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Stand der Technik
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor, der ein Drosselventil, das eine Querschnittsfläche eines Ansaugdurchgangs einstellt, eine Abgasrückführungsvorrichtung und ein Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff einspritzt, der dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, aufweist.
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Die
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136 760 A offenbart ein Beispiel eines Verbrennungsmotors, der eine Abgasrückführungsvorrichtung aufweist. Die Abgasrückführungsvorrichtung weist einen Abgasrückführungsdurchgang auf, der einen Abschnitt eines Ansaugdurchgangs mit einem Abgasdurchgang verbindet, wobei sich dieser Abschnitt auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils befindet. Die Abgasrückführungsvorrichtung weist auch ein AGR-Ventil (Rückführungsventil), das den Abgasrückführungsdurchgang öffnet und schließt, und ein Stellglied, das das AGR-Ventil öffnet, auf. Das AGR-Ventil ist so gestaltet, dass es sich entgegen dem Druck des Abgasdurchgangs öffnet, wenn es sich bewegt. Das Stellglied öffnet das Rückführungsventil, indem es eine Kraft erzeugt, die der Differenz des Drucks des Abgasdurchgangs und des Drucks des Ansaugdurchgangs entspricht.
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Weitere Beispiele eines Verbrennungsmotors mit einer Abgasrückführungsvorrichtung sind aus der
US 2014 / 0 136 086 A1 , der
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36 523 A , der
DE 10 2010 014 822 A1 und der
DE 101 29 343 A1 bekannt. Dabei schlägt die
US 2014 / 0 136 086 A1 vor, nach der Öffnung eines Rückführungsventils der Abgasrückführungsvorrichtung einen variablen Ventilcharakteristikmechanismus zu betätigen, um den Pumpverlust im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu reduzieren.
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Andererseits ist aus der
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36 523 A ein Verfahren bekannt, das eine Abgasrückführungsvorrichtung, die ein Rückführungsventil aufweist, hinsichtlich einer Abweichung vom Durchsatz eines Fluids diagnostiziert, das über einen Abgasrückführungsdurchgang in einen Ansaugdurchgang strömt, wenn das Rückführungsventil geöffnet wird, während ein Kraftstoffunterbrechungsprozess ausgeführt wird, der die Kraftstoffeinspritzung in einem Verbrennungsmotor stoppt. Die Differenz des Drucks des Abgasdurchgangs und des Druck des Ansaugdurchgangs ist während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses besonders groß. Wenn ein Stellglied das Rückführungsventil während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses öffnet, benötigt das Stellglied eine große Kraft. Dies kann zu einer Vergrößerung des Stellglieds führen. Die
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36 523 A sieht daher vor, einen Öffnungsgrad eines Drosselventils im Verbrennungsmotor so zu steuern, dass sich ein Unterdruck im Ansaugdurchgang stromabwärts vom Drosselventil reduziert, bevor das Stellglied das Rückführungsventil öffnet.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, die die Größe eines Stellglieds verringert, das während eines Kraftstoffunterbrechungsprozesses ein Rückführungsventil öffnet.
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Eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor, die das obige Problem löst, weist die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaubild, das gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel den Aufbau eines Verbrennungsmotors und eines Motorsystems, das eine Steuerung des Verbrennungsmotors enthält, zeigt.
- 2 ist eine Draufsicht, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel den Aufbau eines variablen Ventilzeitgebungsmechanismus zeigt.
- 3A ist eine Schnittansicht, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Rückführungsventil zeigt, wenn es geschlossen ist.
- 3B ist eine Schnittansicht, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel das Rückführungsventil zeigt, wenn es offen ist.
- 4 ist ein Blockschaubild, das gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel den Betätigungsprozess eines Drosselventils während einer Kraftstoffunterbrechung zeigt.
- 5 ist ein Ablaufdiagramm, das gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen Anomaliediagnoseprozess einer AGR-Vorrichtung zeigt.
- 6A und 6B sind Zeitschaubilder, die eine Ventilzeitgebung während einer Kraftstoffunterbrechung zeigen.
- 7 ist eine Seitenansicht, die gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel den Aufbau eines variablen Ventilbetätigungswinkelmechanismus zeigt.
- 8A und 8B sind Zeitschaubilder, die den Betätigungswinkel während einer Kraftstoffunterbrechung zeigen.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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- Erstes Ausführungsbeispiel -
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuerung für einen Verbrennungsmotor beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist ein Verbrennungsmotor 10 einen Ansaugdurchgang 12 auf. In dem Ansaugdurchgang 12 ist ein Drosselventil 14 angeordnet, das die Querschnittsfläche des Ansaugdurchgangs 12 einstellt. Auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 befindet sich ein Kraftstoffeinspritzventil 16. Wenn sich ein Einlassventil 18 öffnet, wird ein Gemisch aus Kraftstoff, das durch das Kraftstoffeinspritzventil 16 eingespritzt wird, und Luft, die durch das Drosselventil 14 strömt, in eine Brennkammer 24 gesaugt, die von einem Zylinder 20 und einem Kolben 22 definiert wird. Zur Brennkammer 24 hin liegt eine Zündkerze 26 frei. Das in die Brennkammer 24 gesaugte Luft-Kraftstoff-Gemisch wird verbrannt, wenn es durch einen Funken gezündet wird, der von der Zündkerze 26 abgegeben wird. Die Verbrennung erzeugt Energie, die durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 22 in Rotationsenergie einer Kurbelwelle 28, die eine Motorantriebswelle ist, umgewandelt wird. Mit der Kurbelwelle 28 können mechanisch Fahrzeugantriebsräder verbunden werden. Somit kann die Kraft der Kurbelwelle 28 auf die Antriebsräder übertragen werden.
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Abgas, das durch die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 24 erzeugt wird, wird in einen Abgasdurchgang 32 abgegeben, wenn sich ein Auslassventil 30 öffnet.
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Die Drehung einer Nockenwelle 40 öffnet und schließt das Einlassventil 18. Die Nockenwelle 40 des Einlassventils 18 weist einen hydraulisch veränderbaren Ventilzeitgebungsmechanismus 50 auf, der die Zeitgebung einstellt, mit der sich das Einlassventil 18 öffnet und schließt, das heißt er stellt eine Ventilzeitgebung ein. Die Rotationskraft der Kurbelwelle 28 wird durch eine Zeitgebungskette 43 zum variablen Ventilzeitgebungsmechanismus 50 und durch den variablen Ventilzeitgebungsmechanismus 50 zur Nockenwelle 40 übertragen. Wenn die Rotationskraft der Kurbelwelle 28 zur Nockenwelle 40 übertragen wird, dreht sich eine Nocke 42, die einstückig mit der Nockenwelle 40 ausgebildet ist, und öffnet und schließt das Einlassventil 18.
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Der variable Ventilzeitgebungsmechanismus 50 wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt ist, weist der variable Ventilzeitgebungsmechanismus 50 einen Flügelrotor 52, der sich einstückig mit der Nockenwelle 40 des Einlassventils 18 dreht, und einen rohrförmigen Gehäuserotor 54 auf, der sich dreht, wenn sich die Kurbelwelle 28 dreht. Der Flügelrotor 52 weist eine Nabe 52a, die an der Nockenwelle 40 des Einlassventils 18 befestigt ist, und eine Vielzahl von (im ersten Ausführungsbeispiel drei) Flügeln 42b auf, die von der Nabe 42a zur radial äußeren Seite hin vorstehen. Der Flügelrotor 52 ist im Gehäuserotor 54 angeordnet.
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Der Gehäuserotor 54 weist eine Vielzahl von (im ersten Ausführungsbeispiel drei) Trennwänden 55 auf, die zur radial inneren Seite hin vorstehen. Zwischen den Trennwänden 55, die in der Umfangsrichtung nebeneinander liegen, sind Unterbringungskammern 56 ausgebildet. Jede der Unterbringungskammern 56 wird durch den entsprechenden Flügel 52b des Flügelrotors 52, der in der Unterbringungskammer 56 angeordnet ist, in zwei Hydraulikkammern unterteilt. Die Hydraulikkammer, die sich bezogen auf die Rotationsrichtung der Nockenwelle 40 auf der Rückseite des Flügels 52b in der Unterbringungskammer 56 befindet, wird als die Vorrückkammer 56a bezeichnet, die als eine Vorrückhydraulikkammer dient. Die Hydraulikkammer, die sich bezogen auf die Rotationsrichtung der Nockenwelle 40 auf der Vorderseite des Flügels 52b in der Unterbringungskammer 56 befindet, wird als die Verzögerungskammer 56b bezeichnet, die als eine Verzögerungshydraulikkammer dient.
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Wenn der Verzögerungskammer 56b Hydrauliköl zugeführt wird und von der Vorrückkammer 56a abgegeben wird, hat die Verzögerungskammer 56b einen höheren Hydraulikdruck als die Vorrückkammer 56a. Dies dreht den Flügelrotor 52 bezogen auf den Gehäuserotor 54 in einer Richtung entgegengesetzt zur Rotationsrichtung der Nockenwelle 40 (in 2 im Gegenuhrzeigersinn). Wenn auf diese Weise die Rotationsphase des Flügelrotors 52 bezogen auf den Gehäuserotor 54 verschoben wird, wird die Rotationsphase der Nockenwelle 40 des Einlassventils 18 bezogen auf die Kurbelwelle 28 geändert. Dies verzögert eine Ventilzeitgebung des Einlassventils 18. In der folgenden Beschreibung wird „die Rotationsphase der Nockenwelle 40 des Einlassventils 18 bezogen auf die Kurbelwelle 28“ als die „relative Rotationsphase“ bezeichnet.
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Wenn der Vorrückkammer 56a Hydrauliköl zugeführt wird und von der Verzögerungskammer 56b abgegeben wird, hat die Vorrückkammer 56a einen höheren Hydraulikdruck als die Verzögerungskammer 56b. Dies dreht den Flügelrotor 52 bezogen auf den Gehäuserotor 54 in der Rotationsrichtung der Nockenwelle 40 (in 2 im Uhrzeigersinn). Wenn die relative Rotationsphase auf diese Weise verschoben wird, wird die Ventilzeitgebung des Einlassventils 18 vorgerückt.
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Wie in 2 gezeigt ist, weist der variable Ventilzeitgebungsmechanismus 50 einen Mittenverriegelungsmechanismus 60 auf. Der Mittenverriegelungsmechanismus 60 hält die relative Rotationsphase bei einer mittleren Phase, die zwischen der am meisten verzögerten Phase und der am meisten vorgerückten Phase eingestellt ist. Die am meisten verzögerte Phase ist die relative Rotationsphase, wenn die Ventilzeitgebung des Einlassventils 18 am meisten verzögert ist. Die am meisten vorgerückte Phase ist die relative Rotationsphase, wenn die Ventilzeitgebung des Einlassventils 18 am meisten vorgerückt ist. Wenn die relative Rotationsphase bei der mittleren Phase gehalten wird, wird die Ventilzeitgebung des Einlassventils 18 in einem mittleren Zeitraum gehalten, der zwischen dem am meisten verzögerten Zeitraum und dem am meisten vorgerückten Zeitraum eingestellt ist. Wenn sich der Verbrennungsmotor 10 im Leerlauf befindet, wird in diesem Ausführungsbeispiel vorgezogen, dass die relative Rotationsphase bei der mittleren Phase gehalten wird. Somit wird die relative Rotationsphase im Leerlauf grundsätzlich bei der mittleren Phase gehalten.
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Wie in 1 zu erkennen ist, weist der Verbrennungsmotor 10 einen Abgasrückführungsdurchgang 70, der den Ansaugdurchgang 12 und den Abgasdurchgang 32 verbindet, ein Rückführungsventil 72, das den Abgasrückführungsdurchgang 70 öffnet und schließt, und ein Ventilstellglied 74, das das Rückführungsventil 72 öffnet, auf.
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3A zeigt das Rückführungsventil 72, wenn es geschlossen ist, und 3B zeigt das Rückführungsventil 72, wenn es offen ist. Wie in 3 gezeigt ist, nimmt das Rückführungsventil 72 einen Druck Pe auf, der von einer Abgasseite des Abgasrückführungsdurchgangs 70 aus aufgebracht wird. Das Rückführungsventil 72 öffnet sich, wenn es sich bewegt, entgegen dem Druck Pe von der Seite des Abgasrückführungsdurchgangs 70, die dem Ansaugdurchgang 12 entspricht, zur Seite des Abgasrückführungsdurchgangs 70, die dem Abgasdurchgang 32 entspricht. Das Rückführungsventil 72 ist eine normalerweise geschlossene Bauart, bei der sich das Rückführungsventil 72 öffnet, wenn dem Ventilstellglied 74 von 1 Energie zugeführt wird, und das sich schließt, wenn das Ventilstellglied 74 deaktiviert wird. Vorzugsweise bringt ein elastisches Bauteil, etwa eine Feder, auf das Rückführungsventil 72 eine Kraft in der Richtung auf, in der sich das Rückführungsventil 72 schließt.
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Die Steuerung, die den Verbrennungsmotor 10 steuert, d. h. die in 1 gezeigte ECU 80, ist ein Prozessor oder eine Steuerungsschaltung, die einen Mikrocomputer enthält, der zum Beispiel eine CPU, einen RAM, einen ROM und eine Ein-/Ausgabeschnittstelle hat. Die ECU 80 erhält einen Erfassungswert eines Gaspedalniederdrückbetragsensors 84, der den Niederdrückbetrag eines Gaspedals 82 erfasst, die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors 10, die von einem Kurbelwinkelsensor 90 erfasst wird, und eine Kühlmitteltemperatur THW, die von einem Kühlmitteltemperatursensor 92 erfasst wird. Zudem erhält die ECU 80 eine Ansaugluftmenge GA, die von einem Luftmassenmesser 94 erfasst wird, einen Umgebungsluftdruck PA, der von einem Umgebungsluftdrucksensor 96 erfasst wird, und einen Ansaugdruck PI des Ansaugdurchgangs 12 an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14, der von einem Ansaugdrucksensor 98 erfasst wird. Beruhend auf diesen Erfassungswerten überträgt die ECU 80 Betriebssignale MS1 bis MS5 an verschiedene Motoraktuatoren einschließlich des Drosselventils 14, des Kraftstoffeinspritzventils 16, der Zündkerze 26, des variablen Ventilzeitgebungsmechanismus 50 und des Ventilstellglieds 74, um diese Motoraktuatoren zu betätigen.
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Die ECU 80 fungiert insbesondere als ein Drosselbetätigungsprozessor, der während eines Kraftstoffunterbrechungsprozesses, der das Einspritzen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 16 stoppt, einen Prozess ausführt, um den Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 zu ändern.
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4 zeigt einen Betätigungsprozess des Drosselventils 14 während eines Kraftstoffunterbrechungsprozesses. Dieser Prozess wird durch die ECU 80 realisiert.
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Ein Sollluftmengen-Einstellprozessor M10 stellt beruhend auf der Kühlmitteltemperatur THW und der Drehzahl NE eine Sollluftmenge KL0* ein, die ein Sollwert der in die Brennkammer 24 gesaugten Luftmenge ist. Der Sollluftmengen-Einstellprozessor M10 stellt die Sollluftmenge KL0* entsprechend zum Beispiel einer Aufforderung zur Aufbringung der Motorbremse auf die Antriebsräder durch die Kurbelwelle 28 und einer Aufforderung für den Druck der Brennkammer 24, die durch den Verbrennungsmotor 10 erteilt werden, ein. Dies kann realisiert werden, indem zuvor der Zusammenhang der Sollluftmenge KL0* bezogen auf die Kühlmitteltemperatur THW und die Drehzahl NE gespeichert wird. Eine übermäßige Abnahme des Drucks der Brennkammer 24 erhöht die Ölmenge, die zwischen einem Kolbenring des Kolbens 22 und der Wand des Zylinders 20 in die Brennkammer 24 strömt. Die „Aufforderung für den Druck der Brennkammer 24“ wird erteilt, um eine solche Situation zu vermeiden.
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Ein Ansaugdruck-Berechnungsprozessor M12 berechnet beruhend auf der Sollluftmenge KL0*, der Drehzahl NE und einer Öffnungszeitgebung des Einlassventils 18 (Einlass-VVZ) einen Sollansaugdruck PM0*. Dies kann realisiert werden, indem zuvor in einem Speicher ein Kennfeld gespeichert wird, das den Zusammenhang des Ansaugdrucks bezogen auf die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge, die Drehzahl NE und die Einlass-VVZ definiert. Das Kennfeld kann zuvor erzeugt werden, indem zum Beispiel der Ansaugdruck gemessen wird, der erzielt wird, wenn verschiedene Einstellungen für die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge, die Drehzahl NE und eine Einlass-VVZ vorgenommen werden.
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Ein Obergrenzen-Überwachungsprozessor M14 berechnet beruhend auf der Drehzahl NE und dem Umgebungsluftdruck PA einen Sollansaugdruck PM*, indem er einen Obergrenzen-Überwachungsprozess für den Sollansaugdruck PM0* ausführt. In diesem Prozess wird der Sollansaugdruck PM auf einen Obergrenzenwert eingestellt, wenn der Sollansaugdruck PM0* größer als der Obergrenzenwert ist. Der Obergrenzenwert wird auf kleiner oder gleich dem Umgebungsluftdruck PA eingestellt. Dies liegt daran, weil angenommen wird, dass dieses Ausführungsbeispiel keinen Kompressor enthält und der Ansaugdruck somit niemals den Umgebungsluftdruck PA überschreitet. Der Obergrenzenwert wird entsprechend der Drehzahl NE eingestellt, da der maximale Ansaugdruck von der Drehzahl NE abhängt. Der Einstellprozess des Obergrenzenwerts kann realisiert werden, indem zuvor ein Kennfeld und ein Vergleichsausdruck gespeichert werden. Das Kennfeld und der Vergleichsausdruck werden beruhend auf dem Maximalwert des Ansaugdrucks erzeugt, der gemessen wird, wenn verschiedene Betätigungsbeträge der Motoraktuatoren für verschiedene Drehzahlen NE eingestellt werden.
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Ein Luftmengen-Berechnungsprozessor M16 berechnet beruhend auf dem Sollansaugdruck PM*, der Drehzahl NE und der Einlass-VVZ eine Sollluftmenge KL1*. Dies kann realisiert werden, indem zuvor im Speicher ein Kennfeld gespeichert wird, das den Zusammenhang der in die Brennkammer 24 gesaugten Luftmenge bezogen auf den Ansaugdruck, die Drehzahl und den Einlass-VVZ definiert. Dieses Kennfeld kann zuvor erzeugt werden, indem zum Beispiel die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge gemessen wird, wenn verschiedene Einstellungen für den Ansaugdruck, die Drehzahl und eine Einlass-VVZ vorgenommen werden.
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Ein Luftdurchsatz-Berechnungsprozessor M18 berechnet einen Sollluftdurchsatz KL2*, der ein Sollwert des Luftdurchsatzes, der durch das Drosselventil 14 strömt, ist, indem er die Sollluftmenge KL1* mit der Drehzahl NE multipliziert und den durch Multiplizieren erzielten Wert durch einen Geschwindigkeitskoeffizienten Kv teilt. Die Drehzahl NE wird multipliziert, da die Anzahl an Ansaughüben des Kolbens 22 pro Zeiteinheit zunimmt, wenn die Drehzahl NE zunimmt. Der Luftdurchsatz, der durch das Drosselventil 14 strömt, hängt von dem sich ändernden Differenzdruck zwischen der Vorder- und Rückseite des Drosselventils 14 ab. Der Geschwindigkeitskoeffizient Kv ist ein Betriebsparameter, um die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge ungeachtet der Änderung des Luftdurchsatzes, die aus dem Differenzdruck resultiert, bei der Sollluftmenge KL0* zu halten. Zudem ist der Geschwindigkeitskoeffizient Kv ein Betriebsparameter, der beruhend auf dem Sollansaugdruck PM* und dem Umgebungsluftdruck PA eingestellt wird.
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Ein Atmosphärendruck-Korrekturprozessor M20 berechnet einen Sollluftdurchsatz KL*, der ein endgültiger Sollwert des Luftdurchsatzes ist, der durch das Drosselventil 14 strömt, indem der Sollluftdurchsatz KL2* beruhend auf einem Atmosphärenkorrekturkoeffizienten Ka korrigiert wird. Der Atmosphärendruckkorrekturkoeffizient Ka ist ein Parameter, der variabel entsprechend dem Umgebungsluftdruck PA eingestellt wird.
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Ein Öffnungsgrad-Einstellprozessor M22 berechnet beruhend auf dem Sollluftdurchsatz KL* den Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14. Der Öffnungsgrad-Einstellprozessor M22 enthält ein Kennfeld, das den Zusammenhang zwischen dem Luftdurchsatz, der durch das Drosselventil 14 strömt, und dem Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 definiert, wenn der Differenzdruck des Drosselventils 14 ein referenzieller Differenzdruck ist. Wenn der Differenzdruck des Drosselventils 14 von einem Referenzwert abweicht, unterscheidet sich somit der Sollluftdurchsatz KL*, der in den Öffnungsgrad-Einstellprozessor M22 eingegeben wird, von dem Luftdurchsatz, der tatsächlich durch das Drosselventil 14 strömt. Der Sollluftdurchsatz KL* ist ein Betriebsparameter, um den Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 auf einen passenden Wert einzustellen.
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Der berechnete Öffnungsgrad TA ist der Betrag einer Betätigung im offenen Regelkreis, um die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge so zu steuern, dass sie mit der Sollluftmenge KL0* übereinstimmt. Die ECU 80 überträgt an das Drosselventil 14 ein Betätigungssignal, um den Öffnungsgrad des Drosselventils 14 so zu betätigen, dass es mit dem berechneten Öffnungsgrad TA übereinstimmt.
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Während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses stellt die ECU 80 die Einlass-VVZ grundsätzlich auf einen Wert für den Leerlauf ein und sie schließt das Rückführungsventil 72. Wenn während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses eine Anomaliediagnoseaufforderung erzeugt wird, öffnet die ECU 80 das Rückführungsventil 72, um bei einer Abgasrückführungsvorrichtung, die den Abgasrückführungsdurchgang 70, das Rückführungsventil 72 und das Ventilstellglied 74 aufweist, den Anomaliediagnoseprozess auszuführen. Wenn die ECU 80 das Rückführungsventil 72 öffnet, diagnostiziert die ECU 80 die Abgasrückführungsvorrichtung, um beruhend darauf, ob Fluid vom Abgasrückführungsdurchgang 70 zum Ansaugdurchgang 12 strömt, festzustellen, ob eine Anomalie vorliegt.
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5 zeigt die Prozeduren des Anomaliediagnoseprozesses. Dieser Prozess wird durch die ECU 80, die als ein Anomaliediagnoseprozessor fungiert, wiederholt ausgeführt, wenn zum Beispiel vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind.
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Bei der Abfolge von Prozessen, die in 5 gezeigt ist, stellt die ECU 80 zunächst fest, ob der Kraftstoffunterbrechungsprozess ausgeführt wird (S10). Der Kraftstoffunterbrechungsprozess wird unter den Bedingungen ausgeführt, dass die Drehzahl NE der Kurbelwelle 28 größer oder gleich einer vorbestimmten Drehzahl ist und dass das Gaspedal 32 freigegeben ist.
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Wenn die ECU 80 feststellt, dass der Kraftstoffunterbrechungsprozess ausgeführt wird (S10: JA), stellt die ECU 80 fest, ob eine Anomaliediagnoseaufforderung für die Abgasrückführungsvorrichtung erteilt worden ist oder nicht (S12). Die Anomaliediagnoseaufforderung wird erzeugt, wenn sämtliche der folgenden Bedingungen erfüllt sind:
- (A) Der Anomaliediagnoseprozess ist nicht während der derzeitigen Fahrt, d. h. seitdem ein Zündschalter eingeschaltet worden ist, ausgeführt worden.
- (B) Seitdem der Kraftstoffunterbrechungsprozess begonnen wurde, ist eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen.
- (C) Der Änderungsbetrag der Drehzahl NE der Kurbelwelle 28 ist kleiner oder gleich einem vorbestimmten Betrag.
- (D) Der Änderungsbetrag einer Last des Verbrennungsmotors 10 ist kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert. (Die Last bezieht sich zum Beispiel auf die Ansaugluftmenge.)
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Die obigen Bedingungen (B) bis (D) geben an, dass der Verbrennungsmotor 10 stabil ist. Die Bedingungen zur Erzeugung einer Anomaliediagnoseaufforderung, d. h. die Bedingungen zum Ausführen einer Anomaliediagnose, erlauben eine hochgenaue Erfassung, ob Fluid vom Abgasrückführungsdurchgang 70 in den Ansaugdurchgang 12 strömt oder nicht, wenn sich das Rückführungsventil 72 öffnet.
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Wenn die ECU 80 feststellt, dass die Anomaliediagnoseaufforderung erzeugt wird (S12: JA), führt die ECU 80 einen graduellen Änderungsprozess aus, in dem ein Sollwert der Einlass-VVZ (Soll-Einlass-VVZ) allmählich auf eine Diagnose-VVZ geändert wird (S14). Unter der Bedingung, dass der Druck im Ansaugdurchgang 12 auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 ein vorgegebener Wert ist, ist die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge geringer, wenn die Einlass-VVZ auf die Diagnose-VVZ eingestellt wird, als wenn die Einlass-VVZ während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses auf eine normale Zeitgebung eingestellt wird. Da dieses Ausführungsbeispiel genauer gesagt während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses die Einlass-VVZ grundsätzlich auf eine Leerlaufzeitgebung einstellt, wird die Einlass-VVZ wie oben beschrieben grundsätzlich durch den Mittenverriegelungsmechanismus 60 festgelegt. Dementsprechend wird die Diagnose-VVZ zuvor auf eine Zeitgebung eingestellt, bei der die in die Brennkammer 24 gesaugte Luft unter der Bedingung, dass der Druck im Ansaugdurchgang 12 auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 ein vorgegebener Wert ist, geringer als die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge ist, wenn die Einlass-VVZ durch den Mittenverriegelungsmechanismus 60 festgelegt wird.
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Die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge ändert sich entsprechend der Einlass-VVZ und dem Druck des Ansaugdurchgangs 12. Insbesondere nimmt die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge zu, wenn der Druck des Ansaugdurchgangs 12 zunimmt. Von daher wird die Diagnose-VVZ wie oben beschrieben eingestellt. Und zwar wird die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge in diesem Ausführungsbeispiel so gesteuert, dass sie mit der Sollluftmenge KL0* übereinstimmt. Entsprechend wird die Einlass-VVZ als die Diagnose-VVZ eingestellt und das Drosselventil 14 wird so betätigt, dass der Druck des Ansaugdurchgangs 12 höher wird, als wenn die Einlass-VVZ während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses auf eine normale Zeitgebung eingestellt wird.
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Die ECU 80 führt den allmählichen Änderungsprozess aus, bis die Ist-Einlass-VVZ mit der Diagnose-VVZ konvergiert (S16: NEIN). Wenn die ECU 80 feststellt, dass die Ist-Einlass-VVZ mit der Diagnose-VVZ konvergiert hat (S16: JA), gibt die ECU 80 an das Ventilstellglied 74 ein Betätigungssignal aus, um das Rückführungsventil zu öffnen (S18). Es ist wünschenswert, dass die ECU 80 feststellt, dass die Ist-Einlass-VVZ mit der Diagnose-VVZ konvergiert hat, wenn die Ist-Einlass-VVZ die Diagnose-VVZ geworden ist und der Übergangszeitraum, während dem sich die in die Brennkammer 24 des Verbrennungsmotors 10 gesaugte Luftmenge ändert, endet und die Ansaugluftmenge ein normaler Wert wird. Die Feststellung, dass die Ansaugluftmenge ein normaler Wert geworden ist, erfolgt zum Beispiel beruhend darauf, ob eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, seitdem die Ist-Einlass-VVZ die Diagnose-VVZ wurde.
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Wenn die ECU 80 das Rückführungsventil öffnet, stellt die ECU 80 fest, ob die Fluidmenge, die aus dem Abgasrückführungsdurchgang 70 in den Ansaugdurchgang 12 strömt, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist oder nicht (S20). Genauer gesagt stellt die ECU 80 fest, ob die Zunahmemenge des Ansaugdrucks PI, die durch den Ansaugdrucksensor 98 erfasst wird, größer oder gleich einer vorbestimmten Zunahmemenge ist. Dies liegt daran, weil die Zunahmemenge des Ansaugdrucks PI größer oder gleich der vorbestimmten Zunahmemenge ist, wenn die Fluidmenge, die vom Abgasrückführungsdurchgang 70 in den Ansaugdurchgang 12 strömt, größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist.
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Wenn die ECU 80 feststellt, dass die Fluidmenge, die in den Ansaugdurchgang 12 strömt, größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist (S20: JA), diagnostiziert die ECU 80 die Abgasrückführungsvorrichtung als normal (S22). Wenn die ECU 80 im Gegensatz dazu feststellt, dass die Fluidmenge, die in den Ansaugdurchgang 12 strömt, kleiner als der vorbestimmte Wert ist (S20: NEIN), diagnostiziert die ECU 80 die Abgasrückführungsvorrichtung als anomal (S24). Anschließend führt die ECU 80 einen Fail-Safe-Prozess aus (S26). Genauer gesagt informiert die ECU 80 den Benutzer, dass eine Anomalie aufgetreten ist, indem sie zum Beispiel eine Warnlampe aktiviert. Anstelle dessen kann die ECU 80 zum Beispiel einen Prozess ausführen, um einen Betrieb des Verbrennungsmotors 10 bei einem Betriebspunkt zu vermeiden, an dem es schwierig ist, eine vorbestimmte Abgascharakteristik zu halten, da sich das Rückführungsventil 72 nicht öffnet. Der Betriebspunkt wird durch die Drehzahl NE und die Last des Verbrennungsmotors 10 festgelegt.
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Die ECU 80 endet den Prozessablauf, wenn der Prozess von Schritt S22 oder S26 abgeschlossen ist oder wenn für den Prozess von Schritt S10 oder S12 eine negative Feststellung erfolgt.
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Es wird nun die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Die ECU 80 ändert allmählich die Einlass-VVZ zur Diagnose-VVZ, wenn während eines Kraftstoffunterbrechungsprozesses eine Anomaliediagnoseaufforderung erteilt wird. 6A zeigt den Übergang beim Hubbetrag des Einlassventils 18 (IN in 6A), wenn der Anomaliediagnoseprozess ausgeführt wird, und den Übergang beim Hubbetrag des Auslassventils 30 (EX in 6A), wenn der Anomaliediagnoseprozess ausgeführt wird. 6B zeigt die Übergänge beim Hubbetrag des Einlassventils 18 und des Auslassventils 30, wenn der Kraftstoffunterbrechungsprozess nicht ausgeführt wird und wenn die Anomaliediagnoseaufforderung nicht erzeugt wird.
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In den in den 6A und 6B gezeigten Beispielen stellt die ECU 80, nachdem die Anomaliediagnoseaufforderung erzeugt wurde, die Einlass-VVZ verglichen mit dem Fall, dass der Kraftstoffunterbrechungsprozess, nicht aber der Anomaliediagnoseprozess ausgeführt wird, zur Verzögerungsseite ein. Das heißt, in diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass, wenn die Einlass-VVZ im Vergleich zum Leerlauf zur Verzögerungsseite eingestellt wird, die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Druck im Ansaugdurchgang 12 auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 ein vorgegebener Wert ist, abnimmt.
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Wenn die Ist-Einlass-VVZ die Diagnose-VVZ wird, stellt die ECU 80 die Einlass-VVZ auf die Diagnose-VVZ ein, wobei die Einlass-VVZ als ein Eingabeparameter des Ansaugdruck-Berechnungsprozessors M12 und des Luftmengen-Berechnungsprozessors M16 dient, die in 4 gezeigt sind. Der Sollluftdurchsatz KL*, der im Öffnungsgrad-Einstellprozessor M22 eingegeben wird, ist größer als dann, wenn die Einlass-VVZ bei einer Zeitgebung für den Leerlauf eingestellt wird. Somit erhöht der Öffnungsgrad-Einstellprozessor M22 den Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14. Entsprechend nimmt der Druck des Ansaugdurchgangs 12, der sich auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 befindet, zu. Dies verringert die Differenz des Drucks des Abgasdurchgangs 32 und des Drucks des auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 befindlichen Ansaugdurchgangs 12.
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Dieses Ausführungsbeispiel hat die unten beschriebenen Vorteile.
- (1) Die ECU 80 öffnet das Rückführungsventil 72, wenn der Kraftstoffunterbrechungsprozess ausgeführt wird. Wenn der Kraftstoffunterbrechungsprozess ausgeführt wird, tendiert der Druck des auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 befindlichen Ansaugdurchgangs 12 insbesondere dazu abzunehmen. Die ECU 80 erhöht den Druck des auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 befindlichen Ansaugdurchgangs 12, bevor sie das Rückführungsventil 72 öffnet, um den Anomaliediagnoseprozess der Abgasrückführungsvorrichtung auszuführen. Somit nimmt der Druck, den das Rückführungsventil 72 von der dem Ansaugdurchgang 12 entsprechenden Seite aufnimmt, wenn das Rückführungsventil 72 geöffnet wird, verglichen mit dem Fall, dass die ECU 80 den Druck nicht erhöht, zu. Dies verringert die Differenz zwischen dem Druck, der vom Abgasdurchgang 32 auf das Rückführungsventil 72 aufgebracht wird, und dem Druck, der vom Ansaugdurchgang 12 aufgebracht wird. Entsprechend ist die Vorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses eine Aufforderung zum Öffnen des Rückführungsventils 72 erzeugt, dazu imstande, die Kraft zu verringern, die beim Öffnen des Rückführungsventils 72 erforderlich ist. Somit muss das Ventilstellglied 74, das das Rückführungsventil 72 öffnet, nicht vergrößert werden.
- (2) Die ECU 80 erhöht den Öffnungsgrad des Drosselventils 14, bevor sie das Rückführungsventil 72 öffnet. Dies verringert die vom Drosselventil 14 erzeugte Drosselwirkung und erhöht den Druck des Ansaugdurchgangs 12 an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14.
- (3) Bevor die ECU 80 das Rückführungsventil 72 öffnet, erhöht sie den Öffnungsgrad des Drosselventils 14 und betätigt den variablen Ventilzeitgebungsmechanismus 50 (variabler Ventilcharakteristikmechanismus), um die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge zu verringern. Dies begrenzt eine übermäßige Zunahme der in die Brennkammer 24 gesaugten Luftmenge. Zudem begrenzt dies Änderungen des in der Kurbelwelle 28 erzeugten Drehmoments (Lastdrehmoments), das aus einer Erhöhung des Öffnungsgrads des Drosselventils 14 resultiert.
- (4) Während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses stellt die ECU 80 einen Sollwert der in die Brennkammer 24 gesaugten Luftmenge ein und betätigt den Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 so, dass die Istluftmenge mit dem Sollwert übereinstimmt. Zudem ändert die ECU 80 die Einlass-VVZ auf die Diagnose-VVZ. Dies erhöht den Druck des Ansaugdurchgangs 12 auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils. Da die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge auf den Sollwert eingestellt werden kann, kann zudem die Bremskraft (Motorbremse), die das negative Drehmoment ist, das durch den Verbrennungsmotor 10 auf die Antriebsräder aufgebracht wird, bei einem passenden Wert gehalten werden.
- (5) Die ECU 80 betätigt das Drosselventil 14 beruhend auf dem Sollwert der in die Brennkammer 24 gesaugten Luftmenge und der Charakteristik des Einlassventils 18, d. h. der Einlass-VVZ. Indem die Charakteristik des Einlassventils 18 genutzt wird, kann die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung festgelegt werden, dass der Druck im Ansaugdurchgang 12 ein vorgegebener Wert ist. Somit kann der Öffnungsgrad des Drosselventils 14 so eingestellt werden, dass die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge ein Sollwert ist, ohne einen Wert zu verwenden, der von einer speziellen Hardware erfasst wird, die den Druck des Ansaugdurchgangs 12 erfasst. Genauer gesagt verwendet die ECU 80 den Sollansaugdruck PM*, der anhand des Luftmodells von 4 definiert ist, als einen Ansaugdruck, der dazu verwendet wird, den Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 einzustellen. Dies erlaubt es, den Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 beruhend auf dem Ansaugdruck einzustellen, der für den Sollwert der in die Brennkammer 24 gesaugten Luftmenge angemessen ist, anstatt ihn beruhend auf dem Zustand des gegenwärtigen Ansaugdurchgangs 12 einzustellen.
- (6) Die ECU 80 ändert die Einlass-VVZ allmählich auf die Diagnose-VVZ. Dies verringert die Änderung der Bremskraft (Motorbremse), die das negative Drehmoment ist, das durch den Verbrennungsmotor 10 auf die Antriebsräder aufgebracht wird, und begrenzt folglich Verschlechterungen des Fahrverhaltens.
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- Zweites Ausführungsbeispiel -
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor eines zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden zum ersten Ausführungsbeispiel liegt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das zweite Ausführungsbeispiel als variablen Ventilcharakteristikmechanismus anstelle des variablen Ventilzeitgebungsmechanismus 50 einen variablen Ventilbetätigungswinkelmechanismus 100 aufweist.
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7 zeigt den Aufbau des variablen Ventilbetätigungswinkelmechanismus 100.
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Wie in 7 gezeigt ist, ist nahe am Einlassventil 18 ein Spieleinsteller 104 angeordnet, und zwischen dem Spieleinsteller 104 und dem Einlassventil 18 ist ein Kipphebel 102 angeordnet. Ein Ende des Kipphebels 102 wird von dem Spieleinsteller 104 getragen, und das andere Ende des Kipphebels 102 stößt gegen ein Ende 18a des Einlassventils 18.
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Der variable Ventilbetätigungswinkelmechanismus 100 ist zwischen dem Kipphebel 102 und der Nocke 42 angeordnet. Der variable Ventilbetätigungswinkelmechanismus 100 weist einen Eingangsarm 106 und einen Ausgangsarm 108 auf. Der Eingangsarm 106 und der Ausgangsarm 108 sind schwenkbar um ein Tragerohr 110 herum getragen, das an einem Zylinderkopf befestigt ist. Der Kipphebel 102 wird durch eine Vorspannkraft, die von einer Ventilfeder 112 aufgebracht wird, zum Ausgabearm 108 hin vorgespannt. Eine Rolle 102a, die in der Mittelposition des Kipphebels 102 angeordnet ist, stößt gegen die Außenfläche des Ausgabearms 108.
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Von der Außenumfangsfläche des variablen Ventilbetätigungswinkelmechanismus 100 ragt ein Vorsprung 114 vor. Der Vorsprung 114 nimmt eine Vorspannkraft von einer Feder 116 auf, die im Zylinderkopf angeordnet ist. Aufgrund der von der Feder 116 aus aufgebrachten Vorspannkraft stößt eine Rolle 118, die an einem fernen Ende des Eingangsarms 106 angeordnet ist, gegen die Außenfläche der Nocke 42. Wenn sich die Nockenwelle 40 dreht, während der Motor arbeitet, schwenkt der variable Ventilbetätigungswinkelmechanismus 100 somit um das Tragerohr 110 herum. Wenn der Ausgabearm 108 gegen den Kipphebel 102 drückt, schwenkt der Kipphebel 102 um einen Abschnitt herum, der vom Spieleinsteller 104 getragen wird. Dies öffnet und schließt das Einlassventil 18.
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In das Tragerohr 110 ist eine Steuerungswelle 120 eingeführt. Die Steuerungswelle 120 ist bezogen auf das Tragerohr 110 in der Achsenrichtung beweglich. Eine Axialbewegung der Steuerungswelle 120 ändert eine relative Phasendifferenz des Eingangsarms 106 und des Ausgangsarms 108 um das Tragerohr 110 herum, d. h. den in 7 gezeigten Winkel θ. Wenn der Winkel θ abnimmt, nehmen der maximale Hubbetrag und der Öffnungszeitraum (Betätigungswinkel) des Einlassventils 18 ab.
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Der Aufbau zum Ändern des Winkels θ mit der Axialbewegung der Steuerungswelle 120 kann wie folgt sein. Der Eingangsarm 106 und der Ausgangsarm 108 sind hohle Bauteile. Die Innenfläche des Eingangsarms 106 und die Innenfläche des Ausgangsarms 108 weisen Schraubenverzahnungen auf, deren Zahnspuren in entgegengesetzten Richtungen verlaufen. Die Außenfläche des Tragerohrs 110 weist ein Schieberad auf, das einstückig mit der Steuerungswelle 120 in der Achsenrichtung drehbar und bezogen auf die Steuerungswelle 120 drehbar ist. Das Schieberad steht mit den Schraubenverzahnungen in Eingriff, die in den Innenflächen des Eingangsarms 106 und des Ausgangsarms 108 ausgebildet sind. Wenn die Steuerungswelle 120 in der Achsenrichtung bewegt wird, wird das Schieberad somit in der Achsenrichtung bewegt, sodass es den Eingangsarm 106 und den Ausgangsarm 108 in entgegengesetzter Richtung dreht. Dies erlaubt es, den Winkel θ zu ändern.
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Während des Leerlaufs, wenn sich die Steuerungswelle 120 an einer vorbestimmten Position befindet, legt die ECU 80 den Ventilbetätigungswinkel des Einlassventils 18 auf den für den Leerlauf fest. Während eines Kraftstoffunterbrechungsprozesses steuert die ECU 80 den Ventilbetätigungswinkel grundsätzlich auf den für den Leerlauf. Wenn die Anomaliediagnoseaufforderung erzeugt wird, wird die Position der Steuerungswelle 120 so geändert, dass die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Druck im Ansaugdurchgang 12 auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 ein vorgegebener Wert ist, verringert wird.
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8A zeigt den Ventilbetätigungswinkel, wenn der Anomaliediagnoseprozess des zweiten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird. 8B zeigt den Ventilbetätigungswinkel während eines Kraftstoffunterbrechungsprozesses, wenn der Anomaliediagnoseprozess nicht ausgeführt wird. Es wird angenommen, dass, wenn der Ventilbetätigungswinkel kleiner als der für den Leerlauf eingestellt wird, die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Druck im Ansaugdurchgang 12 auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 ein vorgegebener Wert ist, verringert wird. Somit verringert die ECU 80, wie in 8 gezeigt ist, den Ventilbetätigungswinkel, wenn sie den Anomaliediagnoseprozess ausführt.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel berechnet der Ansaugdruck-Berechnungsprozessor M12 von 4 den Sollansaugdruck PM0* beruhend auf der Sollluftmenge KL0*, der Drehzahl NE und dem Ventilbetätigungswinkel. Dies kann realisiert werden, indem zum Beispiel zuvor im Speicher ein Kennfeld gespeichert wird, das den Zusammenhang des Sollansaugdrucks PM0* bezogen auf die Sollluftmenge KL0*, die Drehzahl NE und den Ventilbetätigungswinkel definiert. Der Luftmengen-Berechnungsprozessor M16 berechnet die Sollluftmenge KL1* beruhend auf dem Sollansaugdruck PM*, der Drehzahl NE und dem Ventilbetätigungswinkel. Dies kann realisiert werden, indem zum Beispiel zuvor im Speicher ein Kennfeld gespeichert wird, das den Zusammenhang der Sollluftmenge KL1* bezogen auf den Sollansaugdruck PM*, der Drehzahl NE und dem Ventilbetätigungswinkel definiert.
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- Weitere Ausführungsbeispiele -
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- Variabler Ventilzeitgebungsmechanismus -
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Der variable Ventilzeitgebungsmechanismus muss nicht den Mittenverriegelungsmechanismus 60 aufweisen. Selbst wenn der variable Ventilzeitgebungsmechanismus nicht den Mittenverriegelungsmechanismus 60 aufweist, kann der Vorteil von 6A erzielt werden, solange die ECU 80 eine Ventilzeitgebung für den Leerlauf einstellen kann und es eine Ventilzeitgebung gibt, bei der die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Ansaugdruck ein vorgegebener Wert ist, kleiner als die ist, wenn die Ventilzeitgebung für den Leerlauf eingestellt wird.
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Der variable Ventilzeitgebungsmechanismus muss keine hydraulische Bauart sein, bei der die Kraft, die die Rotationsphase der Nockenwelle 40 bezogen auf die Rotationsphase der Kurbelwelle 28 ändert, durch Hydraulikdruck erzielt wird. Der variable Ventilzeitgebungsmechanismus kann die Kraft zum Beispiel anhand eines Motors erzielen. Dies kann realisiert werden, indem zum Beispiel jeweils ein Sonnenrad, ein Hohlrad und ein Träger eines Planetenradmechanismus mit einem Motor, einer Nockenwelle und einem Kettenrad, das Kraft von einer Kurbelwelle aufnimmt, verbunden werden.
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- Variabler Ventilbetätigungswinkelmechanismus -
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Der variable Ventilbetätigungswinkelmechanismus ist nicht auf den beschränkt, der in 7 gezeigt ist. Der variable Ventilbetätigungswinkelmechanismus kann zum Beispiel eine Nocke aufweisen, die eine Form hat, bei der der Abstand von der Nockenwelle 40 bis zu einer Nockennase von einem Achsenende der Nockenwelle 40 zum anderen Achsenende hin allmählich zunimmt. Der variable Ventilbetätigungswinkelmechanismus kann auch eine Vorrichtung aufweisen, die die Nockenwelle in der Achsenrichtung bewegt.
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- Variabler Ventilcharakteristikmechanismus (50, 100) -
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Der Verbrennungsmotor 10 muss als variablen Ventilcharakteristikmechanismus nicht nur entweder den variablen Ventilzeitgebungsmechanismus 50 oder den variablen Ventilbetätigungswinkelmechanismus 100 haben. Anstelle dessen kann der Verbrennungsmotor 10 sowohl den variablen Ventilzeitgebungsmechanismus 50 als auch den variablen Ventilbetätigungswinkelmechanismus 100 aufweisen. Des Weiteren kann der variable Ventilcharakteristikmechanismus so gestaltet sein, dass er zum Beispiel den Hubbetrag ändert, während er den Betätigungswinkel festlegt. Dies kann realisiert werden, indem zum Beispiel ein elektromagnetisches Antriebsventil verwendet wird, das ein Motorventil öffnet und schließt, anstatt die Rotationskraft der Nockenwelle 40 zu verwenden.
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- Ventilbetätigungsprozessor (S14) -
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Wenn der Verbrennungsmotor 10 sowohl den variablen Ventilzeitgebungsmechanismus 50 als auch den variablen Ventilbetätigungswinkelmechanismus 100 aufweist, kann der Verbrennungsmotor 10 erste und/oder zweite Prozesse ausführen. Der erste Prozess steuert die Ventilzeitgebung so, dass die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Ansaugdruck ein vorgegebener Wert ist, kleiner als dann ist, wenn die Ventilzeitgebung auf die für den Leerlauf eingestellt wird. Der zweite Prozess steuert den Ventilbetätigungswinkel so, dass die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Ansaugdruck ein vorgegebener Wert ist, kleiner als dann ist, wenn der Ventilwinkel für den Leerlauf eingestellt wird. Wenn zum Beispiel nur der zweite Prozess ausgeführt wird, kann die Ventilzeitgebung für den Leerlauf derart sein, dass die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Ansaugdruck ein vorgegebener Wert ist, die kleinste ist. Wenn nur der erste Prozess ausgeführt wird, kann der Ventilbetätigungswinkel für den Leerlauf derart sein, dass die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Ansaugdruck ein vorgegebener Wert ist, die kleinste ist.
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Dies kann bei einem Verbrennungsmotor Anwendung finden, der die Steuerung so ausführt, dass die Ventilzeitgebung und der Betätigungswinkel während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses von denen für den Leerlauf verschieden sind. In diesem Fall werden die Ventilzeitgebung und der Betätigungswinkel während der Anomaliediagnose so eingestellt, dass die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Ansaugdruck ein vorgegebener Wert ist, kleiner als dann ist, wenn der Kraftstoffunterbrechungsprozess ausgeführt wird und die Anomaliediagnose nicht ausgeführt wird.
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Der Ventilbetätigungsprozessor muss nicht den Sollluftmengen-Einstellprozessor enthalten. Auch in diesem Fall kann die Einlass-VVZ bei Ausführung des Anomaliediagnoseprozesses so eingestellt werden, dass die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Ansaugdruck ein vorgegebener Wert ist, kleiner als dann ist, wenn der Anomaliediagnoseprozess nicht ausgeführt wird. Außerdem kann die Steuerung zum Erhöhen des Öffnungsgrads des Drosselventils 14 ausgeführt werden. Dies erhöht den Ansaugdruck, während Änderungen der Kraft der Motorbremse verglichen mit dem Fall, dass der Anomaliediagnoseprozess nicht ausgeführt wird, verringert werden.
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- Sollluftmengen-Einstellprozessor (M10) -
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Die Sollluftmenge muss nicht beruhend auf der Kühlmitteltemperatur THW und der Drehzahl NE eingestellt werden. Zum Beispiel kann die Sollluftmenge nur in Übereinstimmung der Drehzahl NE eingestellt werden.
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- Luftmengen-Einstellprozessor (M12 bis M22) -
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Zum Beispiel muss der Luftmengen-Einstellprozessor nicht den Obergrenzen-Überwachungsprozessor M14 enthalten. Auch wenn in diesem Fall der Geschwindigkeitskoeffizient Kv durch den Ansaugdruck-Berechnungsprozessor M12 unter Verwendung des Ansaugdrucks berechnet wird, so berechnet der Ansaugdruck-Berechnungsprozessor M12 den Ansaugdruck beruhend auf der Einlass-VVZ. Somit kann der Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 in Übereinstimmung mit der Einlass-VVZ (Charakteristik des Einlassventils) berechnet werden.
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Der Luftmengen-Einstellprozessor muss nicht den Ansaugdruck-Berechnungsprozessor M12 enthalten. In diesem Fall wird der Ansaugdruck PI eingegeben, um eine Regelung für die durch den Luftmengen-Berechnungsprozessor M16 berechnete Luftmenge auf die Sollluftmenge KL0* auszuführen. Somit kann der Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 in Übereinstimmung mit der Einlass-VVZ (Charakteristik des Einlassventils) berechnet werden.
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Zum Beispiel kann der Sollluftdurchsatz KL* so betätigt (korrigiert) werden, dass eine Regelung ausgeführt wird für einen Ausgabewert des Luftmassenmessers 94, der anhand der Sollluftmenge KL0* angenommen wird, auf einen Istausgabewert des Luftmassenmessers 94.
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Außerdem muss der Luftmengen-Einstellprozessor kein Modell verwenden. Zum Beispiel kann zur Berechnung des Öffnungsgrads TA des Drosselventils 14 die Ansaugluftmenge GA, die durch den Luftmassenmesser 94 erfasst wird, verwendet werden, um eine Regelung auszuführen für einen anhand der Sollluftmenge KL0* definierten Sollwert. Wenn die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge durch einen Sensor erfasst wird, muss somit nicht die Einlass-VVZ (Charakteristik des Einlassventils) verwendet werden, um den Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 zu berechnen.
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- Druckerhöhungsprozessor (S14, M10 bis M22) -
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Der Druckerhöhungsprozessor muss nicht den Prozess ausführen, der die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung, dass der Ansaugdruck ein vorgegebener Wert ist, verringert. Selbst wenn dieser Prozess nicht ausgeführt wird, kann der Ansaugdruck erhöht werden, wenn der Anomaliediagnoseprozess ausgeführt wird, indem der Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 erhöht wird. Dies verringert die Differenz des Ansaugdrucks und des Abgasdrucks.
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- Betätigungsobjekte Druckerhöhungsprozessor (14, 50; 14, 100) -
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Die Vorrichtung, die die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge unter der Bedingung verringert, dass der Ansaugdruck ein vorgegebener Wert ist, ist nicht auf den variablen Ventilcharakteristikmechanismus beschränkt.
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Zum Beispiel kann ein Mehrzylinder-Verbrennungsmotor eine Vorrichtung aufweisen, die Luft daran hindert, in die Brennkammer eines Zylinders gesaugt zu werden. Auch in diesem Fall kann der Ansaugdruck erhöht werden, wenn der Öffnungsgrad TA des Drosselventils 14 betätigt wird, um die Luftmenge auf die Sollluftmenge KL0* zu steuern. Die obige Vorrichtung schließt zum Beispiel eine Vorrichtung ein, die das Einlassventil eines Zylinders geschlossen und das Auslassventil offen hält. Dies kann realisiert werden, indem als das Einlassventil und das Auslassventil elektromagnetische Antriebsventile verwendet werden, wobei die elektromagnetischen Antriebsventile anstatt durch die Rotationskraft der Nockenwelle 40 durch elektromagnetische Kraft geöffnet und geschlossen werden, und indem die öffnende und schließende Betätigung durch die ECU 80 ausgeführt wird. Außerdem kann die Vorrichtung die Betätigung eines Kolbens anhalten. Dies kann durch ein Befestigungsmittel wie eine Kupplung realisiert werden, das zwischen Verbindung und Trennung des Kolbens eines Zylinders und der Kurbelwelle 28 umschaltet.
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Darüber hinaus kann eine Vorrichtung verwendet werden, die einen Zylinderblock und ein Kurbelgehäuse relativ zueinander in der Achsenrichtung einer Zylinderwelle verschiebt, sodass das Verdichtungsverhältnis veränderlich ist. In diesem Fall kann die in die Brennkammer 24 gesaugte Luftmenge verringert werden, indem der Zylinderblock an einer Stelle fern vom Kurbelgehäuse angeordnet wird, um das Verdichtungsverhältnis zu verringern.
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Außerdem kann eine Vorrichtung verwendet werden, bei der das Volumen des auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils gelegenen Ansaugdurchgangs variabel ist. Dies kann wie folgt realisiert werden: Der auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 gelegene Ansaugdurchgang hat zwei unabhängige Durchgänge, und die Querschnittsfläche von mindestens einem der zwei unabhängigen Durchgänge wird unter Verwendung eines Ventils auf Null eingestellt.
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Der Aktuator, der an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 betätigt wird, um Luft anzusaugen, die einen höheren Druck als die stromabwärtige Seite hat, ist nicht auf das Drosselventil 14 beschränkt. Zum Beispiel kann ein Ventil verwendet werden, das das Kurbelgehäuse und den auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 14 gelegenen Ansaugdurchgang 12 verbindet und trennt. Des Weiteren kann ein Ventil verwendet werden, das einen Filterbehälter und den auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils gelegenen Ansaugdurchgang 12 verbindet und trennt.
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- Anomaliediagnoseverfahren -
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Das Anomaliediagnoseverfahren muss den AGR-Durchsatz nicht beruhend auf dem Ansaugdruck PI erfassen, der von dem Ansaugdrucksensor 98 erfasst wird. Zum Beispiel kann in dem Abgasrückführungsdurchgang 70 ein Luftmassenmesser angeordnet werden, um den Erfassungswert zu erfassen.
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- Ventilöffnungsprozessor (S18) -
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Der Ventilöffnungsprozessor, der so gestaltet ist, dass er das Rückführungsventil 72 zur Anomaliediagnose öffnet, ist rein exemplarisch. Der Ventilöffnungsprozessor kann so gestaltet sein, dass er das Rückführungsventil während des Kraftstoffunterbrechungsprozesses aus irgendeinem Grund öffnet.
