingereicht am 21. März 2012, wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht.
Obwohl die Erfindung gemäß den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert.
Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit ergänzend auf die zeichnerische Darstellung in 1 bis 10 Bezug genommen.
Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
Eine Steuereinheit 40 für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus 38 zum Ändern einer Nockenphase durch einen elektrischen Aktuator 38B bestimmt eine Beeinflussung auf den Betrieb des variablen Ventileinstellungsmechanismus 38 auf der Basis der Motorbetriebszustände. Auf der Basis des Bestimmungsergebnisses reduziert dann die Steuereinheit 40 den Betriebswert des elektrischen Aktuators 38B in einem vorbestimmten Bereich des Drehwinkels einer Nockenwelle 36.
Bezugszeichenliste

10: Motor
12: Ansaugleitung
14: Ansaugluftstromsensor
16: Verbrennungskammer
18: Ansaugöffnung
20: Ansaugventil
22: Kraftstoffeinspritzer
24: Zündkerze
26: Kolben
28: Abgasöffnung
30: Abgasventil
32: Abgasleitung
34: Katalysator
36: Ansaugnockenwelle
38: VTC Variable Ventileinstellung bzw. variabler Ventileinstellungsmechanismus
38A: Nockenzahnrad bzw. Nockenritzel
38B: Elektromotor bzw. elektrischer Aktuator
38C: Stecker bzw. Steckverbinder
40: Elektronische Steuer- bzw. Regeleinheit
42: Wassertemperatursensor
44: Motordrehzahlsensor
46: Kurbelwellenwinkelsensor
48: Nockenwinkelsensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2008-57371 [0002]
JP 2012-063832 [0096]

Claims

Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) zum Ändern einer Nockenphase durch einen elektrischen Aktuator (38B), die einen Prozessor aufweist, der eine Beeinflussung auf den Betrieb des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) auf der Basis der Motorbetriebszustände bestimmt, und einen Betriebswert des elektrischen Aktuators (38B) in einem vorbestimmten Bereich eines Drehwinkels einer Nockenwelle (36) auf der Basis des Bestimmungsergebnisses reduziert.
Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß Anspruch 1, wobei, wenn ein Betriebswert des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, der Prozessor bestimmt, dass eine Beeinflussung des Betriebs des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) auftritt.
Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn ein Nockendrehmoment, das von der Nockenwelle (36) auf den variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) wirkt, größer als ein vorbestimmter Wert ist, der Prozessor bestimmt, dass eine Beeinflussung auf den Betrieb des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) auftritt.
Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn ein Antriebsstrom des elektrischen Aktuators (38B) größer als ein vorbestimmter Wert ist, der Prozessor bestimmt, dass eine Beeinflussung auf den Betrieb des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) auftritt.
Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn eine Motordrehzahl gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist und die Nockenphase nicht durch den variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) für eine vorbestimmte Zeit geändert wird, der Prozessor einen Durchschnittswert des Betriebswerts des elektrischen Aktuators (38B) lernt, um den Betriebswert auf diesen Lernwert zu reduzieren.
Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß Anspruch 5, wobei der Lernwert pro Wassertemperatur des Motors (10) gelernt wird.
Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Prozessor den Betriebswert des elektrischen Aktuators (38B) auf einen Wert gemäß einer Wassertemperatur des Motors (10) reduziert.
Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Drehwinkel der Nockenwelle (36) durch einen Sensor (48) zum Ausgeben des Drehwinkels ständig erfasst wird.
Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein erster Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Nockenwelle (36) für jeden einzelnen vorbestimmten Winkel und ein zweiter Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Nockenwelle (36) ständig so verwendet werden, dass der Drehwinkel der Nockenwelle (36) durch den zweiten Sensor in einem niedrigen Drehzahlbereich erfasst wird, in dem die Motordrehzahl gleich oder kleiner einem vorbestimmten Wert ist, und der Drehwinkel der Nockenwelle (36) durch den ersten Sensor in einem hohen Drehzahlbereich erfasst wird, in dem die Motordrehzahl größer als der vorbestimmte Wert ist.
Steuereinheit (40) für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein erster Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Nockenwelle (36) für jeden einzelnen vorbestimmten Winkel und ein zweiter Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Nockenwelle (36) ständig so verwendet werden, dass ein Drehwinkel, der durch den zweiten Sensor erfasst wird, durch einen Drehwinkel, der durch den ersten Sensor in einem niedrigen Drehzahlbereich erfasst wird, in dem die Motordrehzahl gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, korrigiert wird, und der Drehwinkel der Nockenwelle (36) durch den ersten Sensor in einem hohen Drehzahlbereich erfasst wird, in dem die Motordrehzahl größer als der vorbestimmte Wert ist.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38), wobei eine elektronische Steuereinheit (40) zum Steuern des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) zum Ändern einer Nockenphase durch einen elektrischen Aktuator (38B) eine Beeinflussung auf den Betrieb des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) auf der Basis von Motorbetriebszuständen bestimmt und einen Betriebswert des elektrischen Aktuators (38B) in einem vorbestimmten Bereich eines Drehwinkels einer Nockenwelle (36) auf der Basis des Bestimmungsergebnisses reduziert.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß Anspruch 11, wobei, wenn ein Betriebswert des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die elektronische Steuereinheit (40) bestimmt, dass eine Beeinflussung des Betriebs des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) auftritt.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei, wenn ein Nockendrehmoment, das von der Nockenwelle (36) auf den variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) wirkt, größer als ein vorbestimmter Wert ist, die elektronische Steuereinheit (40) bestimmt, dass eine Beeinflussung auf den Betrieb des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) auftritt.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei, wenn ein Antriebsstrom des elektrischen Aktuators (38B) größer als ein vorbestimmter Wert ist, die elektronische Steuereinheit (40) bestimmt, dass eine Beeinflussung auf den Betrieb des variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) auftritt.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei, wenn eine Motordrehzahl gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist und die Nockenphase nicht durch den variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) für eine vorbestimmte Zeit geändert wird, die elektronische Steuereinheit (40) einen Durchschnittswert des Betriebswerts des elektrischen Aktuators (38B) lernt, um den Betriebswert auf diesen Lernwert zu reduzieren.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß Anspruch 15, wobei die elektronische Steuereinheit (40) den Lernwert pro Wassertemperatur des Motors (10) lernt.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei die elektronische Steuereinheit (40) den Betriebswert des elektrischen Aktuators (38B) auf einen Wert gemäß einer Wassertemperatur des Motors (10) reduziert.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei der Drehwinkel der Nockenwelle (36) durch einen Sensor (48) zum Ausgeben des Drehwinkels ständig erfasst wird.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei ein erster Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Nockenwelle (36) für jeden einzelnen vorbestimmten Winkel und ein zweiter Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Nockenwelle (36) ständig so verwendet werden, dass der Drehwinkel der Nockenwelle (36) durch den zweiten Sensor in einem niedrigen Drehzahlbereich erfasst wird, in dem die Motordrehzahl gleich oder kleiner einem vorbestimmten Wert ist, und der Drehwinkel der Nockenwelle (36) durch den ersten Sensor in einem hohen Drehzahlbereich erfasst wird, in dem die Motordrehzahl größer als der vorbestimmte Wert ist.
Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellungsmechanismus (38) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei ein erster Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Nockenwelle (36) für jeden einzelnen vorbestimmten Winkel und ein zweiter Sensor zum Erfassen des Drehwinkels der Nockenwelle (36) ständig so verwendet werden, dass ein Drehwinkel, der durch den zweiten Sensor erfasst wird, durch einen Drehwinkel, der durch den ersten Sensor in einem niedrigen Drehzahlbereich erfasst wird, in dem die Motordrehzahl gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, korrigiert wird, in dem die Motordrehzahl gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und der Drehwinkel der Nockenwelle (36) durch den ersten Sensor in einem hohen Drehzahlbereich erfasst wird, in dem die Motordrehzahl größer als der vorbestimmte Wert ist.