DE102018106665B4

DE102018106665B4 - Verbrennungsmotorsystem

Info

Publication number: DE102018106665B4
Application number: DE102018106665.1A
Authority: DE
Inventors: Takayoshi Kawai; Noriyasu Adachi; Shigehiro Sugihira; Keisuke Sasaki; Kaoru Otsuka; Shinji Sadakane; Hiroyuki Sugihara
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: JP2018159343A; US10329962B2; JP6465135B2; US20180274393A1; DE102018106665A1

Abstract

Verbrennungsmotorsystem, mit:einem Verbrennungsmotor, der mehrere Zylinder aufweist;mehreren Arten von Nocken (14, 16, 52, 54, 56), die pro Zylinder verschiedene Nockenprofile haben und konfiguriert sind, Einlassventile zu betätigen, die in jedem Zylinder vorgesehen sind;Nockenträgern (12, 50), die an einer Nockenwelle (10) vorgesehen sind, die sich synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors dreht, wobei jeder Nockenträger (12, 50) die mehreren Arten der Nocken (14, 16, 52, 54, 56) pro Zylinder oder Zylindergruppe stützt, wobei eine spiralförmige Nut (18) an einem Außenumfang jedes Nockenträgers (12, 50) ausgebildet ist, wobei die spiralförmige Nut (18) einen geneigten Teil aufweist, der mit Bezug auf die Nockenwelle geneigt ist, einen vorderen senkrechten Teil, der senkrecht zu der Nockenwelle ist und mit dem geneigten Teil in Rotationsrichtung der Nockenwelle an einer Vorderseite in Verbindung steht, und einen hinteren senkrechten Teil, der senkrecht zu der Nockenwelle ist und mit dem geneigten Teil in Rotationsrichtung der Nockenwelle an einer Rückseite in Verbindung steht;mehreren Schaltmechanismen (24), die in Bezug auf die Nockenträger (12, 50) vorgesehen sind und konfiguriert sind:die Nockenträger (12, 50) sequenziell in Zusammenhang mit Ausfahrbetätigungen von Stiften (20, 22, 60, 62, 64), die konfiguriert sind, in die spiralförmige Nut (18) einzugreifen, in die Axialrichtung der Nockenwelle zu gleiten; undAntriebsnocken zu schalten, die tatsächlich die Einlassventile unter den mehreren Arten der Nocken (14, 16, 52, 54, 56) betätigen; undeiner Steuervorrichtung (40),wobei die Steuervorrichtung (40) konfiguriert ist:eine Zylinderunterscheidung auf Grundlage einer Information über die Rotationspositionen der Kurbelwelle und der Nockenwelle auszuführen und den Startzeitpunkt der Ausfahrbetätigungen der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) auf Grundlage des Ergebnisses der Zylinderunterscheidung zu bestimmen, wenn die Schaltmechanismen (24) während eines Nicht-Motorstartes betätigt werden; unddamit zu beginnen, die Ausfahrbetätigungen der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) so durchzuführen, dass zumindest einer der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) von zumindest einem Schaltmechanismus (24) vor der Ausführung der Zylinderunterscheidung ausgefahren wird, wenn die Schaltmechanismen (24) während des Motorstartes betätigt werden.

Description

Hintergrund
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verbrennungsmotorsystem.
Stand der Technik
JP 2009-228543 A offenbart eine variable Ventilvorrichtung für einen Mehrzylindermotor, in dem zwei Arten von Einlassnocken, die verschiedene Hubgrößen haben (insbesondere Nocken mit großen Hub und Nocken mit kleinem Hub), für die Betätigung eines Einlassventils jedes Zylinders verwendet werden. In der Ventilvorrichtung werden zwei Arten von Einlassnocken durch Nockenträger getragen. Die Nockenträger sind in einer Axialrichtung einer Nockenwelle verschiebbar vorgesehen. Wenn die Nockenträger in der Axialrichtung der Nockenwelle gleiten, werden die Einlassnocken dazwischen geschaltet, um die Hubgröße des Einlassventils zu ändern. Die Nockenträger sind auch für jede Zylindergruppe vorgesehen und verschieben sich in der Reihenfolge der Zylindergruppe. In anderen Worten wird in der Ventilvorrichtung eine Schaltung der Einlassnocken in der Reihenfolge der Einheiten der Nockenträger durchgeführt.
JP 2010-168966 A offenbart eine Motorstartsteuerung mit einer Ventilvorrichtung, in der eine Art Einlassnocke stufenlos in einer Hubgröße und einem Betriebswinkel veränderlich ist. Diese Startsteuerung wird zur Erhöhung der Hubgröße des Einlassventils auf einen vorbestimmten Wert oder mehr durchgeführt, wenn der Motor nach einem automatischen Stopp des Motors neu gestartet wird. JP 2010-168966 A offenbart auch ein Beispiel der Startsteuerung zur Betätigung der Ventilvorrichtung, in der die Hubgröße des Einlassventils direkt vor dem automatischen Stopp des Motors maximal ist.
JP 2013-148012 A offenbart ein Zylinderunterscheidungsverfahren bei einem Motorstart eines Viertaktmotors. Beim Zylinderunterscheidungsverfahren wird ein oberer Verdichtungstotpunkt TDC jedes Zylinders auf Grundlage eines Signals von einem Kurvenwinkelsensor und einem Nockenwinkelsensor spezifiziert, während ein Starter betätigt wird, um eine Kurbelwelle und eine Nockenwelle während des Motorstarts zu drehen. Die Kurbelwelle und die Nockenwelle sind mit einem Rotor versehen (insbesondere einem Kurbelrotor und einem Nockenrotor). Da der Rotor entfernte Zahnabschnitte aufweist, sind die Positionen der entfernten Zahnabschnitte im Vorhinein bekannt. Daher wird der obere Verdichtungstotpunkt jedes Zylinders dadurch spezifiziert, dass die Signale an die entfernten Zahnabschnitte erhalten werden.
In dem Mehrzylindermotor, der mit den Einlassnocken versehen ist, in dem die Nockenprofile, wie zum Beispiel eine Hubgröße und ein Betriebswinkel, geschaltet werden, ist es wünschenswert, dass die Nockenprofile aller Einlassnocken aller Zylinder ein geeignetes Nockenprofil für den Start des Motors werden (nachstehend auch als „Startnockenprofil“ bezeichnet), wenn der Motor gestartet wird. In anderen Worten ist es wünschenswert, dass die Nockenprofile aller Einlassnocken auf das Startnockenprofil geschaltet werden, bevor der Motor gestartet wird.
Die Startsteuerung aus JP 2010-168966 A ermöglicht es, dass die Nockenprofile aller Einlassnocken auf das Startnockenprofil geschaltet werden, bevor der Motor gestartet wird. Allerdings ist das Schalten auf das Startnockenprofil nicht zwangsläufig erfolgreich. Wenn das Schalten fehlerhaft ist, wird die Verbrennung in einem Zylinder, entsprechend der Einlassnocke, die beim Schalten fehlerhaft war, nicht angemessen durchgeführt und es kann sein, dass sich die Motorstartleistung verringert.
Eine Methode, um ein solches Problem zu lösen, ist, dass das Schalten wiederholt durchgeführt wird, wenn der Motor neu gestartet wird. Hier ist es für das System, in dem die Einlassnocken sequenziell an den Nockenträgern geschaltet werden, wie es in JP 2009-228543 A offenbart ist, für die Sicherstellung der Schaltgenauigkeit wichtig, die Zylinderunterscheidung durchzuführen, wie es in JP 2013-148012 A offenbart ist. Um eine solche Zylinderunterscheidung durchzuführen, ist es allerdings notwendig, darauf zu warten, bis eine Information über die entfernten Zahnabschnitte des Kurbelrotors und des Nockenrotors erhalten werden. Daher wird Zeit benötigt, um die Zylinderunterscheidung abzuschließen, und die Verschiebung der Nockenträger kann nicht gestartet werden, bis die Zylinderunterscheidung durchgeführt ist. Daher gibt es eine Möglichkeit, dass dies zu einer Motorstartverzögerung führt.
Die vorliegende Offenbarung behandelt das obige Problem und es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, die Startverzögerung des Motors aufgrund der Schaltung auf das Startnockenprofil in dem Mehrzylindermotor zu unterdrücken, in dem die Nockenprofile in der Reihenfolge der Einheiten der Nockenträger geschaltet werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung sieht ein Verbrennungsmotorsystem vor, das einen Verbrennungsmotor aufweist, der mehrere Zylinder, mehrere Arten von Nocken, Nockenträger, mehrere Schaltmechanismen und eine Steuervorrichtung aufweist. Die mehreren Nockenarten haben verschiedene Nockenprofile pro Zylinder. Die mehreren Nockenarten sind konfiguriert, Einlassventile zu betätigen, die in jedem Zylinder vorgesehen sind. Die Nockenträger sind an einer Nockenwelle vorgesehen, die sich synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors dreht. Jeder Nockenträger stützt die mehreren Nockenarten pro Zylinder oder Zylindergruppe. An einem Außenumfang jedes Nockenträgers ist eine spiralförmige Nut ausgebildet. Die spiralförmige Nut weist einen geneigten Teil auf, der mit Bezug auf die Nockenwelle geneigt ist, und weist einen vorderen senkrechten Teil auf, der zur Nockenwelle senkrecht ist und mit dem geneigten Teil an einer Vorderseite in Rotationsrichtung der Nockenwelle in Verbindung steht, und weist einen hinteren senkrechten Teil auf, der zur Nockenwelle senkrecht ist und mit dem geneigten Teil an einer Hinterseite in Rotationsrichtung der Nockenwelle in Verbindung steht.
Die Schaltmechanismen sind den Nockenträgern entsprechend vorgesehen. Die Schaltmechanismen sind konfiguriert, die Nockenträger sequenziell in der Axialrichtung der Nockenwelle in Zusammenhang mit Ausfahrbetätigungen von den Stiften zu verschieben, die konfiguriert sind, in die spiralförmige Nut einzugreifen. Die Schaltmechanismen sind auch konfiguriert, Antriebsnocken zu schalten, die tatsächlich die Einlassventile unter den vielfachen Nockenarten betätigen.
Die Steuervorrichtung ist konfiguriert, die Schaltmechanismen zu betätigen. Die Steuervorrichtung ist auch konfiguriert, eine Zylinderunterscheidung auf Grundlage von Informationen über die Rotationspositionen der Kurbelwelle und der Nockenwelle auszuführen und den Startzeitpunkt der Ausfahrbetätigungen der Stifte auf Grundlage des Ergebnisses der Zylinderunterscheidung zu bestimmen, wenn die Schaltmechanismen während des Nicht-Motorstarts betätigt werden. Die Steuervorrichtung ist auch konfiguriert, damit zu beginnen, die Ausfahrbetätigungen der Stifte so durchzuführen, dass zumindest ein Stift von zumindest einem Schaltmechanismus vor der Ausführung der Zylinderunterscheidung ausgefahren wird, wenn die Schaltmechanismen während des Motorstartes betätigt werden.
Wenn die Ausfahrbetätigungen der Stifte vor der Ausführung der Zylinderunterscheidung gestartet werden, ist es möglich, eine Verzögerung des Abschlusszeitpunktes der Schaltung der Antriebsnocken zu unterdrücken, im Vergleich mit einem Fall, bei dem die Ausfahrbetätigung nach der Ausführung der Zylinderunterscheidung gestartet wird.
Wenn die Schaltmechanismen während des Motorstartes betätigt werden, kann die Steuervorrichtung konfiguriert sein, die Verbrennung in allen Zylindern oder Zylindergruppen zuzulassen, wenn eine Einziehbetätigung von zumindest einem Stift abgeschlossen ist, der von zumindest einem Schaltmechanismus ausgefahren wurde.
Wenn die Verbrennung in allen Zylindern oder Zylindergruppen erlaubt wird, wenn die Einziehbetätigung von zumindest einem Stift abgeschlossen ist, der von zumindest einem Schaltmechanismus ausgefahren wurde, ist es möglich, eine Verzögerung beim ersten Verbrennungszeitpunkt des Verbrennungsmotors zu unterdrücken.
Das Verbrennungsmotorsystem kann einen Motor aufweisen, der konfiguriert ist, die Kurbelwelle während des Motorstartes zu drehen. Wenn die Schaltmechanismen während des Motorstartes betätigt werden, kann die Steuervorrichtung konfiguriert sein, die Ausfahrbetätigungen der Stifte in allen Schaltmechanismen vor der Ausführung der Zylinderunterscheidung zu starten und den Motor anzutreiben, nachdem die ausgefahrenen Stifte aller Schaltmechanismen auf den Nockenträgern aufgesetzt sind. Die Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, die Ausfahrbetätigungen der Stifte aller Schaltmechanismen zum selben Zeitpunkt zu starten.
Wenn der Motor angetrieben wird, nachdem die ausgefahrenen Stifte aller Schaltmechanismen auf den Nockenträgern aufgesetzt sind, beginnt sich der Motor zu drehen, nachdem die ausgefahrenen Stifte auf den Nockenträgern aufgesetzt sind. Daher ist es möglich, dass die ausgefahrenen Stifte mit hoher Wahrscheinlichkeit in die spiralförmigen Nuten eingreifen. Wenn die Ausfahrbetätigungen der Stifte in allen Schaltmechanismen zum selben Zeitpunkt gestartet werden, ist es des Weiteren möglich, dass die ausgefahrenen Stifte im Wesentlichen zum selben Zeitpunkt auf den Nockenträgern aufgesetzt werden. Daher ist es möglich, dass die Ausfahrstifte in die spiralförmigen Nuten mit hoher Wahrscheinlichkeit eingreifen.
Wenn die Schaltmechanismen während des Motorstartes betätigt werden, kann die Steuervorrichtung konfiguriert sein, die Ausfahrbetätigungen der Stifte für jede Mechanismusgruppe sequenziell zu starten, die dadurch erhalten wird, dass die Schaltmechanismen in zumindest zwei Mechanismusgruppen unterteilt werden. Die Steuervorrichtung kann auch konfiguriert sein, die Verbrennung in allen Zylindern oder Zylindergruppen zuzulassen, wenn die Einziehbetätigung von zumindest einem Stift abgeschlossen ist, der aus einem Schaltmechanismus ausgefahren war, der zu einer Mechanismusgruppe gehört, die als Letzte der Mechanismusgruppen die Ausfahrbetätigung durchführt. Die Steuervorrichtung kann auch konfiguriert sein, die Ausfahrbetätigungen der Stifte zu starten, die zu einer zweiten Mechanismusgruppe gehören, nachdem die Ausfahrbetätigungen der Stifte abgeschlossen sind, die zu einer ersten Mechanismusgruppe gehören.
Selbst wenn es Beschränkungen gibt, dass die Ausfahrbetätigungen der Stifte aller Schaltmechanismen nicht zum selben Zeitpunkt ausgeführt werden können, kann die Schaltung der Antriebsnocken ausgeführt werden, indem die Ausfahrbetätigungen der Stifte für jede Mechanismusgruppe sequenziell gestartet werden. Wenn die Ausfahrbetätigungen der Stifte für jede Mechanismusgruppe sequenziell gestartet werden, wenn die Verbrennung in allen Zylindern oder Zylindergruppen zugelassen wird, wenn die Einziehbetätigung von zumindest einem Stift abgeschlossen ist, der von einem Schaltmechanismus ausgefahren wurde, der zu einer Mechanismusgruppe gehört, die als Letzte die Ausfahrbetätigung der Mechanismusgruppen durchgeführt hat, ist es möglich, die Verzögerung beim ersten Verbrennungszeitpunkt des Verbrennungsmotors zu unterdrücken. Selbst wenn es eine elektrische Beschränkung gibt, kann die Schaltung der Antriebsnocken durchgeführt werden, indem die Ausfahrbetätigungen der Stifte, die zu der zweiten Mechanismusgruppe gehören, gestartet werden, nachdem die Ausfahrbetätigungen der Stifte abgeschlossen sind, die zu der ersten Mechanismusgruppe gehören.
Wie es bereits erwähnt wurde, ist es gemäß des Verbrennungsmotorsystems der vorliegenden Offenbarung möglich, die Startverzögerung des Motors aufgrund der Schaltung auf das Startnockenprofil zu unterdrücken.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung eines Konfigurationsbeispiels eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2A bis 2D sind je ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Rotationsbetätigung eines Nockenträgers 12 durch einen Eingriff zwischen einem Stift 20 und einer Nut 18, die in 1 gezeigt sind;
3 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Beziehung zwischen einer Schaltbetätigung einer Antriebsnocke und vier Takten eines Motors;
4 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Schaltbetätigung der Antriebsnocke in einem normalen Zustand eines Motors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
5 und 6 sind je ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels eines Prozessablaufes bezüglich einer Startsteuerung, die durch eine ECU in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird;
7 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Schaltbetätigung der Antriebsnocke während eines Motorstarts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
8 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Problems in einem Fall, bei dem angenommen wird, dass die Schaltbetätigung im normalen Zustand des Motors, der mit Bezug auf 4 beschrieben wird, während des Motorstarts durchgeführt wird;
9 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines anderen Beispiels der Schaltbetätigung der Antriebsnocke während des Motorstartes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
10 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels eines Prozessablaufs bezüglich der Startsteuerung, die durch die ECU in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird;
11 und 12 sind je ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels eines Prozessablaufes bezüglich der Startsteuerung, die durch die ECU in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird;
13 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Schaltbetätigung der Antriebsnocke während des Motorstarts gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
14 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Nockenträgers inklusive dreier Arten von Einlassnocken und einer Konfiguration eines elektromagnetischen Stellantriebes, der mit dem Nockenträger kombiniert wird; und
15 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Schaltbetätigung der Antriebsnocke während des Motorstartes unter Voraussetzung des in 14 gezeigten Nockenträgers.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass gleichartige Elemente in jeder Zeichnung jeweils dieselben Bezugszeichen erhalten und die doppelte Beschreibung entfällt.
Erste Ausführungsform
Zuerst wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 1 bis 9 beschrieben.
Beschreibung des Systemkonfigurationsbeispiels
1 ist ein schematisches Diagramm zur Beschreibung eines Konfigurationsbeispiels eines Systems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das System, das in 1 gezeigt ist, ist ein Verbrennungsmotorsystem, das an einem Fahrzeug montiert ist. Der Verbrennungsmotor ist ein Viertaktkolbenmotor und ist auch ein reiner Vierzylindermotor. Eine Zündreihenfolge des Motors ist ein erster Zylinder (# 1 Zylinder), ein dritter Zylinder (# 3 Zylinder), ein vierter Zylinder (# 4 Zylinder) und ein zweiter Zylinder (# 2 Zylinder). Die Anzahl der Zylinder des Motors kann zwei, drei oder fünf oder mehr sein. Die Zündreihenfolge des Motors ist nicht besonders begrenzt.
Ein Ventilsystem, das in 1 gezeigt ist, weist eine Nockenwelle 10 auf. Die Nockenwelle 10 ist mit einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) verbunden und dreht sich synchron mit der Kurbelwelle. Vier Nockenträger 12 sind in Abständen an der Nockenwelle 10 angeordnet, wobei jeder Nockenträger eine darin ausgebildete Hohlwelle hat. Die Nockenträger 12 sind in einer Axialrichtung der Nockenwelle 10 verschiebbar angeordnet, während sie in einer Rotationsrichtung der Nockenwelle 10 fixiert sind. Der Nockenträger 12 weist zwei Arten von Einlassnocken 14 und 16 auf, die verschiedene Nockenprofile (Nockenprofil bedeutet eine Hubgröße und/ oder ein Betriebswinkel, was nachstehend gelten soll) haben, wobei die Einlassnocken 14 und 16 nebeneinander vorgesehen sind.
In der ersten Ausführungsform hat die Einlassnocke 14 beispielsweise einen Betriebswinkel und eine Hubgröße, die kleiner sind als die der Einlassnocke 16. Nachstehend werden die Einlassnocke 14 und die Einlassnocke 16 zur Vereinfachung der Beschreibung jeweils als eine „kleine Nocke 14“ und eine „große Nocke 16“ bezeichnet. Zwei Paar kleine und große Nocken 14 und 16 sind für jeden Zylinder vorgesehen. Der Grund dafür ist, dass zwei Einlassventile für jeden Zylinder angeordnet sind. In der vorliegenden Offenbarung kann allerdings die Anzahl an Einlassventilen eins oder drei oder mehr sein.
Eine Fläche des Nockenträgers 12 hat eine Nut 18, die darauf ausgebildet ist und sich spiralförmig während der Drehung in die Axialrichtung der Nockenwelle 10 erstreckt. Die Nuten 18 sind jeweils an den Nockenträgern vorgesehen, die mit einer Phasendifferenz zwischen den Zylindern ausgebildet sind. Insbesondere ist die Phasendifferenz von 90 Grad zwischen der Nut 18 für # 1 Zylinder und der Nut 18 für # 3 Zylinder, zwischen der Nut 18 für # 3 Zylinder und der Nut 18 für # 4 Zylinder, zwischen der Nut 18 für # 4 Zylinder und der Nut 18 für # 2 Zylinder und zwischen der Nut 18 für # 2 Zylinder und der Nut 18 für # 1 Zylinder vorgesehen. Die zwei Verzweigungen der Nut 18 für jeden Zylinder treffen sich in der Mitte. Nachstehend wird zur Unterscheidung der Abschnitte der Nut 18 voneinander ein Teil nach der Vereinigung als Nut 18a bezeichnet und ein Teil vor der Vereinigung wird als Nuten 18b und 18c bezeichnet. Die Tiefe der Nut 18a ist im Mittelabschnitt konstant. Allerdings ist die Tiefe der Nut 18a vom Mittelabschnitt bis zum Endabschnitt nicht konstant. Vom Mittelabschnitt bis zum Endabschnitt ist die Tiefe der Nut 18a so ausgebildet, dass sie in Richtung des Endabschnittes flacher wird.
Das Ventilsystem, das in 1 gezeigt ist, weist einen elektromagnetischen Stellantrieb 24 auf, der zwei Stifte 20 und 22 und eine Spule für jeden Zylinder hat. Die Stifte 20 und 22 bestehen aus einem Magnetkörper. Wenn die Spule erregt wird, wird der Stift 20 (oder der Stift 22) aus dem elektromagnetischen Stellantrieb 24 ausgefahren. Der ausgefahrene Stift 20 (oder der ausgefahrene Stift 22) wird auf der Nut 18b (oder der Nut 18c) aufgesetzt und der ausgefahrene Stift 20 (oder der ausgefahrene Stift 22) greift in die Nut 18 ein.
Wenn der Stift 20 (oder der Stift 22) im Eingriffszustand aus dem flachen Endabschnitt der Nut 18a gedrückt wird, kehrt der herausgedrückte Stift 20 (oder der herausgedrückte Stift 22) in den elektromagnetischen Stellantrieb 24 zurück. Aufgrund des Stromflusses in der Spule wird eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt, wenn der Stift 20 (oder der Stift 22) in den elektromagnetischen Stellantrieb 24 zurückgedrückt wird. Wenn die induzierte elektromotorische Kraft detektiert wird, wird die Erregung der Spule abgebrochen. Wenn die Erregung der Spule abgebrochen wird, wird der Stift 20 (oder der Stift 22) in den elektromagnetischen Stellantrieb 24 eingezogen und der Eingriffszustand zwischen dem Stift 20 (oder dem Stift 22) und der Nut 18 wird abgebrochen. Wenn es keine besondere Notwendigkeit gibt zwischen den Stiften 20 und 22 zu unterscheiden, werden die Stifte 20 und 22 nachstehend einfach als „Stifte“ bezeichnet.
Beschreibung des Rotationsbetätigungsbeispiels des Nockenträgers
2A bis 2D sind je ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Rotationsbetätigung des Nockenträgers 12 durch den Eingriff des Stiftes 20 in die Nut 18. In 2A bis 2D wird angenommen, dass sich der Nockenträger 12 von einer Oberseite auf eine Unterseite dreht. Für die Vereinfachung der Beschreibung stellt jede 2A bis 2D nur den Nockenträger 12 und den elektromagnetischen Stellantrieb 24 dar und die Kipphebelrollen 26, die mit der kleinen Nocke 14 und der großen Nocke 16 in Verbindung kommen. In 2A sind beide Stifte 20 und 22 in den elektromagnetischen Stellantrieb 24 eingezogen. Der Stift 20 ist so positioniert, der Nut 18b zugewandt zu sein, wohingegen der Stift 22 so positioniert ist, einem Teil des Nockenträgers 12 zugewandt zu sein, an dem die Nut 18 nicht ausgebildet ist.
2B stellt eine Stellung des Nockenträgers 12 dar, der um 90° von einem Zustand gedreht ist, der in 2A gezeigt ist. Wie es sich durch einen Vergleich zwischen 2B und 2A ergibt, wird die Nut 18a auf eine Hinterseite des Nockenträgers 12 bewegt, wenn der Nockenträger 12 gedreht wird, wohingegen die Nuten 18b und 18c auf eine Vorderseite des Nockenträgers 12 bewegt werden. Die Nuten 18b und 18c, die in 2B gezeigt sind, sind zur Welle des Nockenträgers 12 senkrecht. In 2B ist der Stift 20 aus dem elektromagnetischen Stellantrieb 24 ausgefahren und wird auf der Nut 18b aufgesetzt. Eine Ausfahrbetätigung der Stifte 20 wird so gestartet, dass der Stift 20 auf einem Teil aufgesetzt wird, an dem die Nut 18b senkrecht zur Achse des Nockenträgers 12 ist (nachstehend auch als ein „senkrechter Teil“ bezeichnet). Der Stift 20, der aus dem elektromagnetischen Stellantrieb 24 ausgefahren ist, wird reibungslos in den senkrechten Teil der Nut 18b eingeführt und greift in die Nut 18b ein.
2C stellt eine Stellung des Nockenträgers 12 dar, der um 90° von einem Zustand aus gedreht ist, der in 2B gezeigt ist. Wie es sich aus einem Vergleich zwischen 2C und 2B ergibt, wird der gesamte Bereich der Nut 18a auf die Rückseite des Nockenträgers 12 bewegt, wenn sich der Nockenträger 12 dreht, wohingegen die Nuten 18b und 18c weiter auf die Vorderseite des Nockenträgers 12 bewegt werden. Wie es sich aus einem Vergleich zwischen 2C und 2B ergibt, verschiebt sich der Nockenträger 12 nach links. Der Grund dafür ist, dass sich der Stift 20 im Eingriffszustand mit der Nut 18b mit der Drehung des Nockenträgers 12 entlang einem Teil bewegt, in dem die Nut 18b mit Bezug auf die Achse des Nockenträgers 12 geneigt ist (nachstehend auch als ein „geneigter Teil“ bezeichnet).
2D stellt eine Stellung des Nockenträgers 12 dar, der um 90° von einem Zustand aus gedreht ist, der in 2C gezeigt ist. Wie es sich aus einem Vergleich zwischen 2D und 2C ergibt, werden die geneigten Teile der Nuten 18b und 18c auf die Rückseite des Nockenträgers 12 bewegt, wenn sich der Nockenträger 12 dreht. In 2D greift der Stift 20 in die Nut 18a ein. Der Stift 20 im Eingriffszustand mit der Nut 18a bewegt sich mit der Drehung des Nockenträgers 12 zum flachen Endabschnitt der Nut 18a. Wenn sich der Stift 20 zum flachen Endabschnitt der Nut 18a bewegt, wird der Stift 20 aus dem flachen Endabschnitt gedrückt und geht zurück zur Seite des elektromagnetischen Stellantriebes 24. Wenn der Stift 20 zurückgedrückt wird, wird die induzierte elektromotorische Kraft erzeugt. Wenn ein Signal aufgrund der Erzeugung der induzierten elektromotorischen Kraft (nachstehend auch als „Rückgabesignal“ bezeichnet) detektiert wird, wird die Erregung der Spule unterbrochen und der Stift 20 wird in den elektromagnetischen Stellantrieb 24 eingezogen.
Wie es sich aus 2A bis 2D ergibt, wird eine Nocke, mit der die Kipphebelrolle 26 in Verbindung kommt (nachstehend auch als eine „Antriebsnocke“ bezeichnet), von der kleinen Nocke 14 auf die große Nocke 16 geschaltet, wenn sich der Nockenträger 12 nach links verschiebt.
Eine Schaltbetätigung von der großen Nocke 16 auf die kleine Nocke 14 wird durchgeführt wie folgt. Der Nockenträger 12 wird von dem Zustand, der in 2D gezeigt ist, weitergedreht und der Stift 22 wird aus dem elektromagnetischen Stellantrieb 24 ausgefahren. Die Ausfahrbetätigung des Stiftes 22 wird so gestartet, dass der Stift 22 auf dem senkrechten Teil der Nut 18c aufgesetzt wird. Der Stift 22, der durch die Erregung der Spule aus dem elektromagnetischen Stellantrieb 24 ausgefahren wird, greift in den senkrechten Teil der Nut 18c ein. Wenn sich der Stift 22 im Eingriffszustand mit der Nut 18c entlang der Nut 18c bewegt, verschiebt sich der Nockenträger 12 nach rechts. Wenn sich der Stift 22 aus der Nut 18c zum flachen Endabschnitt der Nut 18a bewegt, wird der Stift 22 aus dem flachen Endabschnitt gedrückt. Wenn der Stift 22 zurückgedrückt wird, wird die induzierte elektromotorische Kraft erzeugt. Dann, wenn das Rückgabesignal detektiert wird, wird die Erregung der Spule unterbrochen und der Stift 22 wird in den elektromagnetischen Stellantrieb 24 eingezogen. Schließlich wird die Antriebsnocke von der großen Nocke 16 auf die kleine Nocke 14 geschaltet.
Das Systemkonfigurationsbeispiel wird mit Rückbezug auf 1 weiter beschrieben. Das System, das in 1 gezeigt ist, weist eine ECU 40 als eine Steuervorrichtung auf. Die ECU 40 weist einen RAM (Direktzugriffsspeicher), einen ROM (Festwertspeicher), eine CPU (Mikroprozessor) und dergleichen auf. Die ECU 40 erhält und verarbeitet Signale von verschiedenen Sensoren, die an einem Fahrzeug montiert sind. Die verschiedenen Sensoren weisen einen Kurbelwinkelsensor 42 auf, der ein Signal in Zusammenhang mit einem Drehwinkel der Kurbelwelle ausgibt. Die verschiedenen Sensoren weisen auch einen Beschleunigungspositionssensor 44 auf, der ein Signal in Zusammenhang mit einer Gaspedalstellung ausgibt. Die verschiedenen Sensoren weisen auch einen Zündschlüssel 46 auf, der ein Signal zum Start eines Motors ausgibt (nachstehend auch als ein „IG-Signal“ bezeichnet).
Die ECU 40 verarbeitet die Signale, die sie von den verschiedenen Sensoren erhält, und betätigt verschiedene Stellantriebe in Zusammenhang mit einem vorbestimmten Steuerprogramm. Die verschiedenen Stellantriebe weisen den elektromagnetischen Stellantrieb 24 auf, der oben erwähnt wurde. Die verschiedenen Stellantriebe weisen auch die Kraftstoffeinspritzventile 30 und die Zündvorrichtungen 32 auf, die in jedem Zylinder des Motors vorgesehen sind. Die verschiedenen Stellantriebe weisen auch einen Startermotor auf (nachstehend auch als ein „Starter“ bezeichnet). Der Starter 34 ist eine bekannte Startvorrichtung, die zur Drehung der Kurbelwelle führt, indem eine Antriebsleistung aus einer Batterie (nicht gezeigt) erhalten wird.
Beschreibung des Schaltbetätigungsbeispiels der Antriebsnocke
In der ersten Ausführungsform werden die kleinen Nocken 14 hauptsächlich dazu verwendet, die Einlassventile während eines normalen Zustands des Motors zu betätigen. Allerdings werden die großen Nocken 16 sicher dazu verwendet, die Einlassventile zu betätigen, wenn der Motor gestartet wird. 3 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Beziehung zwischen einer Schaltbetätigung einer Antriebsnocke und vier Takten eines Motors. Es ist zu beachten, dass die Schaltbetätigung der Antriebsnocke im # 1 Zylinder in 3 beschrieben wird und die Schaltbetätigung der Antriebsnocke in den # 2 bis # 4 Zylindern im Grunde dieselbe ist, wie die im # 1 Zylinder.
Die Schaltbetätigung der Antriebsnocke im # 1 Zylinder wird ausgeführt, während die Nockenwelle (oder der Nockenträger) eine Umdrehung ausführt. Die Schaltbetätigung der Antriebsnocke in # 1 Zylinder wird beispielsweise in einer mittleren Phase des Auslasshubs gestartet, was auf der linken Seite in 3 gezeigt ist. Die mittlere Phase des Auslasshubs entspricht einem Kurbelwinkel, direkt bevor der Stift dem senkrechten Teil der Nut 18b (oder der Nut 18c) zugewandt ist. Die Ausfahrbetätigung des Stiftes wird bei diesem Kurbelwinkel gestartet.
Die Ausfahrbetätigung des Stiftes wird in einer Anfangsphase des Einlasshubes beendet, der auf der rechten Seite in 3 gezeigt ist. Wenn die Ausfahrbetätigung beendet ist, befindet sich der Stift in einem Vollhubzustand. Der Stift im Vollhubzustand wird auf dem senkrechten Teil der Nut 18b (oder der Nut 18c) aufgesetzt. Wenn der Kurbelwinkel, bei dem die Ausfahrbetätigung des Stiftes gestartet wird, geändert wird, kann der Kurbelwinkel, bei dem der Stift im Vollhubzustand auf dem senkrechten Teil der Nut 18b (oder der Nut 18c) aufgesetzt wird, innerhalb eines „Stifteinführbereiches“, der in 3 gezeigt ist, beliebig geändert werden. Dann bewegt sich der Stift, der auf dem senkrechten Teil der Nut 18b (oder der Nut 18c) aufgesetzt ist, von hier bis zum geneigten Teil der Nut 18b (oder der Nut 18c).
Wenn sich der Stift entlang des geneigten Teils der Nut 18b (oder der Nut 18c) bewegt, wird die Schaltbetätigung der Antriebsnocke im Wesentlichen innerhalb eines „Nockenschaltbereiches“ ausgeführt, der in 3 gezeigt ist. Der Stift, der sich entlang des geneigten Teils der Nut 18b (oder der Nut 18c) bewegt, erreicht die Nut 18a in der Anfangsphase des Auslasshubs, der auf der rechten Seite in 3 gezeigt ist. Dann wird die Einziehbetätigung des Stiftes in der späten Phase des Auslasshubes gestartet. Die Einziehbetätigung des Stiftes wird innerhalb eines „Stifteinziehbereiches“ ausgeführt, der in 3 gezeigt ist, und wird im späten Zustand des Einlasshubes beendet, der auf der rechten Seite in 3 gezeigt ist. Dadurch wird auch die Schaltbetätigung der Antriebsnocke im # 1 Zylinder beendet.
Schaltbestätigungsbeispiel im normalen Zustand des Motors
4 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Schaltbetätigung der Antriebsnocke in einem normalen Zustand eines Motors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die Schaltbetätigung der Antriebsnocke wird in Erwiderung auf eine Schaltanfrage ausgeführt. Die Schaltbetätigung der Antriebsnocke wird tatsächlich nach einer Zylinderunterscheidung in Erwiderung auf die Schaltanfrage gestartet. Die Zylinderunterscheidung wird mit Signalen des Kurbelwinkelsensors und des Nockenwinkelsensors ausgeführt.
Es wird die Zylinderunterscheidung beschrieben. Wie es im oberen Teil von 4 gezeigt ist, ist das Signal vom Kurbelwinkelsensor (Kurbelwinkelsignal) in Bezug auf Vorsprünge an einem Kurbelrotor pulsförmig. In der ersten Ausführungsform sind die Vorsprünge in Abständen von 15° CA vorgesehen. Daher tritt das Kurbelwinkelsignal, das in 4 gezeigt ist, jedes Mal auf, wenn sich die Kurbelwelle um 15° CA dreht. Allerdings gibt es nur einen entfernten Zahnabschnitt am Kurbelrotor. Aufgrund des entfernten Zahnabschnittes wird das Kurbelwinkelsignal nicht bei 120° CA und 480° CA erzeugt. In einem Zyklus (= 720° CA) des Motors dreht sich die Kurbelwelle zweimal. Daher gibt es zwei Kurbelwinkelbereiche pro Zyklus, in denen kein Kurbelwinkelsignal erzeugt wird.
Wie auch das Kurbelwinkelsignal, ist das Signal des Nockenwinkelsensors (Nockenwinkelsignal) in Bezug auf die Vorsprünge an einem Nockenrotor pulsförmig. In der ersten Ausführungsform gibt es drei Vorsprünge, die in dem Nockenrotor vorgesehen sind. Daher tritt in 4 das Nockenwinkelsignal aufgrund der Vorsprünge zwischen 60° CA bis 240° CA, von 420° CA bis 480° CA und von 600° CA bis 720° CA (= 0° CA) auf. Es ist zu beachten, dass die Nockenwelle eine Umdrehung macht, während sich die Kurbelwelle zweimal dreht. Wenn nur der Nockenrotor betrachtet wird, muss daher beachtet werden, dass sein erster Vorsprung in einem Bereich von 30° bis 120° vorgesehen ist, sein zweiter Vorsprung in einem Bereich von 210° bis 240° vorgesehen ist und sein dritter Vorsprung in einem Bereich von 300° bis 360° vorgesehen ist.
Wie es nahe dem Nockenwinkelsignal in 4 gezeigt ist, ist das Nockenwinkelsignal, das den Entfernte Zahnabschnitten des Kurbelwinkelsignals entspricht, entweder „HI“ oder„LO". In der ersten Ausführungsform wird die Zylinderunterscheidung gemacht, wobei die vier Takte des aktuellen Zustands jedes Zylinders auf dem Ergebnis des Nockenwinkelsignals basieren. Die Positionen der Vorsprünge des Kurbelrotors und des Nockenrotors sind im Vorhinein bekannt. Wenn das Nockenwinkelsignal, das durch den entfernten Zahnabschnitt des Kurbelwinkelsignals erhalten wird, „HI“ (120° CA) ist, kann daher spezifiziert werden, dass der # 1 Zylinder im Expansionshub ist, der # 3 Zylinder im Verdichtungshub ist, der # 4 Zylinder im Einlasshub ist und der # 2 Zylinder im Auslasshub ist. Wenn das Nockenwinkelsignal, das durch den entfernten Zahnabschnitt des Kurbelwinkelsignals erhalten wird, „LO“ (480° CA) ist, kann spezifiziert werden, dass der # 1 Zylinder im Einlasshub ist, der # 3 Zylinder im Auslasshub ist, der # 4 im Expansionshub ist und der # 2 Zylinder im Verdichtungshub ist.
Es wird angenommen, dass die Schaltanfrage für die Antriebsnocke beim Kurbelwinkel CAO ausgegeben wird, der in 4 gezeigt ist. Dann wird die Zylinderunterscheidung auf Grundlage des Nockenwinkelsignals „LO“ ausgeführt, das direkt nach dem Kurbelwinkel CA0 aufgrund des entfernten Zahnabschnittes (Kurbelwinkel CA1) erhalten wird. Nach der Zylinderunterscheidung wird die Schaltbetätigung der Antriebsnocke im # 3 Zylinder beim Kurbelwinkel CA2 ausgeführt. Außerdem werden in Zusammenhang mit einer Zündreihenfolge des Motors die Schaltbetätigungen in den anderen Zylindern beim Kurbelwinkel CA3 (# 4 Zylinder), beim Kurbelwinkel CA4 (# 2 Zylinder) und beim Kurbelwinkel CA5 (# 1 Zylinder) ausgeführt. Jede Schaltbetätigung der Antriebsnocke wird bei dem Kurbelwinkel CA6 (# 3 Zylinder), beim Kurbelwinkel CA7 (# 4 Zylinder), beim Kurbelwinkel CA8 (# 2 Zylinder) und beim Kurbelwinkel CA9 (# 1 Zylinder) beendet.
Charakteristik der Steuerung in der ersten Ausführungsform
In dem System, in dem die kleine Nocke hauptsächlich während des normalen Zustands des Motors betätigt wird, wird angenommen, dass die kleine Nocke als die Antriebsnocke in vielen Fällen ausgewählt wird, bei denen eine Stoppanfrage für den Motor (eine Stoppanfrage zur Betätigung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung, was nachstehend gelten soll) ausgegeben wird. Daher wird in der ersten Ausführungsform bestimmt, ob ein Zylinder umfasst ist oder nicht, in dem die kleine Nocke als die Antriebsnocke ausgewählt ist (nachstehend auch als ein „Kleinnockenzylinder“ bezeichnet), wenn die Stoppanfrage für den Motor ausgegeben wird. Und, wenn bestimmt wurde, dass der Kleinnockenzylinder umfasst ist, wird die Schaltanfrage für die Antriebsnocke ausgegeben. Nachstehend wird eine solche Steuerung während des Motorstopps auch als „Stoppsteuerung“ bezeichnet. In der Stoppsteuerung der ersten Ausführungsform wird die Schaltanfrage für die Antriebsnocke für alle elektromagnetischen Stellantriebe ausgegeben. Auf Grundlage der Schaltanfrage wird die Schaltbetätigung der Antriebsnocke ausgeführt, die in 4 beschrieben ist.
Da die Stoppanfrage für den Motor ausgegeben wird, wird allerdings die Drehung der Nockenwelle selbst während der Stoppsteuerung gestoppt. Wenn die Drehung der Nockenwelle während der Stoppsteuerung stoppt, ist die Schaltbetätigung der Antriebsnocke auf Grundlage der Schaltanfrage in einigen der Kleinnockenzylinder unvollständig. Gemäß der ersten Ausführungsform, in der dem Motorstopp gegenüber der Stoppsteuerung Priorität gegeben ist, kann die Kraftstoffverbrennung im Vergleich mit einem Fall unterdrückt werden, bei dem die Prioritätsreihenfolge umgekehrt ist. Wenn der Motor andererseits mit einem Fehler bei der Schaltbetätigung gestartet wird, gibt es eine Möglichkeit, dass sich der Verbrennungszustand im Kleinnockenzylinder verschlechtern kann. Aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Antriebsnocke unter den Zylindern gibt es auch eine Möglichkeit, dass sich der Verbrennungszustand unter den Zylindern verändert.
Wenn daher in der ersten Ausführungsform eine Startanfrage für den Motor ausgegeben wird, wird eine Bestimmung mit denselben Inhalten wie die Bestimmung bei dem Kleinnockenzylinder nochmals ausgeführt, wenn die Stoppanfrage für den Motor ausgegeben wurde. Wenn bestimmt wurde, dass der Kleinnockenzylinder umfasst ist, wird die Schaltanfrage für die Antriebsnocke ausgegeben. Allerdings werden, ungleich der Stoppsteuerung, die Ausfahrbetätigungen der Stifte in allen Stellantrieben zum selben Zeitpunkt gestartet, wenn die Schaltanfrage in Erwiderung auf die Startanfrage ausgegeben wird. Nach dem Start der Ausfahrbetätigungen der Stifte wird die Betätigung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung in jedem Zylinder erlaubt, wenn die Einziehbetätigung des Stiftes in einem der elektromagnetischen Stellantriebe detektiert wird. Nachstehend wird eine solche Steuerung während des Motorstartes auch als eine „Startsteuerung“ bezeichnet.
5 und 6 sind je ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels eines Prozessablaufes bezüglich der Startsteuerung, die durch die ECU in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. Der Ablauf, der in 5 gezeigt ist, wird jedes Mal ausgeführt, wenn die Startanfrage für den Motor ausgegeben wird. Es ist zu beachten, dass das Vorliegen oder das Fehlen der Startanfrage beispielsweise auf der Grundlage bestimmt wird, ob die ECU das IG-Signal vom Zündschlüssel 46 erhalten hat, der in 1 dargestellt ist. Das IG-Signal wird ausgegeben, wenn eine vorbestimmte Betätigung (beispielsweise die, dass der Zündschlüssel 46 auf eine vorbestimmte Position gedreht wird) durch einen Fahrer des Fahrzeugs ausgeführt wird.
In dem Ablauf, der in 5 gezeigt ist, wird zuerst bestimmt, ob die Antriebsnocke in allen Zylindern auf eine Startnocke (d.h. die große Nocke) geschaltet ist oder nicht (Schritt S10). Die Bestimmung in Schritt S10 wird durch Verwendung des Detektionsergebnisses des Rückgabesignals bei der Stoppsteuerung direkt vor der Ausführung dieses Ablaufs ausgeführt. Wenn das Rückgabesignal in allen elektromagnetischen Stellantrieben detektiert wird, wird insbesondere bestimmt, dass die Antriebsnocke in allen Zylindern auf die Startnocke geschaltet wurde. Ansonsten wird bestimmt, dass in der Stoppsteuerung ein Fehler bei der Umschaltung der Antriebsnocke aufgetreten ist.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S10 positiv ist, wird geschätzt, dass es keinen Kleinnockenzylinder gibt. Daher wird in diesem Fall der Motorstart erlaubt (Schritt S12). Insbesondere wird die Betätigung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung in jedem Zylinder erlaubt. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S10 andererseits negativ ist, wird geschätzt, dass zumindest ein Zylinder dem Kleinnockenzylinder entspricht. Daher wird in diesem Fall die Schaltanfrage für die Antriebsnocke ausgegeben (Schritt S14). Details eines Prozesses auf Grundlage der Schaltanfrage werden mit Bezug auf 6 beschrieben.
Nachfolgend auf Schritt S14 wird bestimmt, ob der Abschluss der Einziehbetätigung detektiert wurde (Schritt S16). Der Prozess in Schritt S16 wird durch die Verwendung des Detektionsergebnisses des Rückgabesignals nach dem Prozess in Schritt S14 ausgeführt. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S16 positiv ist, wird geschätzt, dass die Schaltbetätigung der Antriebsnocke in einem der Zylinder abgeschlossen ist. Daher fährt die ECU in diesem Fall mit Schritt S12 fort. Anders als in der Stoppsteuerung, bei der die Drehung des Nockenträgers während der Schaltbetätigung der Antriebsnocke stoppen kann, dreht sich der Nockenträger bei der Startsteuerung weiter. Daher wird bei der Startsteuerung die Schaltbetätigung der Antriebsnocke in jedem Zylinder eine nach der anderen gemäß der Zündreihenfolge ausgeführt. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S16 positiv ist, wird somit der Motorstart erlaubt, ohne dass auf den Abschluss der Schaltbetätigung der Antriebsnocke in allen Zylindern gewartet wird (Schritt S12).
Der Ablauf, der in 6 gezeigt ist, wird nicht nur dann ausgeführt, wenn die Startanfrage für den Motor ausgegeben wird, sondern wird auch bei jedem vorbestimmten Steuerzyklus (beispielsweise jede 15 Grad CA) wiederholt ausgeführt.
In dem Ablauf, der in 6 gezeigt ist, wird zuerst bestimmt, ob es eine Schaltanfrage für die Antriebsnocke gibt oder nicht (Schritt S18). Wenn bestimmt wurde, dass es eine Schaltanfrage für die Antriebsnocke gibt, wird bestimmt, ob der vorliegende Prozess während des Motorstartes ausgeführt wird oder nicht (Schritt S20). Der Prozess in Schritt S20 wird beispielsweise auf Grundlage einer abgelaufenen Zeitspanne bestimmt, in der die ECU das IG-Signal erhält. Wenn bestimmt wurde, dass die abgelaufene Zeitspanne kürzer ist als die vorbestimmte Zeitspanne (beispielsweise eine Sekunde), wird angenommen, dass der vorliegende Prozess während des Motorstarts ausgeführt wird. In diesem Fall werden die Ausfahrbetätigungen der Stifte bei allen elektromagnetischen Stellantrieben gleichzeitig gestartet (Schritt S22).
Wenn andererseits bestimmt wird, dass die abgelaufene Zeitspanne länger als die vorbestimmte Zeitspanne ist, wird angenommen, dass der vorliegende Prozess nicht während des Motorstarts ausgeführt wird. In diesem Fall wird die Zylinderunterscheidung ausgeführt (Schritt S24). Im Zylinderunterscheidungsprozess wir spezifiziert, welcher der vier Takte der aktuelle Zustand jedes Zylinders ist. Daraufhin wird ein Startkurbelwinkel der Ausfahrbetätigung spezifiziert, der es dem Stift erlaubt, auf dem senkrechten Teil der Nut 18b (oder der Nut 18c) im „Stifteinführbereich“ aufgesetzt zu werden, der in 3 beschrieben ist (Schritt S26). Die Ausfahrbetätigung des Stiftes wird dann gestartet, wenn der Kurbelwinkel mit dem spezifizierten Startkurbelwinkel übereinstimmt (Schritt S28).
Nach Schritt S28 wird bestimmt, ob der Abschluss der Einziehbetätigungen der Stifte in allen Zylindern detektiert wird oder nicht (Schritt S30). Der Prozess in Schritt S30 wird durch Verwendung des Detektionsergebnisses des Rückgabesignals nach dem Prozess in Schritt S28 ausgeführt. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S30 negativ ist, kehrt die ECU zum Prozess in Schritt S24 zurück. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S20 positiv ist, wird geschätzt, dass die Schaltbetätigung der Antriebsnocke in allen Zylindern abgeschlossen ist. Daher verlässt die ECU in diesem Fall diesen Ablauf.
Beispiel der Schaltbetätigung während des Motorstartes
7 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Schaltbetätigung der Antriebsnocke während eines Motorstartes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie bei der Schaltbetätigung der Antriebsnocke während des normalen Zustands des Motors wird die Schaltbetätigung der Antriebsnocke während des Motorstartes in Erwiderung auf die Schaltanfrage ausgeführt. Während des Motorstartes werden allerdings die Ausfahrbetätigungen der Stifte bei allen elektromagnetischen Stellantrieben bei einem Kurbelwinkel CA10 gestartet, bei dem die Schaltanfrage für die Antriebsnocke ausgegeben wird. Das heißt, dass die Ausfahrbetätigungen der Stifte gestartet werden, ohne dass auf die Detektion des Nockenwinkelsignals beim Kurbelwinkel CA11 gewartet wird, welches wegen dem entfernten Zahnabschnitt direkt nach dem Kurbelwinkel CA10 erhalten wird.
Der ausgefahrene Stift sitzt beim Kurbelwinkel CA12 am Nockenträger auf. Der ausgefahrene Stift sitzt beim Kurbelwinkel CA10 nicht am Nockenträger auf, weil der Starter gestartet wird, um beim Kurbelwinkel CA10 angetrieben zu werden, und danach dreht sich der Nockenträger. Beim Kurbelwinkel CA12 werden, die Stifte der elektromagnetischen Stellantriebe des # 2 Zylinders und des # 4 Zylinders auf der spiralförmigen Nut aufgesetzt. Beim selben Kurbelwinkel CA12 werden die Stifte der elektromagnetischen Stellantriebe des # 1 Zylinders und des # 3 Zylinders auf einem Außenumfang des Nockenträgers aufgesetzt, ohne dass sie auf der spiralförmigen Nut aufgesetzt werden. Da der Stift des Stellantriebs des # 1 Zylinders oder des # 3 Zylinders nicht die spiralförmige Nut erreicht hat, ist der tatsächliche Zeitpunkt, bei dem beide Stifte auf der spiralförmigen Nut aufsitzen, ein Kurbelwinkel direkt nach dem Kurbelwinkel CA12. Der Stift, der am Außenumfang des Nockenträgers aufgesetzt ist, bewegt sich in Zusammenhang mit der Drehung des Nockenträgers entlang dem Außenumfang und tritt dann von deren Endabschnitt aus in die spiralförmige Nut ein.
Der Stift, der auf der spiralförmigen Nut aufgesetzt wird oder am Außenumfang des Nockenträgers aufgesetzt wird und in die spiralförmige Nut eingetreten ist, bewegt sich in Zusammenhang mit der Drehung des Nockenträgers entlang der Nut. Der früheste Beendigungszeitpunkt der Schaltbetätigung der Antriebsnocke ist beim Kurbelwinkel CA13 (# 4 Zylinder). Wenn der Abschluss der Einziehbetätigung des Stiftes beim Kurbelwinkel CA13 detektiert wird, wird der Antrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung in jedem Zylinder erlaubt. In dem Beispiel, das in 7 gezeigt wird, wird daher die Einspritzung aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung des # 4 Zylinders bei einem Kurbelwinkel auf einer Verzögerungsseite relativ zum Kurbelwinkel CA13 ausgeführt, und dann tritt die erste Verbrennung in Abhängigkeit eines Zündzeitpunktes der Kraftstoffeinspritzvorrichtung in demselben # 4 Zylinder auf. Es ist zu beachten, dass die erste Verbrennung im # 3 Zylinder anstatt im # 4 Zylinder auftreten kann.
8 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Problems in einem Fall, bei dem angenommen wird, dass die Schaltbetätigung im normalen Zustand des Motors, der mit Bezug auf 4 beschrieben ist, während des Motorstartes durchgeführt wird. In 8 wird die Schaltanfrage für die Antriebsnocke bei dem Kurbelwinkel CA10 ausgegeben, genauso wie in dem Fall, der in 7 gezeigt ist. Dann wird auf Grundlage des Nockenwinkelsignals „LO“ beim Kurbelwinkel CA11, der dem Kurbelwinkel CA10 am Nächsten ist, die Zylinderunterscheidung ausgeführt. Nach der Ausführung der Zylinderunterscheidung beim Kurbelwinkel CA14 wird die Schaltbetätigung der Antriebsnocke des # 3 Zylinders gestartet. Außerdem werden in Zusammenhang mit der Zündreihenfolge des Motors die Schaltbetätigungen in den anderen Zylindern beim Kurbelwinkel CA15 (# 4 Zylinder), beim Kurbelwinkel CA16 (# 2 Zylinder) und beim Kurbelwinkel CA17 (# 1 Zylinder) gestartet.
Der früheste Beendigungszeitpunkt der Schaltbetätigung der Antriebsnocke ist beim Kurbelwinkel CA18 (# 3 Zylinder). Wenn der Abschluss der Einziehbetätigung des Stiftes beim Kurbelwinkel CA18 detektiert wird, wird der Antrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung in jedem Zylinder erlaubt. In dem Beispiel, das in 8 gezeigt ist, wird daher die Einspritzung aus der Einspritzvorrichtung des # 3 Zylinders bei einem Kurbelwinkel an einer Verzögerungsseite relativ zum Kurbelwinkel CA18 ausgeführt, und dann tritt die erste Verbrennung in demselben # 3 Zylinder auf. Wenn die Schaltbetätigung, die mit Bezug auf 4 beschrieben ist, wie oben beschrieben beim Motorstart ausgeführt wird, vergeht Zeit bis die erste Verbrennung stattfindet.
In Bezug darauf kann gemäß der Startsteuerung der ersten Ausführungsform der Abschluss der Einziehbetätigung des Stiftes beim Kurbelwinkel CA13 detektiert werden, was mit Bezug auf 7 beschrieben ist. Das heißt, dass der Abschluss der Einziehbetätigung des Stiftes mit dem Kurbelwinkel auf einer Zündwinkelseite des Kurbelwinkels CA18 detektiert wird, was mit Bezug auf 8 beschrieben ist. Daher ist es gemäß der Startsteuerung der ersten Ausführungsform möglich, den Motor dazu zu bringen, dass die erste Verbrennung früher (beispielsweise über 400ms) auftritt, als in einem Fall, bei dem die Schaltbetätigung der Antriebsnocke wie beim normalen Zustand des Motors ausgeführt wird.
9 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines anderen Beispiels der Schaltbetätigung der Antriebsnocke während des Motorstartes gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In dem Beispiel, das in 9 gezeigt ist, wurden die Schaltbetätigungen der Antriebsnocken im # 2 Zylinder und im # 4 Zylinder bei der Ausgabe der Schaltanfrage beendet, das heißt beim Kurbelwinkel CA10. Der Grund dafür ist, dass bei der Stoppsteuerung die Schaltbetätigungen in diesen Zylindern während des Motorstopps direkt vor dem aktuellen Motorstart abgeschlossen wurden. In diesem Fall werden die Stifte, die beim Kurbelwinkel CA10 ausgefahren werden, beim Kurbelwinkel CA12 auf den Nockenträgern aufgesetzt. Beim Kurbelwinkel CA12 sitzt der Stift des elektromagnetischen Stellantriebes des # 1 Zylinders oder des # 3 Zylinders nicht auf der spiralförmigen Nut auf, sondern sitzt auf dem Außenumfang des Nockenträgers auf. Der Stift, der auf dem Außenumfang des Nockenträgers aufgesetzt wird, bewegt sich entlang des Außenumfangs im Zusammenhang mit der Drehung des Nockenträgers und tritt dann von deren Endabschnitt aus in die spiralförmige Nut ein. Bis zu diesem Punkt ist das Beispiel dasselbe, wie das, das mit Bezug auf 7 beschrieben wurde.
In dem Beispiel, das in 9 gezeigt ist, sitzt der Stift des elektromagnetischen Stellantriebes des # 4 Zylinders auf dem Außenumfang des Nockenträgers beim Kurbelwinkel CA12 auf. Nicht so wie der Stift des elektromagnetischen Stellantriebes des # 1 Zylinders oder des # 3 Zylinders, bewegt sich allerdings der Stift des Stellantriebes des # 4 Zylinders in Zusammenhang mit der Drehung des Nockenträgers um den Außenumfang herum und tritt dann von dessen Verbindungsabschnitt aus in den spiralförmigen Abschnitt ein. Der Stift des elektromagnetischen Stellantriebes des # 2 Zylinders sitzt am flachen Endabschnitt auf, der sich im Vergleich mit dem Verbindungsabschnitt in Rotationsrichtung an der Rückseite befindet, und geht dann durch den Druck vom flachen Endabschnitt zurück auf die Seite des elektromagnetischen Stellantriebes. Daher ist der früheste Beendigungszeitpunkt der Schaltbetätigung der Antriebsnocke beim Kurbelwinkel CA19 (# 2 Zylinder). In dem Beispiel, das in 9 gezeigt ist, wird daher die Einspritzung aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung des # 2 Zylinders bei einem Kurbelwinkel an einer Verzögerungsseite relativ zum Kurbelwinkel CA19 durchgeführt und dann tritt die erste Verbrennung im selben # 2 Zylinder auf.
Der Kurbelwinkel CA19 befindet sich an einer Zündwinkelseite relativ zum Kurbelwinkel CA18, der in 8 beschrieben ist. Wie oben beschrieben, kann gemäß der Startsteuerung, die mit Bezug auf 7 oder 9 beschrieben ist, der Abschluss der Einziehbetätigung des Stiftes bei einem früheren Kurbelwinkel als dem Kurbelwinkel CA18 detektiert werden, der in 8 beschrieben ist. Daher ist es möglich, den Motor dazu zu bringen, dass die erste Verbrennung früher auftritt als in einem Fall, bei dem die Schaltbetätigung der Antriebsnocke wie beim normalen Zustand des Motors ausgeführt wird.
Es ist zu beachten, dass in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der senkrechte Teil der Nut 18b oder der Nut 18c, die in 1 beschrieben wurden, dem „ersten senkrechten Teil“ der vorliegenden Offenbarung entspricht. Der geneigte Teil der Nut 18b oder der Nut 18c entspricht dem „geneigten Teil“ der vorliegenden Offenbarung. Der elektromagnetische Stellantrieb 24 entspricht dem „Schaltmechanismus“ der vorliegenden Offenbarung. Die ECU entspricht der „Steuervorrichtung“ der vorliegenden Offenbarung. Der Startermotor entspricht dem „Motor“ der vorliegenden Offenbarung.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 10 beschrieben. Es ist zu beachten, dass ein Konfigurationsbeispiel eines Systems in der zweiten Ausführungsform gleich dem Konfigurationsbeispiel ist, das in 1 gezeigt ist. Die Rotationsbetätigung des Nockenträgers und die Schaltbetätigung der Antriebsnocke sind so, wie es in 2 bis 4 beschrieben ist. Daher entfallen die Beschreibungen über das Systemkonfigurationsbeispiel, über die Rotationsbetätigung des Nockenträgers und über die Schaltbetätigung der Antriebsnocke.
Charakteristik der Steuerung in der zweiten Ausführungsform
Wenn die Schaltanfrage bei der Startsteuerung der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ausgegeben wird, werden die Ausfahrbetätigungen der Stifte bei allen elektromagnetischen Stellantrieben gleichzeitig gestartet. Allerdings wird eine solche Schaltanfrage ausgegeben, nachdem die Bestimmung über den Kleinnockenzylinder ausgeführt wurde. Die Bestimmung über den Kleinnockenzylinder wird ausgeführt, wenn die Startanfrage für den Motor ausgegeben wird. Wenn hier die Startanfrage für den Motor ausgegeben wird, wird der Antrieb des Startes auf Grundlage der Steuerung gestartet, die von der Startsteuerung verschieden ist. Daher werden die ausgefahrenen Stifte bei der ersten Ausführungsform auf dem Nockenträger aufgesetzt, die sich in Zusammenhang mit dem Betrieb des Starters drehen.
Wenn allerdings die Ausfahrbetätigungen der Stifte während der Drehung der Nockenträger ausgeführt werden, gibt es eine Möglichkeit, dass der ausgefahrene Stift daran scheitert, auf der spiralförmigen Nut aufzusetzen und verfällt in einen Halbeingriffszustand. Wenn der ausgefahrene Stift in den Halbeingriffszustand verfällt, kann es sein, dass sich der Stift nicht entlang der spiralförmigen Nut bewegen kann und dass die Schaltbetätigung der Antriebsnocke unausgeführt bleibt. Es wird angenommen, dass die Schaltbetätigung der Antriebsnocke beendet wird, wenn sich der Stift in der spiralförmigen Nut bewegt, während sich der Nockenträger mehrere Male dreht. Wenn der Abschluss der Einziehbetätigung des Stiftes in den anderen Zylindern detektiert wird, wird allerdings in der Zwischenzeit die Betätigung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung in jedem Zylinder erlaubt. Wenn ein Stift im Halbeingriffszustand ist, gibt es daher eine Möglichkeit, dass dasselbe Problem auftritt, wie dann, wenn während der Stoppsteuerung ein Fehler bei der Schaltbetätigung auftritt.
Wenn die Schaltanfrage bei der Startsteuerung der zweiten Ausführungsform ausgegeben wird, wird daher die Ausfahrbetätigung der Stifte bei allen elektromagnetischen Stellantrieben gestartet, während auf die Betätigung des Starters gewartet wird. Wenn alle ausgefahrenen Stifte auf den Nockenträgern aufsitzen, wird der Wartezustand des Starters beendet. 10 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels eines Prozessablaufs bezüglich der Startsteuerung, die durch die ECU in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. Der Ablauf, der in 10 gezeigt ist, ist ein Ablauf, der in vorbestimmten Steuerintervallen wiederholt ausgeführt wird (beispielsweise jede 15° CA), wie der Ablauf, der in 6 gezeigt ist.
In dem Ablauf, der in 10 gezeigt ist, wird grundsätzlich derselbe Prozess ausgeführt, wie der Ablauf, der in 6 gezeigt ist. Wenn allerdings in dem Ablauf, der in 10 gezeigt ist, in Schritt S20 bestimmt wird, dass der vorliegende Prozess während des Motorstarts ausgeführt wird, wird der Betrieb des Starters auf den Wartezustand gesetzt (Schritt S32). Der Wartezustand des Starters wird beispielsweise durch das Stoppen der Energiezufuhr aus der Batterie an den Starter realisiert. Daraufhin werden die Ausfahrbetätigungen der Stifte bei allen elektromagnetischen Stellantrieben gleichzeitig gestartet (Schritt S34). Der Prozess in Schritt S34 ist derselbe, wie der Prozess in Schritt S22 in 6.
Nach Schritt S34 wird bestimmt, ob eine Wartezeitspanne des Starters eine vorbestimmte Zeitspanne übersteigt oder nicht (Schritt S36). Die Wartezeitspanne wird im Voraus als eine Zeitspanne eingestellt, die dafür ausreicht, dass der ausgefahrene Stift auf dem Außenumfang des Nockenträgers aufgesetzt wird (beispielsweise 100ms). Der Prozess in Schritt S36 wird wiederholt, bis ein positives Bestimmungsergebnis erhalten wird. Wenn das positive Bestimmungsergebnis erhalten wird, wird der Wartezustand des Starters beendet (Schritt S38).
Wie oben beschrieben, ist es gemäß dem Ablauf, der in 10 gezeigt ist, möglich, den Nockenträger durch die Betätigung des Starters zu drehen, nachdem die Stifte, die bei der Startsteuerung ausgefahren werden, auf den Nockenträgern aufsitzen. Daher kann die Schaltbetätigung der Antriebsnocke während der Ursprungsdrehungen der Nockenträger in Zusammenhang mit dem Betrieb des Starters zuverlässig ausgeführt werden.
Dritte Ausführungsform
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 11 bis 13 beschrieben. Es ist zu beachten, dass ein Konfigurationsbeispiel eines Systems in der dritten Ausführungsform gleich dem Konfigurationsbeispiel ist, das in 1 gezeigt ist. Die Rotationsbetätigung des Nockenträgers und die Schaltbetätigung der Antriebsnocke sind so, wie es in 2 bis 4 beschrieben ist. Daher entfallen die Beschreibungen über das Systemkonfigurationsbeispiel, über die Rotationsbetätigung des Nockenträgers und über die Schaltbetätigung der Antriebsnocke.
Charakteristik der Steuerung in der dritten Ausführungsform
In der Startsteuerung der obigen ersten Ausführungsform werden die Ausfahrbetätigungen der Stifte bei allen Stellantrieben gleichzeitig gestartet, wenn die Schaltanfrage ausgegeben wird. Da die Erregung der Spule eine Voraussetzung für die Ausfahrbetätigungen der Stifte ist, ist es allerdings schwierig, die Ausfahrbetätigung bei allen elektromagnetischen Stellantrieben gleichzeitig zu starten, wenn es eine Beschränkung der Stromzufuhr gibt.
Daher werden in der Startsteuerung in der dritten Ausführungsform die Ausfahrbetätigungen der Stifte in der Reihenfolge für jede elektromagnetische Stellantriebsgruppe ausgeführt (beispielsweise eine erste Stellantriebsgruppe und eine zweite Stellantriebsgruppe). 11 und 12 sind je ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels eines Prozessablaufs bezüglich der Startsteuerung, die durch die ECU in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. Der Ablauf, der in 11 gezeigt ist, ist ein Ablauf, der jedes Mal ausgeführt wird, wenn die Startanfrage für den Motor wie in dem Ablauf ausgegeben wird, der in 5 gezeigt ist. Der Ablauf, der in 12 gezeigt ist, ist ein Ablauf, der wiederholt bei vorbestimmten Steuerintervallen (beispielsweise jede 15° CA) wie bei dem Ablauf ausgeführt wird, der in 6 gezeigt ist.
In dem Ablauf, der in 11 gezeigt ist, wird grundsätzlich derselbe Prozess wie der Ablauf ausgeführt, der in 5 gezeigt ist. Allerdings wird in dem Ablauf, der in 11 gezeigt ist, nachfolgend auf Schritt S14 bestimmt, ob der Abschluss der Einziehbetätigungen der Stifte der zweiten Stellantriebsgruppe, deren Start der Ausfahrbetätigungen der Stifte später ausgeführt wird (beispielsweise die elektromagnetischen Stellantriebe des # 1 Zylinders und des # 3 Zylinders), detektiert wird oder nicht (Schritt S40). Der Prozess in Schritt S40 wird durch Verwendung des Detektionsergebnisses des Rückgabesignals direkt nach der Ausführung des Prozesses in Schritt S14 ausgeführt. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S40 positiv ist, wurde die Schaltbetätigung der Antriebsnocke in einem der Zylinder der zweiten Stellantriebsgruppe abgeschlossen. Daher geht die ECU in diesem Fall zu Schritt S12.
In dem Ablauf, der in 12 gezeigt ist, wird grundsätzlich derselbe Prozess wie der Ablauf ausgeführt, der in 6 gezeigt ist. Wenn allerdings im Ablauf, der in 12 gezeigt ist, in Schritt S20 bestimmt wird, dass der vorliegende Prozess während des Motorstarts ausgeführt wird, wird bestimmt, ob die Beschränkung der Stromzufuhr vorliegt oder nicht (Schritt S42). Der Prozess in Schritt S42 wird beispielsweise auf der Grundlage bestimmt, ob die Spannung der Batterie, die dem Stift des Stellantriebes zugeführt wird, geringer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S42 negativ ist, werden die Ausfahrbetätigungen der Stifte bei allen elektromagnetischen Stellantrieben gleichzeitig gestartet (Schritt S44). Der Prozess in Schritt S44 ist derselbe wie der Prozess in Schritt S22 in 6.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt S42 positiv ist, werden die Ausfahrbetätigungen der Stifte der ersten Stellantriebsgruppe gleichzeitig gestartet (beispielsweise die elektromagnetischen Stellantriebe im # 2 Zylinder und im # 4 Zylinder) (Schritt S46). Der Prozess in Schritt S48 wird durch die Verwendung des Detektionsergebnisses des Rückgabesignals nach dem Prozess in Schritt S46 ausgeführt. Der Prozess in Schritt S48 wird wiederholt, bis ein positives Bestimmungsergebnis erhalten wird. Wenn das positive Bestimmungsergebnis erhalten wird, werden die Ausfahrbetätigungen der Stifte der zweiten Stellantriebsgruppe gleichzeitig gestartet (Schritt S50).
13 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Schaltbetätigung der Antriebsnocke während des Motorstarts gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In dem Beispiel, das in 13 gezeigt ist, werden die Schaltbetätigungen der ersten Stellantriebsgruppe (das heißt, die elektromagnetischen Stellantriebe des # 2 Zylinders und des # 4 Zylinders) gleichzeitig beim Kurbelwinkel CA10 gestartet, bei dem die Schaltanfrage für die Antriebsnocke ausgegeben wird. Das heißt, dass die Ausfahrbetätigungen der Stifte, die der ersten Stellantriebsgruppe entsprechen, gestartet werden, ohne dass auf die Detektion des Nockenwinkelsignals beim Nockenwinkel CA11 gewartet wird, welches aufgrund des entfernten Zahnabschnittes direkt nach dem Kurbelwinkel CA10 erhalten wird.
Die Stifte, die beim Kurbelwinkel CA12 ausgefahren werden, sitzen beim Kurbelwinkel CA12 auf den spiralförmigen Nuten auf. Die ausgefahrenen Stifte, die auf den spiralförmigen Nuten aufsitzen, bewegen sich in Zusammenhang mit der Drehung des Nockenträgers entlang der Nuten. Die Schaltbetätigungen der Antriebsnocke der ersten Stellantriebsgruppe werden beim Kurbelwinkel CA13 (# 4 Zylinder) und beim Kurbelwinkel CA20 (# 2 Zylinder) abgeschlossen. Die Ausfahrbetätigungen der zweiten Stellantriebsgruppe werden gleichzeitig beim Kurbelwinkel CA21 auf einer Verzögerungsseite relativ zum Kurbelwinkel CA20 gestartet. In dem Beispiel, das in 13 gezeigt ist, sitzen die Stifte, die beim Kurbelwinkel CA21 ausgefahren sind, beim Kurbelwinkel CA22 auf den spiralförmigen Nuten auf. Dann werden die Schaltbetätigungen der Antriebsnocken der zweiten Stellantriebsgruppe ausgeführt.
In jedem Zylinder wird der Antrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung bei einem Kurbelwinkel auf einer Verzögerungsseite relativ zu dem Kurbelwinkel CA23 erlaubt. In dem Beispiel, das in 13 gezeigt ist, wird die Einspritzung aus der Kraftstoffeinspritzvorrichtung des # 1 Zylinders bei einem Kurbelwinkel auf einer Verzögerungsseite relativ zu dem Kurbelwinkel CA23 ausgeführt und dann tritt die erste Verbrennung in demselben # 1 Zylinder auf. Wie es oben beschrieben ist, ist es gemäß der Startsteuerung der dritten Ausführungsform möglich, den Motor dazu zu bringen, dass die erste Verbrennung früher auftritt als in einem Fall, bei dem die Schaltbetätigung der Antriebsnocke wie bei dem normalen Zustand des Motors ausgeführt wird, wenn es die Beschränkung der Stromzufuhr gibt.
Andere Ausführungsformen
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschreibt 1 ein Beispiel, in dem vier Nockenträger 12 an der Nockenwelle 10 des Vierzylindermotors angeordnet sind. Das heißt, dass ein Beispiel beschrieben wird, in dem die Nockenträger 12 pro Zylinder angeordnet sind. Allerdings kann der Nockenträger 12 zwischen 2 oder mehr Zylindern angeordnet sein. Das heißt, dass der Nockenträger 12 pro Zylindergruppe angeordnet sein kann. Ein solches Anordnungsbeispiel ist in JP 2009-228543A offenbart.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist das Beispiel beschrieben, in dem der Nockenträger 12, der in 1 gezeigt ist, zwei Arten von Einlassnocken 14 und 16 hat und die Antriebsnocke durch die zwei Stifte 20 und 22 geschaltet wird. Allerdings kann der Nockenträger drei oder mehr Einlassnocken haben. In diesem Fall ist es notwendig, die Position der Startnocke und die Anzahl der Stifte angemessen anzuordnen, die durch die elektromagnetischen Stellantriebe gehalten werden. Es wird beispielsweise angenommen, dass drei Arten von Einlassnocken auf Grundlage des Arbeitswinkels und der Hubgröße in die große Nocke, die kleine Nocke und eine mittlere Nocke unterschieden werden. Dann muss die Startnocke (beispielsweise die große Nocke) zwischen den anderen zwei Nocken vorgesehen sein. Außerdem ist es notwendig, die Anzahl der Stifte der elektromagnetischen Stellantriebe auf drei einzustellen.
14 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Nockenträgers inklusive dreier Arten von Einlassnocken und eine Konfiguration eines elektromagnetischen Stellantriebes, der mit dem Nockenträger kombiniert wird. Der Nockenträger 50, der in 14 gezeigt ist, hat eine kleine Nocke 52, eine große Nocke 54 und eine mittlere Nocke 56 in einem nebeneinanderliegenden Zustand. Auf der Fläche des Nockenträgers 50 ist die spiralförmige Nut 18 ausgebildet. Die Konfiguration der Nut 18 ist so, wie es in 1 beschrieben ist. Der elektromagnetische Stellantrieb 58, der mit dem Nockenträger 50 kombiniert wird, hat drei Stifte 60, 62, 64 und eine Spule (nicht gezeigt).
15 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Schaltbetätigung der Antriebsnocke während des Motorstarts unter Voraussetzung des Nockenträgers, was in 14 gezeigt ist. In dem Beispiel, das in 15 gezeigt ist, wird die Ausfahrbetätigung des Stiftes 62 gestartet, wenn die Schaltanfrage der Antriebsnocke ausgegeben wird. Wenn eine Nocke, die die Antriebsnocke war und zwar direkt bevor die Startanfrage an den Motor ausgegeben wird (nachstehend auch als eine „Nocke vor der Startnocke“ bezeichnet), die kleine Nocke 52 ist, wird die Antriebsnocke in Zusammenhang mit der Bewegung des Stiftes 62 aus der Nut 18b in die Nut 18a von der kleinen Nocke 52 auf die große Nocke 54 geschaltet (linkes Beispiel in 15). Wenn die Nocke vor der Startnocke die große Nocke 54 ist, wird die Antriebsnocke nicht geschaltet, weil der Stift 62, der auf dem Außenumfang des Nockenträgers aufgesetzt ist, von dem Verbindungsabschnitt aus in die Nut 18a eintritt und sich dann in die Nut 18a bewegt (mittleres Beispiel in 15). Wenn die Nocke vor der Startnocke die mittlere Nocke 56 ist, wird die Antriebsnocke in Zusammenhang mit der Bewegung des Stiftes 62 von der Nut 18c in die Nut 18a von der mittleren Nocke 56 auf die große Nocke 54 geschaltet (rechtes Beispiel in 15). Wie es zuvor erwähnt wurde, können die ersten bis dritten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung durch die Anordnung der Konfiguration in den Nockenträgern und den elektromagnetischen Stellantrieben genutzt werden, auch wenn drei Arten von Einlassnocken verwendet werden.
Zusammengefasst werden bei einem Kurbelwinkel CA10, bei dem die Schaltanfrage der Antriebsnocke ausgegeben wurde, die Ausfahrbetätigungen der Stifte bei allen elektromagnetischen Stellantrieben gleichzeitig gestartet. Die ausgefahrenen Stifte werden beim Kurbelwinkel CA12 auf den Nockenträgern aufgesetzt. Der Stift, der auf dem Nockenträger aufgesetzt ist, bewegt sich in Zusammenhang mit der Drehung des Nockenträgers entlang der Nuten. Der früheste Beendigungszeitpunkt der Schaltbetätigung der Antriebsnocke ist beim Kurbelwinkel CA13 (# 4 Zylinder). Bei dem Kurbelwinkel CA13 wird der Antrieb der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der Zündvorrichtung in jedem Zylinder erlaubt.

Claims

Verbrennungsmotorsystem, mit: einem Verbrennungsmotor, der mehrere Zylinder aufweist; mehreren Arten von Nocken (14, 16, 52, 54, 56), die pro Zylinder verschiedene Nockenprofile haben und konfiguriert sind, Einlassventile zu betätigen, die in jedem Zylinder vorgesehen sind; Nockenträgern (12, 50), die an einer Nockenwelle (10) vorgesehen sind, die sich synchron mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors dreht, wobei jeder Nockenträger (12, 50) die mehreren Arten der Nocken (14, 16, 52, 54, 56) pro Zylinder oder Zylindergruppe stützt, wobei eine spiralförmige Nut (18) an einem Außenumfang jedes Nockenträgers (12, 50) ausgebildet ist, wobei die spiralförmige Nut (18) einen geneigten Teil aufweist, der mit Bezug auf die Nockenwelle geneigt ist, einen vorderen senkrechten Teil, der senkrecht zu der Nockenwelle ist und mit dem geneigten Teil in Rotationsrichtung der Nockenwelle an einer Vorderseite in Verbindung steht, und einen hinteren senkrechten Teil, der senkrecht zu der Nockenwelle ist und mit dem geneigten Teil in Rotationsrichtung der Nockenwelle an einer Rückseite in Verbindung steht; mehreren Schaltmechanismen (24), die in Bezug auf die Nockenträger (12, 50) vorgesehen sind und konfiguriert sind: die Nockenträger (12, 50) sequenziell in Zusammenhang mit Ausfahrbetätigungen von Stiften (20, 22, 60, 62, 64), die konfiguriert sind, in die spiralförmige Nut (18) einzugreifen, in die Axialrichtung der Nockenwelle zu gleiten; und Antriebsnocken zu schalten, die tatsächlich die Einlassventile unter den mehreren Arten der Nocken (14, 16, 52, 54, 56) betätigen; und einer Steuervorrichtung (40), wobei die Steuervorrichtung (40) konfiguriert ist: eine Zylinderunterscheidung auf Grundlage einer Information über die Rotationspositionen der Kurbelwelle und der Nockenwelle auszuführen und den Startzeitpunkt der Ausfahrbetätigungen der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) auf Grundlage des Ergebnisses der Zylinderunterscheidung zu bestimmen, wenn die Schaltmechanismen (24) während eines Nicht-Motorstartes betätigt werden; und damit zu beginnen, die Ausfahrbetätigungen der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) so durchzuführen, dass zumindest einer der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) von zumindest einem Schaltmechanismus (24) vor der Ausführung der Zylinderunterscheidung ausgefahren wird, wenn die Schaltmechanismen (24) während des Motorstartes betätigt werden.
Verbrennungsmotorsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (40) auch konfiguriert ist, die Verbrennung in allen Zylindern oder Zylindergruppen zuzulassen, wenn eine Einziehbetätigung von zumindest einem Stift (20, 22, 60, 62, 64), der von zumindest einem Schaltmechanismus (24) ausgefahren wurde, abgeschlossen ist, wenn die Schaltmechanismen (24) während des Motorstartes betätigt werden.
Verbrennungsmotorsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Verbrennungsmotorsystem des Weiteren einen Motor (34) aufweist, der konfiguriert ist, die Kurbelwelle während des Motorstartes zu drehen, und wobei die Steuervorrichtung (40) auch konfiguriert ist: die Ausfahrbetätigungen der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) in allen Schaltmechanismen (24) vor der Ausführung der Zylinderunterscheidung zu starten, wenn die Schaltmechanismen (24) während des Motorstartes betätigt werden; und den Motor (34) anzutreiben, nachdem die ausgefahrenen Stifte (20, 22, 60, 62, 64) aus allen Schaltmechanismen (24) auf den Nockenträgern (12, 50) aufgesetzt sind.
Verbrennungsmotorsystem gemäß Anspruch 3, wobei die Steuervorrichtung (40) auch konfiguriert ist, die Ausfahrbetätigungen der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) in allen Schaltmechanismen (24) zum selben Zeitpunkt zu starten.
Verbrennungsmotorsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (40) auch konfiguriert ist: die Ausfahrbetätigungen der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) für jede Mechanismusgruppe sequenziell zu starten, die durch das Aufteilen der Schaltmechanismen (24) in zumindest zwei Mechanismusgruppen erhalten werden; und die Verbrennung in allen Zylindern oder Zylindergruppen zuzulassen, wenn die Einziehbetätigungen von zumindest einem der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) abgeschlossen ist, der von einem Schaltmechanismus ausgefahren wurde, der zu einer Mechanismusgruppe gehört, die von den Mechanismusgruppen als letzte die Ausfahrbetätigung ausführt.
Verbrennungsmotorsystem gemäß Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung (40) auch konfiguriert ist, die Ausfahrbetätigungen der Stifte (20, 22, 60, 62, 64), die zu einer zweiten Mechanismusgruppe gehören, zu starten, nachdem die Ausfahrbetätigungen der Stifte (20, 22, 60, 62, 64) abgeschlossen sind, die zu einer ersten Mechanismusgruppe gehören.