DE102018107652A1 - Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Eine Steuervorrichtung (40) ist konfiguriert, die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu zu veranlassen, eine zweite Nockenschaltbetätigung zur Schaltung des Profils der Ventilbetätigungsnocke (14, 16) für einen und/oder mehrere normale Zylinder durchzuführen, die einer und/oder mehrere Zylinder sind, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist, wenn die Profile aller Ventilbetätigungsnocken (14, 16) der Vielzahl an Zylindern nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die Steuervorrichtung (40) die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu veranlasst hat, eine erste Nockenschaltbetätigung zum Schalten des Profils der Ventilbetätigungsnocke (14, 16) jedes aus der Vielzahl an Zylindern von einem ersten Profil auf ein zweites Profil durchzuführen.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der eine Nockenschaltvorrichtung aufweist, die dazu geeignet ist, eine Nocke zu schalten, die ein Einlassventil oder ein Auslassventil betätigt, das eine Brennkammer öffnet und schließt.
  • Stand der Technik
  • JP 2013-151911 A offenbart beispielsweise einen Verbrennungsmotor, der eine variable Betriebswinkelvorrichtung aufweist, die einen Betriebswinkel eines Einlassventils veränderlich macht. Diese variable Betriebswinkelvorrichtung ist konfiguriert, zwischen einer kleinen Betriebswinkelnocke und einer großen Betriebswinkelnocke eine Nocke zum Öffnen und Schließen des Einlassventils zu schalten.
  • Zusätzlich zu JP 2013-151911 A sind JP 2015-034534 A und DE 102012006820 A1 Patentdokumente, welche im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung genannt werden können.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist ein Verbrennungsmotor bekannt, der eine Vielzahl an Zylindern aufweist und dazu geeignet ist, selektiv zwischen einer Vielzahl an Nockenprofilen ein Profil einer Ventilbetätigungsnocke zu schalten, die ein Ventil (Einlassventil oder Auslassventil) betätigt, das eine Brennkammer auf einer Zylinderbasis oder einer Zylindergruppenbasis öffnet und schließt. Wenn in dieser Art Verbrennungsmotor das Schalten der Profile bei einem Teil der Zylinder oder einem Teil der Zylindergruppen scheitert, werden die Profile der Ventilbetätigungsnocken zwischen den Zylindern oder zwischen den Zylindergruppen verschieden. Als Folge besteht die Sorge, dass sich die Fahrbarkeit oder das Abgasemissionsverhalten des Verbrennungsmotors verschlechtern können.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der Behebung des oben beschriebenen Problems gemacht und es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorzusehen, die, wenn eine Nockenschaltbetätigung durchgeführt wird, die die Profile der Ventilbetätigungsnocken einer Vielzahl an Zylindern schaltet, die Wahrscheinlichkeit verringern kann, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken zwischen den Zylindern oder zwischen den Zylindergruppen verschieden werden, selbst wenn das Schalten der Profile bei einem Teil der Zylinder oder bei einem Teil der Zylindergruppen scheitert.
  • Eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Offenbarung ist konfiguriert, einen Verbrennungsmotor zu steuern, der aufweist: eine Vielzahl an Zylindern; eine Vielzahl an Nocken, die für jeden aus der Vielzahl an Zylindern angeordnet ist und Profile hat, die verschieden voneinander sind; und eine Nockenschaltvorrichtung, die konfiguriert ist, zwischen den Profilen der Vielzahl an Nocken ein Profil einer Ventilbetätigungsnocke zu schalten, die eine Nocke ist, die ein Ventil betätigt, das eine Brennkammer in jedem aus der Vielzahl an Zylindern auf einer Zylinderbasis oder einer Zylindergruppenbasis öffnet und schließt. Wenn, obwohl die Steuervorrichtung die Nockenschaltvorrichtung dazu veranlasst hat, eine erste Nockenschaltbetätigung zum Schalten der Profile der Ventilbetätigungsnocken jedes aus der Vielzahl an Zylindern von einem ersten Profil auf ein zweites Profil durchzuführen, die Profile aller Ventilbetätigungsnocken der Vielzahl an Zylindern nicht mit einem zweiten Profil übereinstimmen, ist die Steuervorrichtung konfiguriert, die Nockenschaltvorrichtung dazu zu veranlassen, eine zweite Nockenschaltbetätigung zur Schaltung des Profils der Ventilbetätigungsnocke für einen und/oder mehrere normale Zylinder durchzuführen, die einer und/oder mehrere Zylinder sind, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist.
  • Wenn, obwohl die Steuervorrichtung die Nockenschaltvorrichtung dazu veranlasst hat, die erste Nockenschaltbetätigung durchzuführen, die Profile aller Ventilbetätigungsnocken der Vielzahl an Zylindern während einer Erhöhung der Motordrehzahl nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, kann die Steuervorrichtung dazu konfiguriert sein, zu bestimmen, ob ein zeitlicher Wiederholungsspielraum, welcher eine Summe aus einer Zeitspanne, die zur Wiederholung der ersten Nockenschaltbetätigung erforderlich ist, und einer Zeitspanne, die unter einer Bedingung, dass die Wiederholung gescheitert ist, zur Durchführung der zweiten Nockenschaltbetätigung erforderlich ist, reicht, bis die Motordrehzahl einen Schaltobergrenzwert der Motordrehzahlen erreicht, die geeignet sind, die Profile der Ventilbetätigungsnocken zu schalten; und, wenn der zeitliche Wiederholungsspielraum reicht, kann die Steuervorrichtung dazu konfiguriert sein, die Nockenschaltvorrichtung dazu zu veranlassen, die erste Nockenschaltbetätigung zu wiederholen, und, wenn der zeitliche Wiederholungsspielraum nicht reicht, die Nockenschaltvorrichtung dazu zu veranlassen, die zweite Nockenschaltbetätigung durchzuführen.
  • Der Schaltobergrenzwert der Motordrehzahl kann kleiner sein, wenn eine Temperatur eines Öls, das die Vielzahl an Nocken schmiert, die in jedem der Vielzahl an Zylindern angeordnet sind, geringer ist.
  • Wenn, obwohl die Steuervorrichtung die Nockenschaltvorrichtung dazu veranlasst hat, die erste Nockenschaltbetätigung durchzuführen, die Anzahl der Male, bei denen die Profile aller Ventilbetätigungsnocken der Vielzahl an Zylindern nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, eine bestimmte Anzahl an Malen übersteigt, kann die Steuervorrichtung konfiguriert sein, eine Fehlfunktionsanzeigenvorrichtung zu aktivieren, um einen Fahrer eines Fahrzeugs, an dem der Verbrennungsmotor montiert ist, über eine Fehlfunktion bezüglich der Nockenschaltvorrichtung zu benachrichtigen.
  • Die Nockenschaltvorrichtung kann eine Nockennut, die an der Außenumfangsfläche der Nockenwelle vorgesehen ist, und einen Stellantrieb aufweisen, der mit einem Eingriffsstift ausgestattet ist, der in die Nockennut eingreifen kann, und der dazu geeignet ist, den Eingriffsstift in Richtung der Nockenwelle auszufahren. Die Nockenschaltvorrichtung kann so konfiguriert sein, dass, wenn der Eingriffsstift in die Nockennut eingreift, die Ventilbetätigungsnocke im Zusammenhang mit einer Drehung der Nockenwelle zwischen der Vielzahl an Nocken geschaltet wird.
  • Wenn gemäß der Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Offenbarung die Profile aller Ventilbetätigungsnocken der Vielzahl an Zylindern nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde, wird die zweite Nockenschaltbetätigung durchgeführt. Es ist vorstellbar, dass, wenn das Schalten der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das zweite Nockenprofil durch die erste Nockenschaltbetätigung für einen oder mehrere Zylinder wiederholt wird, bei denen ein Scheitern des Schaltens auf das zweite Profil aufgetreten ist, das Schalten auf das zweite Profil wegen der Wirkung einer Fehlfunktion wieder scheitern kann, die das oben erwähnte Scheitern verursacht. Somit kann gesagt werden, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die zweite Nockenschaltbetätigung für die Rückführung der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das erste Profil bei einem oder mehreren Zylindern gelingt, bei denen das Schalten auf das zweite Profil durch die erste Nockenschaltbetätigung normal durchgeführt werden kann, höher ist als die Wahrscheinlichkeit, dass die erste Nockenschaltbetätigung zur Wiederholung des Schaltens der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das zweite Profil bei einem oder mehreren Zylindern gelingt, bei denen das Schalten auf das zweite Profil durch die erste Nockenschaltbetätigung gescheitert ist. Daher kann gemäß der Steuervorrichtung der vorliegenden Offenbarung die Wahrscheinlichkeit, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken zwischen den Zylindern oder zwischen den Zylindergruppen verschieden werden, verringert werden, selbst wenn das Schalten der Profile bei einem Teil der Zylinder oder einem Teil der Zylindergruppen gescheitert ist, wenn die Nockenschaltbetätigung für das Schalten der Profile der Ventilbetätigungsnocken der Vielzahl an Zylindern durchgeführt wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Hauptteils eines Ventilmechanismus eines Verbrennungsmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • 2A und 2B sind Ansichten zur Beschreibung einer konkreten Konfiguration einer Nockennut, die in 1 gezeigt ist;
    • 3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anordnung der Nockennuten der individuellen Zylinder und die Ventilhubkurven der individuellen Zylinder darstellt;
    • 4 ist ein Diagramm, das schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Stellantriebs beschreibt, der in 1 gezeigt ist;
    • 5 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels einer Nockenschaltbetätigung durch eine Nockenschaltvorrichtung;
    • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf bezüglich der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf bezüglich der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • 8 ist ein Graph, der ein Einstellungsbeispiel eines Schaltobergrenzwertes Neth der Motordrehzahl Ne auf Grundlage der Temperatur eines Öls darstellt; und
    • 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf bezüglich der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Im Folgenden sind die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Allerdings muss beachtet werden, dass selbst wenn die Anzahl, Menge, Betrag, Bereich oder andere numerische Attribute eines Elements in der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen erwähnt werden, die vorliegende Offenbarung nicht auf die erwähnten numerischen Attribute begrenzt ist, solange es nicht explizit anderweitig beschrieben ist, oder solange die vorliegende Erfindung nicht theoretisch durch die numerischen Attribute explizit spezifiziert ist. Des Weiteren sind Strukturen oder Schritte oder dergleichen, die in Verbindung mit den folgenden Ausführungsformen beschrieben sind, nicht notwendigerweise grundlegend für die vorliegende Offenbarung, solange es nicht explizit anderweitig gezeigt ist, oder solange die vorliegende Offenbarung nicht theoretisch durch die Strukturen, Schritte oder dergleichen explizit spezifiziert ist
  • Erste Ausführungsform
  • Zuerst wird eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 1 bis 6 beschrieben.
  • Konfiguration des Systems gemäß der ersten Ausführungsform
  • Ein Verbrennungsmotor 1, den ein System gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufweist, ist in einem Fahrzeug montiert und wird als dessen Leistungsquelle verwendet. Der Verbrennungsmotor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise ein Viertakt-Reihen-Vierzylindermotor. Die Zündreihenfolge des Verbrennungsmotors 1 ist beispielsweise von einem ersten Zylinder #1 zu einem dritten Zylinder #3, zu einem vierten Zylinder #4 und zu einem zweiten Zylinder #2.
  • 1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Hauptteils eines Ventilmechanismus des Verbrennungsmotors 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Im Verbrennungsmotor 1 der vorliegenden Ausführungsform sind beispielsweise zwei Einlassventile (nicht dargestellt in der Zeichnung) für jeden Zylinder vorgesehen. Darüber hinaus ist der Verbrennungsmotor 1 mit einer variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 10 zur Betätigung dieser zwei Einlassventile vorgesehen. Zusätzlich ist die unten beschriebene variable Ventilbetätigungsvorrichtung 10 auf ein Ventil anwendbar, das eine Brennkammer öffnet und schließt, und somit kann es dazu verwendet werden, ein Auslassventil anstelle eines Einlassventils zu betätigen.
  • Nockenwelle
  • Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 10 ist mit einer Nockenwelle 12 zur Betätigung des Einlassventils für jeden Zylinder ausgestattet. Die Nockenwelle 12 ist über einen Steuerriemen und eine Steuerkette (oder einen Steuergürtel), die nicht dargestellt sind, mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt in der Zeichnung) verbunden und wird durch das Drehmoment der Kurbelwelle angetrieben, um sich mit der halben Geschwindigkeit der Kurbelwelle zu drehen.
  • Einlassnocke
  • Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 10 ist mit einer Vielzahl an (beispielsweise zwei) Einlassnocken 14 und 16 ausgestattet, deren Profile sich voneinander unterscheiden und die für die jeweiligen Einlassventile in jedem Zylinder vorgesehen sind. Die Einlassnocken 14 und 16 sind auf eine später beschriebene Art an der Nockenwelle 12 angebracht. Das Profil der Einlassnocke 14 wird so eingestellt, dass die Einlassnocke 14 als eine „kleine Nocke“ dient, um eine Hubgröße und einen Arbeitswinkel, als die Hubgröße und den Arbeitswinkel (d.h. die Kurbelwinkelbreite, bei der das Einlassventil offen ist) des Einlassventils, zu erhalten, die relativ kleiner sind. Das Profil der übrigen Einlassnocke 16 wird so eingestellt, dass die Einlassnocke 16 als eine „große Nocke“ dient, um eine Hubgröße und einen Arbeitswinkel zu erhalten, die relativ größer sind als die Hubgröße und der Arbeitswinkel, die durch die Einlassnocke 14 erhalten werden. Es ist zu beachten, dass es sein kann, dass eines der Profile der Vielzahl an Einlassnocken nur einen Grundkreisbereich hat, in dem der Abstand zur Achse der Nockenwelle 12 konstant ist. Das heißt, dass eine der Einlassnocken auch als eine Nullhubnocke eingestellt werden kann, die keine Druckkraft an das Einlassventil gibt.
  • Ein Kipphebel 18 zur Übertragung einer Druckkraft von der Einlassnocke 14 oder 16 an das Einlassventil ist für jedes Einlassventil vorgesehen. 1 zeigt einen Betriebszustand, in dem die Einlassventile durch die Einlassnocken (kleine Nocken) 14 betätigt werden. Somit ist in diesem Betriebszustand jede Einlassnocke 14 in Verbindung mit dem entsprechenden Kipphebel 18 (genauer gesagt, einer Rolle des Kipphebels 18).
  • Nockenschaltvorrichtung
  • Die variable Ventilbetätigungsvorrichtung 10 ist des Weiteren mit einer Nockenschaltvorrichtung 20 ausgestattet. Die Nockenschaltvorrichtung 20 führt eine Nockenschaltbetätigung aus, durch die ein Profil einer „Ventilbetätigungsnocke“, die die Nocke ist, die das Einlassventil (in anderen Worten, die Nocke, die mit dem Einlassventil mechanisch verbunden ist) betätigt, zwischen den Profilen der Einlassnocken 14 und 16 geschaltet wird. Die Nockenschaltvorrichtung 20 ist mit einem Nockenträger 22 und einem Stellantrieb 24 für jeden Zylinder ausgestattet.
  • Der Nockenträger 22 wird durch die Nockenwelle 12 auf eine Weise gestützt, dass der Nockenträger 22 in die Axialrichtung der Nockenwelle 12 verschiebbar ist und dass die Bewegung des Nockenträgers 22 in die Rotationsrichtung der Nockenwelle 12 eingeschränkt ist. Wie es in 1 gezeigt ist, sind zwei Paar Nockenträger 14 und 16 zur Betätigung zweier Einlassventile im selben Zylinder am Nockenträger 22 gebildet. Außerdem sind die Einlassnocken 14 und 16 jedes Paars nebeneinander angeordnet. Darüber hinaus ist eine Nockennut 26 an der Außenumfangsfläche jedes Nockenträgers 22 gebildet, was einem Teil der Außenumfangsfläche der Nockenwelle 12 entspricht.
  • Nockennut
  • 2A und 2B sind Ansichten zur Beschreibung einer konkreten Konfiguration der Nockennut 26, die in 1 gezeigt ist. Genauer gesagt ist 2A eine Ansicht, die durch das Ausbreiten der Nockennut 26, die in der Außenumfangsfläche des Nockenträgers 22 gebildet ist, in einer Ebene erhalten wird. Die Nockennut 26 ist als ein Paar Nockennuten 26a und 26b entsprechend einem Paar Eingriffsstiften 28a und 28b vorgesehen, was später im Detail beschrieben wird. Da die Bewegung des Eingriffsstiftes 28 mit Bezug auf die Nockennut 26 auf der Drehung der Nockenwelle 12 basiert, ist zu beachten, dass die Bewegungsrichtung eine Richtung entgegengesetzt zur Rotationsrichtung der Nockenwelle 12 ist, wie es in 2A gezeigt ist.
  • Jedes Paar Nockennuten 26a und 26b ist gebildet, um sich in die Umfangsrichtung der Nockenwelle 12 zu erstrecken, und der Verlauf der Nockennuten 26a und 26b verbindet sich miteinander, wie es in 2A gezeigt ist. Genauer gesagt sind die Nockennuten 26a und 26b jeweils entsprechend der Eingriffsstifte 28a und 28b vorgesehen und weisen jeweils einen „Einführbereich“ und einen „Schaltbereich“ auf.
  • Jeder Einführbereich ist gebildet, um sich in eine „Senkrechtrichtung“ zu erstrecken, die senkrecht zur Axialrichtung der Nockenwelle 12 ist und so ist, dass einer der Eingriffsstifte 28a und 28b darin eingeführt wird. Der Schaltbereich ist gebildet, um mit einem Ende des Einführbereichs an einer Position an der Rückseite mit Bezug auf den Einführbereich in der Rotationsrichtung der Nockenwelle 12 durchgehend zu sein und sich in eine Richtung zu erstrecken, die mit Bezug auf den Senkrechtbereich geneigt ist. Der Schaltbereich ist vorgesehen, um in einen Bereich (z.B. einen Grundkreisbereich) zu fallen, in dem keine der Einlassnocken 14 und 16, die am Nockenträger 22 vorgesehen sind, an dem die Nockennut 26 gebildet ist, die diesen Schaltbereich hat, das jeweilige Einlassventil hebt. Der Schaltbereich der Nockennut 26a und der Schaltbereich der Nockennut 26b sind mit Bezug auf die Axialrichtung der Nockenwelle 26 entgegengesetzt zueinander geneigt. Darüber hinaus entspricht ein gemeinsamer Abschnitt der Nockennuten 26a und 26b, in dem deren Verlauf verbunden ist, einer „Austrittsrichtung“, in die der Eingriffsstift 28 aus der Nockennut 26 austritt.
  • In 2A ist ein Bewegungsverlauf R des Eingriffsstifts 28 in Zusammenhang mit der Drehung der Nockenwelle 12 gezeigt. 2B ist eine Längsschnittansicht der Nockennut 26a, die durch das Schneiden des Nockenträgers 22 entlang einer Linie A-A in 2A erhalten wird (das heißt, entlang des Bewegungsverlaufs R des Eingriffsstiftes 28). Außerdem ähnelt dem die Längsschnittansicht der Nockennut 26b. Wie es in 2B gezeigt ist, sind beispielsweise die Nutentiefen des Einführbereichs und des Schaltbereichs konstant. Andererseits ist die Nutentiefe des Austrittbereichs nicht konstant und wird schrittweise kleiner, wenn die Position der Nut einem Ende des Austrittbereichs in die Rotationsrichtung der Nockenwelle 12 an der Rückseite näher kommt.
  • Es ist zu beachten, dass im Beispiel, das in 2A und 2B gezeigt ist, jede Nockennut 26a einen „geneigten Bereich“ aufweist, in dem sich die Nutentiefe schrittweise ändert. Der geneigte Bereich liegt mit Bezug auf den Einführbereich in die Rotationsrichtung der Nockenwelle 12 an der Vorderseite. Allerdings kann es sein, dass diese Art geneigter Abschnitt nicht immer an der Nockennut gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist, und das Ende des Einführbereiches an der dem Schaltbereich entgegengesetzten Seite kann mit der Außenumfangsfläche des Nockenträgers stufenförmig durchgehend ist.
  • 3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Anordnung der Nockennuten der individuellen Zylinder und die Ventilhubkurven der individuellen Zylinder darstellt. Es ist zu beachten, dass die Nockennuten 26a des Nockennutenpaars 26a und 26b in einer repräsentativen Weise dargestellt sind.
  • Gemäß des Verbrennungsmotors 1, der beispielsweise ein Reihen-Vierzylindermotor ist, wie es in 3 gezeigt ist, sind die Nockennuten 26 der individuellen Zylinder mit einer Phasendifferenz von 180 Grad im Kurbelwinkel (d.h. 90 Grad im Nockenwinkel) zwischen den nebeneinanderliegenden Zylindern gemäß der oben beschriebenen Zündreihenfolge gebildet. Der Schaltbereich jedes Zylinders ist vorgesehen, um in den Grundkreisbereich des Einlassventils in jedem Zylinder zu fallen. Des Weiteren stellt die Nockennut 26a, die durch die gestrichelte Linie in 3 dargestellt ist, eine Phase (d.h. eine Kurbelwinkelposition) der Nockennut 26a entsprechend des Verbrennungszyklus dar, der dem Verbrennungszyklus am Nächsten ist, der der Phase der Nockennut 26a entspricht, die durch die durchgehende Linie dargestellt ist, indem der zweite Zylinder #2 als Beispiel genommen wird. Auf diese Weise durchläuft der Einführbereich des Eingriffsstiftes 28 mit Bezug auf dieselbe Nockennut 26a jeden einzelnen Verbrennungszyklus.
  • Stellantrieb
  • Der Stellantrieb 24 ist an einer Position, die der Nockennut 26 entgegengesetzt ist, an einem Stationärelement 27 befestigt, zum Beispiel einem Zylinderkopf. Der Stellantrieb 24 ist mit den Eingriffsstiften 28a und 28b ausgestattet, die dazu geeignet sind, jeweils in die Nockennuten 26a und 26b einzugreifen. Der Stellantrieb 24 ist derart konfiguriert, dass er geeignet ist, einen der Eingriffsstifte 28a und 28b in Richtung der Nockenwelle 12 (genauer gesagt in Richtung der Nockennut 26) selektiv auszufahren.
  • Es ist zu beachten, dass als Voraussetzung für die Nockenschaltbetätigung die folgende Positionsbeziehung unter dem Paar Einlassnocken 14 und 16, dem Paar Nockennuten 26a und 26b und dem Paar Eingriffsstifte 28a und 28b gilt, wie es in 1 gezeigt ist. Das heißt, dass ein Abstand zwischen einer Nutmittellinie des Einführbereichs der Nockennut 26a und einer Nutmittellinie des (gemeinsamen) Austrittbereichs der Nockennuten 26a und 26b ein Abstand D1 ist und einem Abstand zwischen einer Nutmittellinie des Einführbereichs der Nockennut 26b und einer Nutmittellinie des Austrittbereichs gleicht. Darüber hinaus ist dieser Abstand D1 derselbe wie jeder Abstand D2 zwischen den Mittellinien des Einlassnockenpaars 14 und 16 und jeder Abstand D3 zwischen den Mittellinien des Eingriffsstiftpaars 28a und 28b.
  • 4 ist ein Diagramm, das schematisch ein Konfigurationsbeispiel des Stellantriebs 24 beschreibt, der in 1 dargestellt ist. Der Stellantrieb 24 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise eine elektromagnetische Spule. Wie es in 4 gezeigt ist, ist der Stellantrieb 24 mit einem Elektromagneten (einem Paar Elektromagneten 30a und 30b) für das Paar Eingriffsstifte 28a und 28b ausgestattet. Der Eingriffsstift 28 ist in den Stellantrieb 24 eingebaut. Der Eingriffsstift 28 hat einen plattenartigen Abschnitt 29, der an einem Ende des Eingriffsstiftes 28 an der dem Elektromagneten 30 entgegengesetzten Seite liegt und der aus einem magnetischen Material gebildet ist. Die Erregungssteuerung des Stellantriebs 24 (des Elektromagneten 30) wird auf Grundlage eines Befehls von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) durchgeführt, die später beschrieben wird. Der Stellantrieb 24 ist so konfiguriert, dass, wenn die Erregung des Elektromagneten 30 durchgeführt wird, der Eingriffsstift 28 gegen den Elektromagneten 30 reagiert und in Richtung der Nockenwelle 12 (des Nockenträgers 22) ausgefahren wird. Somit kann durch die Erregung des Stellantriebs 24, die zu einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt wird, der Eingriffsstift 28 in die Nockennut 26 eingreifen.
  • Wenn der Eingriffsstift 28, der im Eingriff mit der Nockennut 26 steht, als Folge einer Drehung der Nockenwelle 12 in den Austrittbereich eintritt, wird der Eingriffsstift 28 entfernt, um durch die Wirkung der Bodenfläche, in der die Nutentiefe schrittweise kleiner wird, auf die Seite des Elektromagneten 30 zurückgedrückt zu werden. Wenn der Eingriffsstift 28 auf diese Weise zurückgedrückt wird, wird am Elektromagneten 30 eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt. Wenn diese induzierte elektromotorische Kraft detektiert wird, wird die Erregung des Stellantriebs 24 (des Elektromagneten 30) gestoppt. Als Folge wird der Eingriffsstift 28 vom Elektromagneten 30 angezogen und der Austritt des Eingriffsstiftes 28 aus der Nockennut 26 ist abgeschlossen.
  • Steuersystem
  • Das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist mit der ECU 40 als einer Steuervorrichtung versehen. Verschiedene Sensoren, die im Verbrennungsmotor 1 und dem Fahrzeug eingebaut sind, an dem der Verbrennungsmotor 1 montiert ist, und verschiedene Stellantriebe zur Steuerung des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 sind elektrisch mit der ECU 40 verbunden.
  • Die oben beschriebenen verschiedenen Sensoren weisen einen Kurbelwinkelsensor 42, einen Öltemperatursensor 44, einen Luftströmungssensor 46, einen Beschleunigungspositionssensor 48, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 und einen Verlagerungspositionssensor 52 auf. Der Kurbelwinkelsensor 42 gibt ein Signal in Erwiderung auf den Kurbelwinkel aus. Die ECU 40 kann eine Motordrehzahl Ne durch Verwendung des Kurbelwinkelsensors 42 erhalten. Der Öltemperatursensor 44 gibt ein Signal in Erwiderung auf die Temperatur des Öls aus, das jeden Teil des Verbrennungsmotors (was jeden Teil der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 10 (wie beispielsweise die Kurbelwelle 12) umfasst) schmiert. Der Luftströmungssensor 46 gibt ein Signal in Erwiderung auf die Strömungsrate der Luft aus, die in den Verbrennungsmotor 1 gesaugt wird. Der Beschleunigungspositionssensor 48 gibt ein Signal in Erwiderung auf eine Position eines Gaspedals des Fahrzeugs aus, in dem der Verbrennungsmotor 1 montiert ist. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 50 gibt ein Signal in Erwiderung auf die Geschwindigkeit des Fahrzeugs aus. Der Verlagerungspositionssensor 52 gibt ein Signal in Erwiderung auf eine Gangposition eines Getriebes des Fahrzeugs aus.
  • Darüber hinaus weisen die oben beschriebenen Stellantriebe Kraftstoffeinspritzventile 54 und eine Zündvorrichtung 56, sowie die Stellantriebe 24 auf. Des Weiteren ist eine Fehlfunktionsanzeigelampe (MIL) 58 am Fahrzeug montiert, um den Fahrer über eine Fehlfunktion bezüglich der Nockenschaltvorrichtung 20 zu benachrichtigen. Die MIL 58 ist elektrisch mit der ECU 40 verbunden.
  • Die ECU 40 weist einen Prozessor, einen Speicher und ein Eingabe-/Ausgabe-Interface auf. Das Eingabe-/Ausgabe-Interface erhält von den oben beschriebenen verschiedenen Sensoren Sensorsignale und gibt auch Aktivierungssignale an die oben beschriebenen verschiedenen Stellantriebe aus. Im Speicher sind verschiedene Steuerprogramme und Kennfelder zur Steuerung der verschiedenen Stellantriebe gespeichert. Der Prozessor liest ein Steuerprogramm aus dem Speicher aus und führt das Steuerprogramm aus. Als Folge wird die Funktion der „Steuervorrichtung“ gemäß der vorliegenden Ausführungsform erreicht.
  • Nockenschaltbetätigung
  • Als Nächstes wird die Nockenschaltbetätigung mit der Nockenschaltvorrichtung 20 mit Bezug auf 5 beschrieben. Welche der Einlassnocken (kleine Nocke) 14 und (große Nocke) 16 als die Nocke verwendet wird, die das Einlassventil betätigt, wird beispielsweise in Zusammenhang mit der Motorbetriebsbedingung (hauptsächlich die Motorlast und die Motordrehzahl) und der Größenordnung der Änderungsrate eines durch den Fahrer geforderten Drehmoments bestimmt.
  • Nockenschaltbetätigung von der kleinen Nocke zur großen Nocke
  • 5 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Beispiels der Nockenschaltbetätigung durch die Nockenschaltvorrichtung 20. Genauer gesagt entspricht das in 5 gezeigte Beispiel der Nockenschaltbetätigung, die so durchgeführt wird, dass die Nocke, die das Ventil betätigt, von der Einlassnocke (kleine Nocke) 14 auf die Einlassnocke (große Nocke) 16 geschaltet wird. In 5 sind der Nockenträger 22 und der Stellantrieb 24 in jedem Nockenwinkel A bis D dargestellt. Es ist zu beachten, dass sich in 5 die Nockennut 26 von der Oberseite in Richtung der Unterseite in 5 in Zusammenhang mit der Drehung der Nockenwelle 12 bewegt.
  • Beim Nockenwinkel A in 5 befindet sich der Nockenträger 22 derart an der Nockenwelle 12, dass der Einführbereich der Nockennut 26b dem Eingriffsstift 28b entgegengesetzt ist. Bei diesem Nockenwinkel A wird die Erregung der Elektromagneten 30a und 30b des Stellantriebs 24 nicht durchgeführt. Außerdem steht beim Nockenwinkel A jeder Kipphebel 18 mit der Einlassnocke 14 in Verbindung.
  • Der Nockenwinkel B in 5 entspricht einem Nockenwinkel, der erhalten wird, wenn die Nockenwelle 12 um 90 Grad vom Nockenwinkel A aus gedreht wird. Als Folge dessen, dass der Eingriffsstift 28b in Erwiderung auf die Ausführung der Erregung des Stellantriebs 24 (des Elektromagneten 30b) in Richtung der Nockenwelle 12 (des Nockenträgers 22) ausgefahren ist, greift der Eingriffsstift 28b im Einführbereich in die Nockennut 26b ein. Wie es in 5 gezeigt ist, greift der Eingriffsstift 28b beim Nockenwinkel B im Einführbereich in die Nockennut 26b ein.
  • Der Nockenwinkel C in 5 entspricht einem Nockenwinkel, der erhalten wird, wenn die Nockenwelle 12 um weitere 90 Grad vom Nockenwinkel B aus gedreht wird. Der Eingriffsstift 28b tritt als Folge der Rotation der Nockenwelle 12 über den Einführbereich in den Schaltbereich ein. Wie es in 5 gezeigt ist, steht der Eingriffsstift 28b im Schaltbereich im Eingriff mit der Nockennut 26b. Wenn sich der Eingriffsstift derart im Schaltbereich befindet, verschiebt sich der Nockenträger 22 als Folge auf die Drehung der Nockenwelle 12 von der Position, die dem Nockenwinkel B entspricht, zur linken Seite in 5, was durch den Vergleich des Nockenwinkels B mit dem Nockenwinkel C in 5 ersichtlich ist.
  • Der Nockenwinkel D in 5 entspricht einem Nockenwinkel, der erhalten wird, wenn die Nockenwelle 12 um weitere 90 Grad vom Nockenwinkel C aus gedreht wird. Der Eingriffsstift 28b tritt nach dem Passieren des Schaltbereiches in den Austrittbereich ein. Wenn der Eingriffsstift 28b in den Austrittbereich eintritt, wird der Eingriffsstift 28b durch die Wirkung der Bodenfläche des Austrittbereiches auf die Seite des Elektromagneten 30b zurückgedrückt, wie es oben beschrieben ist. Wenn der Eingriffsstift 28b zurückgedrückt wird, detektiert die ECU 40 die induzierte elektromotorische Kraft des Elektromagneten 30b, um die Erregung des Elektromagneten 30b zu stoppen. Als Folge wird der Eingriffsstift 28b vom Elektromagneten 30b angezogen und der Austritt des Eingriffsstiftes 28b aus der Nockennut 26b ist abgeschlossen. In 5 sind der Nockenträger 22 und der Stellantrieb 24 im Nockenwinkel D gezeigt, bei dem der Austritt des Eingriffsstiftes 28b aus der Nockennut 26b abgeschlossen ist.
  • Darüber hinaus ist beim Nockenwinkel D in 5 auch die Verschiebebetätigung des Nockenträgers 22 zur linken Seite in 5 abgeschlossen. Somit ist die Nockenschaltbetätigung abgeschlossen, durch die die Nocke, die eine Druckkraft auf den Kipphebel 18 ausübt, von der Einlassnocke (kleine Nocke) 14 auf die Einlassnocke (große Nocke) 16 geschaltet wird. Gemäß dieser Art der Nockenschaltbetätigung kann das Schalten der Nocke durchgeführt werden, während sich die Nockenwelle 12 um eine Umdrehung dreht (das heißt während eines Verbrennungszyklus).
  • Wenn die Nockenschaltbetätigung von der Einlassnocke (kleine Nocke) 14 auf die Einlassnocke (große Nocke) 16 abgeschlossen ist, ist der übrige Eingriffsstift 28a zusätzlich dazu dem Einführbereich der übrigen Nockennut 26a entgegengesetzt, was aus der Darstellung bezüglich dem Nockenwinkel D in 5 gesehen werden kann.
  • Nockenschaltbetätigung von der kleinen Nocke auf die große Nocke
  • Da die Nockenschaltbetätigung von der Einlassnocke (große Nocke) 16 auf die Einlassnocke (kleine Nocke) 14 ähnlich der oben beschriebenen Nockenschaltbetätigung von der Einlassnocke (kleine Nocke) 14 auf die Einlassnocke (große Nocke) 16 ist, wird hier die Beschreibung dafür schematisch gemacht, wie folgt.
  • Das heißt, dass die Nockenschaltbetätigung von der Einlassnocke (große Nocke) 16 auf die Einlassnocke (kleine Nocke) 14 durchgeführt wird, wenn der Nockenträger 22 an einer Position liegt, die ähnlich der Darstellung entsprechend dem Nockenwinkel D in 5 ist. Zuerst wird die Erregung des Stellantriebs 24 (des Elektromagneten 30a) so durchgeführt, dass der Eingriffsstift 28a in den Einführbereich der Nockennut 26a eingeführt wird. Danach verschiebt sich der Nockenträger 22 als Folge auf die Drehung der Nockenwelle 12 auf die rechte Seite in 5, während der Eingriffsstift 28a den Schaltbereich passiert. Dann, wenn der Eingriffsstift 28a den Schaltbereich passiert hat, ist die Verschiebebetätigung des Nockenträgers 22 abgeschlossen und die Nocke, die auf den Kipphebel 18 eine Druckkraft ausübt, wird von der Einlassnocke (große Nocke) 16 auf die Einlassnocke (kleine Nocke) 14 geschaltet. Darüber hinaus wird der Austritt des Eingriffsstiftes 28a aus der Nockennut 26a durchgeführt. Es ist zu beachten, dass, wenn die Nockenschaltbetätigung auf diese Weise abgeschlossen wird, die Position des Nockenträgers 22 zu der Position rückgeführt wird, an der der Eingriffsstift 28b dem Einführbereich der Nockennut 26b entgegengesetzt ist, wie bei der Darstellung bezüglich des Nockenwinkels A in 5.
  • Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
  • Problem bei der Durchführung der Nockenschaltbetätigung für jeden Zylinder
  • Wenn eine Nockenschaltanfrage erteilt wird, die die individuellen Ventilantriebsnocken jedes Zylinders zwischen der Einlassnocke (kleine Nocke)14 und der Einlassnocke (große Nocke) 16 schaltet, wird die Nockenschaltvorrichtung von einem Zylinder durchgeführt, bei dem ein Zeitpunkt zuerst eintritt, bei dem die Ausfahrbetätigung des Eingriffsstiftes 28 in Richtung des Einführbereiches durchgeführt werden kann. Genauer gesagt tritt gemäß des Vielzylinder-Verbrennungsmotors 1, der eine Vielzahl an (zum Beispiel vier) Zylindern aufweist, der Zeitpunkt, an dem die Ausfahrbetätigung des Eingriffsstiftes 28 in jedem Zylinder durchgeführt werden kann, kontinuierlich für jedes vorbestimmte Intervall (wie zum Beispiel 180 Grad CA) gemäß der Zündreihenfolge ein, die in 3 gezeigt ist. Durch die Steuerung der Nockenschaltvorrichtung 20 auf diese Weise, dass die Ausfahrbetätigung des Eingriffsstiftes 28 in jedem Zylinder gemäß der Zündreihenfolge durchgeführt wird, können die Profile der Ventilbetätigungsnocken in jedem Zylinder in Zusammenhang mit der Drehung der Nockenwelle 12 sequentiell innerhalb eines Verbrennungszyklus geschaltet werden.
  • Wenn bei der Durchführung der oben beschriebenen Nockenschaltbetätigung das Schalten der Profile in zumindest einem Zylinder, beispielsweise wegen einer Verzögerung des Ausfahrens des Eingriffsstiftes 28, scheitert, werden die Profile der Ventilbetätigungsnocken zwischen den Zylindern verschieden. Da die Ventilbetätigungscharakteristik des Einlassventils zwischen den Zylindern verschieden wird, besteht folglich die Sorge, dass sich die Fahrbarkeit oder das Abgasemissionsverhalten des Verbrennungsmotors 1 verschlechtern kann.
  • Im Folgenden wird eine ergänzende Beschreibung für die Gründe gegeben, warum die Nockenschaltbetätigung scheitert. Die Nockenschaltvorrichtung 20 ist grundsätzlich so konfiguriert, dass das Scheitern der Nockenschaltbetätigung nicht auftritt. Um genauer zu sein, werden die verschiedenen Spezifikationen, wie beispielsweise die Form jedes Teil der Nockenschaltvorrichtung 20, inklusive der Nockennut 26, dem Startzeitpunkt der Ausfahrbetätigung des Eingriffsstiftes 28 und dem Wert des elektrischen Stroms, der an den Stellantrieb 24 angelegt wird, in Berücksichtigung der Ursachen bezüglich der Ausführbarkeit der Nockenschaltbetätigung bestimmt, wie beispielsweise die Veränderung der Werte des elektrischen Stroms für den Stellantrieb 24, die Eigenschaften der Temperatur des Stellantriebs 24 und die Eigenschaften des Öls. Außerdem ist der Grund, warum die Eigenschaften des Öls mit der Ausführbarkeit der Nockenschaltbetätigung zusammenhängt, der, dass wenn die Viskosität des Öls aufgrund der geringeren Öltemperatur geringer ist, die Ausfahrbetätigung des Eingriffsstiftes 28 leicht durch das Öl eingeschränkt wird. Selbst wenn diese Art der Grundkonfiguration umfasst ist, gibt es allerdings die Möglichkeit, dass ein Scheitern der Nockenschaltbetätigung auftreten kann, wenn eine unerwünschte Fehlfunktion aufgetreten ist, wie beispielsweise eine starke Verringerung des elektrischen Stromwertes für den Stellantrieb 24 wegen irgendeiner Ursache, während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1, oder einem Auftreten der Alterung jedes Teils der Nockenschaltvorrichtung 20.
  • Überblick über die Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
  • Angesichts des oben beschriebenen Problems wird die folgende Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken zwischen den Zylindern verschieden werden, selbst wenn das Schalten der Profile bei einem Teil der Zylinder scheitert, wenn die Nockenschaltbetätigung durchgeführt wird, die selektiv die Profile der Ventilbetätigungsnocken einer Vielzahl an Zylindern (in der vorliegenden Ausführungsform alle Zylinder des Verbrennungsmotors 1) schaltet. Wenn eine Schaltanfrage gemacht wird, wird zur Vereinfachung der Beschreibung das Profil (das allen Zylindern gemein ist) der Ventilbetätigungsnocken, die vor dem Schalten verwendet werden, als „erstes Profil“ bezeichnet, und das Profil (das allen Zylindern gemein ist) der Ventilbetätigungsnocken, die nach dem Schalten verwendet werden, als „zweites Profil“ bezeichnet.
  • Genauer gesagt veranlasst die ECU 40 die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu, in der folgenden Ausführungsform eine Nockenschaltbetätigung für das Schalten der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das erste Profil (zur Vereinfachung als „zweite Nockenschaltbetätigung“ bezeichnet) durchzuführen, wenn die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die ECU 40 die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu veranlasst hat, eine Nockenschaltbetätigung zum Schalten der Profile jeder Ventilbetätigungsnocke aller Zylinder vom ersten Profil auf das zweite Profil durchzuführen (zur Vereinfachung als eine „erste Nockenschaltbetätigung“ bezeichnet). Diese zweite Nockenschaltbetätigung wird nicht nur für einen oder mehrere Zylinder durchgeführt, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist (als „ein oder mehrere normale Zylinder“ bezeichnet), sondern auch für alle Zylinder.
  • Prozess der ECU bezüglich der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf bezüglich der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung 20 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Es ist zu beachten, dass der vorliegende Prozessablauf bei einem vorbestimmten Steuerzyklus während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 wiederholt ausgeführt wird.
  • Im Ablauf, der in 6 gezeigt ist, bestimmt die ECU 40 zuerst, ob es eine Nockenschaltanfrage gibt oder nicht (Schritt S100). Ob eine Nockenschaltanfrage vorliegt oder nicht, wird beispielsweise auf der Grundlage bestimmt, ob es eine Änderung einer angefragten Einlassnocke (z.B. kleine Nocke 14 oder große Nocke 16) als Folge auf eine Änderung der Motorbetriebsbedingung (hauptsächlich Motorlast und Motordrehzahl) gibt oder nicht.
  • Wenn die ECU 40 in Schritt S100 bestimmt, dass keine Nockenschaltanfrage vorliegt, beendet sie den aktuellen Prozesszyklus des vorliegenden Ablaufs. Wenn die ECU 40 andererseits bestimmt, dass es eine Nockenschaltanfrage gibt, veranlasst sie die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu, die erste Nockenschaltbetätigung durchzuführen (das heißt eine Nockenschaltvorrichtung zur Schaltung des Profils jeder Ventilbetätigungsnocke aller Zylinder vom ersten Profil auf das zweite Profil) (Schritt S102). Es ist zu beachten, dass wenn beim Beispiel der Nockenschaltvorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die kleine Nocke 14 dem ersten Profil entspricht, das Profil der großen Nocke 16 dem zweiten Profil entspricht, und, wenn andererseits das Profil der großen Nocke 16 dem ersten Profil entspricht, entspricht das Profil der kleine Nocke 14 dem zweiten Profil.
  • Eine Erhöhung der Motordrehzahl Ne entspricht einem Beispiel der Änderung der Motorbetriebsbedingung, die eine Ursache für die Ausführung der Nockenschaltanfrage wird, die in S100 bestimmt wird. Somit entspricht dies (das heißt der Zeitpunkt der Beschleunigung), wenn sich die Motordrehzahl Ne erhöht, einem Beispiel für die Male der ersten Nockenschaltbetätigung, die durch den Prozess in Schritt S102 durchgeführt wird.
  • Als Nächstes bestimmt die ECU 40, ob die Schaltabschlusssignale aller Zylinder bestätigt werden können oder nicht (Schritt S104). Gemäß der Konfiguration der Nockenschaltvorrichtung 20, tritt, wie bereits beschrieben, der Eingriffsstift, der in die Nockennut 26 eingeführt wurde, in den Austrittsbereich ein, nachdem er den Schaltbereich passiert hat. Wenn der Eingriffsstift 28 darüber hinaus danach durch die Wirkung der Bodenfläche des Austrittsbereiches auf die Seite des Elektromagneten 30 zurückgedrückt wird (das heißt, wenn die Nockenschaltbetätigung normal abgeschlossen wurde), wird eine induzierte elektromotorische Kraft am Elektromagneten 30 erzeugt. Somit kann beispielsweise auf der Grundlage, ob die induzierte elektromotorische Kraft tatsächlich zu einem Zeitpunkt detektiert wird oder nicht, an dem diese Art der induzierten elektromotorischen Kraft erzeugt werden sollte (das heißt, ein Zeitpunkt, an dem der Eingriffsstift den Austrittsbereich passiert hat) bestimmt werden, ob die Nockenschaltbetätigung normal abgeschlossen wurde oder nicht. Daher entspricht ein Signal in Erwiderung auf diese Art der induzierten elektromotorischen Kraft einem Beispiel des oben beschriebenen Schaltabschlusssignals. Außerdem kann beispielsweise durch die Detektion des Vorliegens oder Fehlens der Verschiebung des Nockenträgers 22 (Einlassnocken 14 und 16) durch die Verwendung eines Abstandssensors auch bestimmt werden, ob die Nockenschaltbetätigung normal abgeschlossen wurde oder nicht.
  • Wenn die Schaltabschlusssignale aller Zylinder in Schritt S104 bestätigt werden können, das heißt, wenn beurteilt werden kann, dass als Folge auf die erste Nockenschaltbetätigung, die normal abgeschlossen wird, die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder mit dem zweiten Profil übereinstimmen, beendet die ECU 40 den aktuellen Prozesszyklus des vorliegenden Ablaufs.
  • Wenn in Schritt S104 andererseits die Schaltabschlusssignale aller Zylinder nicht bestätigt werden können, das heißt, wenn beurteilt werden kann, ob die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu veranlasst wurde, die erste Nockenschaltbetätigung durchzuführen, fährt die ECU 40 mit Schritt S106 fort.
  • In Schritt S106 veranlasst die ECU 40 die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu, die zweite Nockenschaltbetätigung auszuführen. Genauer gesagt, führt die ECU 40 in Schritt S106, als ein Beispiel der zweiten Nockenschaltbetätigung, die Nockenschaltbetätigung für das Schalten der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das erste Profil nicht nur für einen oder mehrere normale Zylinder aus, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist, sondern auch für alle Zylinder. Des Weiteren wird in Zusammenhang mit der Drehung der Nockenwelle 12 sequentiell in der Zündreihenfolge der Zylinder erfasst, ob es ein Schaltabschlusssignal gibt oder nicht, das in Schritt S104 bestimmt wird. Dementsprechend kann es sein, dass die ECU 40 die Bestimmung in Schritt S104 ausführen kann, nachdem die ECU 40 erfasst hat, ob es Schaltabschlusssignale aller Zylinder gibt oder nicht. Alternativ kann die ECU 40 bestimmen, dass das Bestimmungsergebnis in Schritt S104 zu einem Zeitpunkt negativ ist, an dem ein Nicht-Auftreten des Schaltabschlusssignals bei einem Zylinder detektiert wurde, bevor die ECU 40 erfasst hat, ob es Schaltabschlusssignale aller Zylinder gibt oder nicht, und kann direkt mit Schritt S106 fortfahren.
  • Als Nächstes bestimmt die ECU 40, ob die Schaltabschlusssignale aller Zylinder durch den Prozess bestätigt werden können, der ähnlich dem in Schritt S104 ist (Schritt S108). Wenn die ECU 40 in Schritt S108 das Vorliegen der Schaltabschlusssignale aller Zylinder bestätigen kann, das heißt, wenn beurteilt werden kann, ob, als Folge auf die normal durchgeführte zweite Nockenschaltbetätigung, die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder mit dem ersten Profil übereinstimmen, beendet die ECU 40 als Folge den aktuellen Prozesszyklus des vorliegenden Ablaufs.
  • Wenn die ECU 40 in Schritt S108 andererseits das Vorliegen der Schaltabschlusssignale aller Zylinder nicht bestätigen kann, das heißt, wenn beurteilt werden kann, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem ersten Profil übereinstimmen, obwohl die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu veranlasst wurde, die zweite Nockenschaltbetätigung durchzuführen, fährt die ECU 40 mit Schritt S110 fort.
  • In Schritt S110 führt die ECU 40 einen vorbestimmten Scheiterprozess aus. Genauer gesagt beurteilt die ECU 40, ob es eine Möglichkeit gibt, dass eine Fehlfunktion an der Nockenschaltvorrichtung 20 aufgrund der Tatsache auftreten kann, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht auf das erste Profil zurückgeführt werden können, und führt den Prozess aus, um die MIL 58 anzuschalten, um den Fahrer über diese Möglichkeit der Fehlfunktion zu benachrichtigen. Außerdem gibt die ECU 40 in Schritt S110, wenn nötig, der Nockenschaltvorrichtung 20 einen Befehl, die Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder unverändert auf einer standardmäßigen Nocke zu halten. Beispielsweise bezieht sich die hier erwähnte standardmäßige Nocke auf die Einlassnocke 14 oder 16, die zu dem Zeitpunkt eines Leerlaufbetriebs des Verbrennungsmotors 1 verwendet wird.
  • Genauer gesagt führt die ECU 40 keine weitere Nockenschaltbetätigung in Schritt S110 aus, wenn die zweite Nockenschaltbetätigung durch den Prozess in Schritt S106 vor dem Prozess in Schritt S110 einer Betätigung entspricht, um die Ventilbetätigungsnocken auf die standardmäßige Nocke zu schalten. Wenn die zweite Nockenschaltbetätigung durch den Prozess in Schritt S106 vor dem Prozess in Schritt S110 andererseits einer Betätigung entspricht, die der Betätigung zur Schaltung der Ventilbetätigungsnocken auf die standardmäßige Nocke entgegengesetzt ist, gibt die ECU 40 der Nockenschaltvorrichtung 20 in Schritt S110 einen Befehl zur Schaltung der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder auf die standardmäßige Nocke, und führt keine weitere Nockenschaltbetätigung nach dem Geben dieses Befehls aus.
  • Vorteilhafte Wirkung der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
  • Gemäß dem bisher beschriebenen Prozessablauf, der in 6 gezeigt ist, wird die zweite Nockenschaltbetätigung zur Schaltung der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das erste Profil für alle Zylinder durchgeführt, inklusive einem oder mehreren normalen Zylindern, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist, wenn die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung zum Schalten der Profile jeder Ventilbetätigungsnocke vom ersten Profil auf das zweite Profil durchgeführt wurde (d.h. das Schalten vom ersten Profil auf das zweite Profil).
  • Es ist denkbar, dass, wenn die Schaltung der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das zweite Profil durch die erste Nockenschaltbetätigung für einen oder mehrere Zylinder wiederholt wird, bei denen ein Scheitern der Schaltung auf das zweite Profil aufgetreten ist, die Schaltung auf das zweite Profil wegen der Wirkung einer Fehlfunktion wieder scheitern kann, die das oben erwähnte Scheitern verursacht. Somit kann gesagt werden, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die zweite Nockenschaltbetätigung für die Rückführung der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das erste Profil bei einem oder mehreren Zylindern gelingt, bei denen das Schalten auf das zweite Profil durch die erste Nockenschaltbetätigung normal durchgeführt werden kann, höher ist als die Wahrscheinlichkeit, dass die erste Nockenschaltbetätigung zur Wiederholung der Schaltung der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das zweite Profil bei einem oder mehreren Zylindern gelingt, bei denen das Schalten auf das zweite Profil durch die erste Nockenschaltbetätigung gescheitert ist. Gemäß dem oben beschriebenen Prozessablauf kann daher die Wahrscheinlichkeit, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken zwischen den Zylindern verschieden werden, verringert werden, selbst wenn das Schalten der Profile bei einem Teil einer Vielzahl an Zylindern (in der vorliegenden Ausführungsform in allen Zylindern) gescheitert ist, wenn die Nockenschaltbetätigung zur Schaltung der Profile der Ventilbetätigungsnocken der Vielzahl an Zylindern durchgeführt wird.
  • Vorteilhafte Wirkung der Durchführung der zweiten Nockenschaltbetätigung für alle Zylinder
  • Wenn darüber hinaus gemäß dem oben beschriebenen Prozessablauf die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde, wird die zweite Nockenschaltbetätigung nicht nur für einen oder mehrere normale Zylinder durchgeführt, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist, sondern auch für alle Zylinder. Die derartige Durchführung der zweiten Nockenschaltbetätigung für alle Zylinder hat die folgende vorteilhafte Wirkung. Das heißt, bezüglich einer Fehlfunktion, zum Beispiel, wenn die Detektion des Schaltabschlusssignals durch den Prozess in Schritt S104 aufgetreten ist, eine fehlerhafte Entscheidung bei einem Zylinder getroffen werden kann, dass ein Scheitern der ersten Nockenschaltbetätigung aufgetreten ist, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung tatsächlich gelungen ist. Selbst wenn diese Art der fehlerhaften Entscheidung getroffen wird, wird trotzdem die zweite Nockenschaltbetätigung für alle Zylinder durchgeführt. Daher kann die Rückführung der Profile der Ventilbetätigungsnocken auf das zweite Profil bei dem Zylinder wiederholt werden, bei dem die oben beschriebene fehlerhafte Entscheidung getroffen wurde. Außerdem ist dies zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit effektiv, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken zwischen den Zylindern verschieden werden.
  • Vorteilhafte Wirkung der Durchführung der zweiten Nockenschaltbetätigung während der Erhöhung der Motordrehzahl Ne (während einer Beschleunigung)
  • Wenn sich des Weiteren, gemäß dem in 6 gezeigten Prozessablauf, wie es oben beschrieben ist, die der Motordrehzahl Ne erhöht, entspricht dies einem Beispiel des Zeitpunktes der zweiten Nockenschaltbetätigung, die durchgeführt wird, wenn die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde.
  • Gemäß der Nockenschaltvorrichtung 20, durch die die Profile der Ventilbetätigungsnocken durch die Verwendung der Drehung der Nockenwelle 12 geschaltet werden, ist das Schalten der Profile während des Grundkreisbereiches erforderlich, wie oben beschrieben, und die Kurbelwinkelbreite ist begrenzt, bei der der Einführbereich (siehe 2 und 3) vorgesehen ist, in den der Eingriffsstift 28 in die Nockennut 26 eingeführt werden kann. Außerdem wird die Zeitspanne umso kürzer, in der die Einführung des Eingriffsstiftes 28 in die Nockennut 26 durchgeführt werden kann, je höher die Umdrehungszahl der Nockenwelle 12 ist (das heißt die Motordrehzahl Ne). Darüber hinaus ist es innerhalb dieser Art begrenzter Zeit erforderlich, die Erteilung eines Befehls für die Ausfahrbetätigung des Eingriffsstiftes 28, die Ausführung der Ausfahrbetätigung und das Aufsetzen des Eingriffsstiftes im Einführbereich der Nockennut 26 abzuschließen. Somit liegt ein Schaltobergrenzwert der Motordrehzahlen Ne vor, bei denen die Profile sicher geschaltet werden können. Des Weiteren trifft, wie bereits beschrieben, gemäß dem Vielzylinder-Verbrennungsmotor 1, der Zeitpunkt, an dem die Ausfahrbetätigung des Eingriffsstiftes 28 in jedem Zylinder durchgeführt werden kann, kontinuierlich für jedes vorbestimmte Intervall in der Zündreihenfolge ein, wie es in 3 gezeigt ist, und daher ist ein Verbrennungszyklus (das heißt, zwei Umdrehungen der Kurbelwelle) nötig, um die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder zu schalten. Wenn sich die Motordrehzahl Ne erhöht, ist es daher erforderlich, das Schalten abzuschließen, bevor die Motordrehzahl Ne den Schaltobergrenzwert Neth erreicht, während ein Punkt berücksichtigt wird, dass ein Verbrennungszyklus für das Schalten der Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder erforderlich ist. Wenn diese Art Punkt berücksichtigt wird, werden die Bedingungen enger, die dazu erforderlich sind, das Schalten für alle Zylinder sicher abschließen zu können.
  • Um das oben beschriebene, weitere Problem hinsichtlich der Motordrehzahl Ne gemäß dem Prozess des oben beschriebenen Ablaufs anzugehen, wird die zweite Nockenschaltbetätigung durchgeführt, wenn die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde. Wenn die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder, während einer Erhöhung der Motordrehzahl Ne, nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, ist es im Gegensatz zu dieser Art Prozess vorstellbar, zu wiederholen, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder durch die nochmalige Durchführung der ersten Nockenschaltbetätigung dazu veranlasst werden, mit dem zweiten Profil übereinzustimmen. Wenn, während einer Erhöhung der Motordrehzahl Ne, trotz des vorliegenden Schaltobergrenzwertes Neth diese Art der Wiederholung weiter scheitert, steht danach keine Zeit für die Rückführung der Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder auf das erste Profil zur Verfügung. Selbst wenn im Gegensatz dazu gemäß dem oben beschriebenen Prozessablauf die Nockenschaltanfrage während einer Erhöhung der Motordrehzahl Ne gemacht wird, bei der die Zeit, die für das Schalten der Profile genutzt werden kann, wegen des vorliegenden Schaltobergrenzwertes Neth nicht genug ist, kann die Wahrscheinlichkeit verringert werden, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken, wegen dem Scheitern der Profilschaltung bei einem Teil der Zylinder, zwischen den Zylindern verschieden werden.
  • Zweite Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 7 beschrieben.
  • Systemkonfiguration und Nockenschaltbetätigung gemäß der zweiten Ausführungsform
  • In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die in 1 gezeigte Konfiguration als ein Konfigurationsbeispiel eines Systems gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird. Außerdem ähnelt die Nockenschaltbetätigung der vorliegenden Ausführungsform der Nockenschaltbetätigung der ersten Ausführungsform, abgesehen von den Punkten, die die Steuerung der unten beschriebenen Nockenschaltvorrichtung 20 betreffen.
  • Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
  • Überblick über die Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
  • Wenn gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde, wird die zweite Nockenschaltbetätigung direkt durchgeführt. Wenn im Gegensatz dazu, während der Erhöhung der Motordrehzahl Ne, in der vorliegenden Ausführungsform die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde, bestimmt die ECU 40, ob ein „Zeitaufschlag zur Wiederholung“ übrig ist, bis die Motordrehzahl Ne den Schaltobergrenzwert Neth erreicht (was bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde). Der Zeitaufschlag zur Wiederholung ist die Summe einer Zeitspanne T1, die für die Wiederholung der ersten Nockenschaltbetätigung erforderlich ist, und einer Zeitspanne T2, die für die Wiederholung der zweiten Nockenschaltbetätigung erforderlich ist, unter der Bedingung, dass die Wiederholung gescheitert ist. Wenn der Zeitaufschlag zur Wiederholung übrig ist, veranlasst die ECU 40 die Nockenschaltvorrichtung 20 außerdem dazu, die erste Nockenschaltbetätigung zu wiederholen, und, wenn der Zeitaufschlag andererseits nicht übrig ist, veranlasst die ECU 40 die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu, die zweite Nockenschaltbetätigung durchzuführen.
  • Prozess der ECU bezüglich der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf bezüglich der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung 20 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Der Prozess der Schritte S100 bis S110 im in 7 gezeigten Ablauf ist so, wie es bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
  • Wenn im Ablauf, der in 7 gezeigt ist, die ECU 40 in Schritt S104 die Schaltabschlusssignale aller Zylinder nicht bestätigen kann, das heißt, wenn beurteilt werden kann, ob die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die ECU 40 die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu veranlasst hat, die erste Nockenschaltbetätigung durchzuführen, fährt die ECU 40 mit Schritt S200 fort.
  • In Schritt S200 bestimmt die ECU 40, ob der Zeitaufschlag für die Wiederholung, die die Summe aus der Zeitspanne T1, die für die Wiederholung der ersten Nockenschaltbetätigung erforderlich ist, und der Zeitspanne T2 ist, die für die Wiederholung der zweiten Nockenschaltbetätigung erforderlich ist, unter der Bedingung, dass die Wiederholung gescheitert ist, übrig ist oder nicht, bis die Motodrehzahl Ne den Schaltobergrenzwert Neth erreicht. Diese Art der Bestimmung kann beispielsweise auf Grundlage des aktuellen Wertes der Motordrehzahl Ne und einem Vorhersageergebnis der Erhöhungsrate der Motordrehzahl Ne durchgeführt werden. Der Grund, warum das Vorhersageergebnis der Erhöhungsrate der Motordrehzahl Ne für diese Bestimmung verwendet wird, ist folgender. Das heißt, dass es die Möglichkeit gibt, dass die Motordrehzahl Ne den Schaltobergrenzwert Neth während einer extrem kurzen Zeitspanne übersteigen kann, wenn die Erhöhungsrate der Motordrehzahl Ne hoch ist. Somit wird die Erhöhungsrate der Motordrehzahl Ne auch dazu verwendet, um genauer zu bestimmen, ob die Motordrehzahl Ne den Schaltobergrenzwert Neth aufgrund dessen übersteigt oder nicht, dass der oben beschriebene Zeitaufschlag zur Wiederholung nicht sichergestellt werden kann.
  • Wenn, genauer gesagt, beispielsweise eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Ne, der Position und Rate des Niederdrückens des Gaspedals und der Gangposition des Fahrzeugs und der Erhöhungsrate der Motordrehzahl Ne vorbestimmt wird, kann diese Erhöhungsrate während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 als ein Wert berechnet werden, der vom aktuellen Wert der Motordrehzahl Ne, der Position und Rate des Niederdrückens des Gaspedals, die durch Verwendung des Beschleunigungspositionssensors 48 erhalten werden kann, und der Gangposition des Fahrzeugs auf Grundlage des Verlagerungspositionssensors 52 abhängig ist. Wenn die Erhöhungsrate erhalten wird, kann außerdem die erforderliche Zeitspanne, bis die Motordrehzahl Ne den Schaltobergrenzwert Neth erreicht, auf Grundlage des aktuellen Wertes der Motordrehzahl Ne und deren Erhöhungsrate berechnet werden. Wenn darüber hinaus beispielsweise eine Beziehung zwischen diesen Zeitspannen T1 und T2 und einem oder mehreren Parametern, wie zum Beispiel die Motordrehzahl Ne, vorbestimmt ist, können beide Zeitspannen T1 und T2, aus denen sich der Zeitaufschlag zur Wiederholung zusammensetzt, während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 als ein Wert berechnet werden, der von einem oder mehreren Parametern abhängt, wie zum Beispiel die Motordrehzahl Ne. Des Weiteren kann das oben beschriebene Vorhersageergebnis der Erhöhungsrate der Motordrehzahl Ne durch die weitere Berücksichtigung der folgenden Punkte erhalten werden. Das heißt, dass es die Möglichkeit gibt, dass, wenn beispielsweise die Gangposition des Getriebes fälschlicherweise durch den Fahrer auf eine Gangposition geändert wird, die geringer als die aktuelle Gangposition ist, sich die Motordrehzahl Ne schnell erhöhen kann. Ein Satz von Gangpositionen vor und nach einer Schaltung, die wegen eines Fehlers bei der Betätigung des Getriebes auftreten kann, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Gaspedalniederdrückgrad auftreten können, können als ein Beispiel eines oder mehrerer Parameter genommen werden, die das Verhalten dieser Art schneller Erhöhung der Motordrehzahl Ne beeinflussen. Dementsprechend kann beispielsweise ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen der maximalen Erhöhungsrate der Motordrehzahl Ne, die aufgrund dieser Art Fehler bei der Betätigung des Getriebes angenommen werden kann, und einem oder mehreren der oben beschriebenen Parameter definiert, in der ECU 40 gespeichert sein. Auf dieser Grundlage kann die Bestimmung in Schritt S200 alternativ unter Berücksichtigung eines Vorhersagewertes der maximalen Erhöhungsrate durchgeführt werden, die aus dieser Art Kennfeld erhalten wird.
  • Wenn die ECU 40 in Schritt S200 bestimmt, dass der Zeitaufschlag zur Wiederholung übrig ist, fährt sie dann mit Schritt S202 fort, um die erste Nockenschaltbetätigung zu wiederholen. Wenn die ECU 40 in Schritt S200 andererseits bestimmt, dass der Zeitaufschlag zur Wiederholung nicht übrig ist, fährt sie dann mit Schritt S106 fort, um die zweite Nockenschaltbetätigung auszuführen.
  • Vorteilhafte Wirkung der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform
  • Wenn gemäß dem bisher beschriebenen Prozessablauf, der in 7 gezeigt ist, die Nockenschaltanfrage während einer Erhöhung der Motordrehzahl Ne (während der Beschleunigung) gemacht wird, versucht die ECU 40, wenn möglich, die Schaltung auf das Profil gemäß der Nockenschaltanfrage. Selbst wenn gemäß dem Prozess ein Scheitern der Schaltung des Profils bei einem Teil der Zylinder als Folge des Versuchs aufgetreten ist, kann darüber hinaus die Wahrscheinlichkeit, dass die Profile der Ventilbetätigungsnocken zwischen den Zylindern verschieden werden, durch den Prozess verringert werden, der gleich dem gemäß der ersten Ausführungsform ist.
  • Beispiel der Einstellung des Schaltobergrenzwertes NEth der Motodrehzahl Ne auf Grundlage der Öltemperatur
  • 8 ist ein Graph, der ein Einstellungsbeispiel des Schaltobergrenzwertes NEth der Motodrehzahl Ne auf Grundlage der Öltemperatur darstellt. Wenn, wie bereits beschrieben, die Viskosität des Öls wegen der geringen Temperatur des Öls, das jeden Teil des Verbrennungsmotors 1 schmiert (inklusive jedes Teils der variablen Ventilbetätigungsvorrichtung 10, wie beispielsweise die Einlassnocken 14 und 16), gering ist, kommt es leicht dazu, dass die Ausfahrbetätigung des Eingriffsstiftes 28 durch das Öl eingeschränkt wird. Wenn dementsprechend die oben beschriebene Bestimmung in Schritt S200 gemacht wird, kann die Öltemperatur beispielsweise durch die Verwendung des Öltemperatursensors 44 erhalten werden, und dann kann alternativ der Schaltobergrenzwert Neth verwendet werden, der so bestimmt wird, dass er gering ist, wenn die Öltemperatur geringer ist, wie es in 8 gezeigt ist. Gemäß dieser Art Steuerbeispiel kann der Zeitaufschlag zur Wiederholung bei der Bestimmung in Schritt S200 genauer beurteilt werden, während auch die Wirkung der Temperatur (Viskosität) des Öls auf die Ausfahrbetätigung des Eingriffsstiftes 28 berücksichtigt wird.
  • Dritte Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 9 beschrieben.
  • Systemkonfiguration und Nockenschaltvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform
  • In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die in 1 gezeigte Konfiguration als ein Konfigurationsbeispiel eines Systems gemäß der dritten Ausführungsform verwendet wird. Außerdem ähnelt die Nockenschaltbetätigung der vorliegenden Ausführungsform der Nockenschaltbetätigung gemäß der ersten Ausführungsform, abgesehen von den Punkten, die die Steuerung der unten beschriebenen Nockenschaltvorrichtung 20 betreffen.
  • Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform
  • Überblick über die Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform
  • Wenn gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde, wird die zweite Nockenschaltbetätigung direkt durchgeführt. Wenn im Gegensatz dazu gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Wert Ncsf eines Schaltscheiterungszählers, der die Anzahl an Malen angibt, bei denen die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde, noch nicht einen bestimmten Schwellenwert Ncsfguard erreicht hat, führt die ECU 40 die zweite Nockenschaltbetätigung wiederholt aus. Wenn der Wert Ncsf des Schaltscheiterungszählers den Schwellenwert Ncsfguard erreicht hat, führt die ECU 40 außerdem, anstatt der zweiten Nockenschaltbetätigung, den Prozess aus, um die MIL 58 anzuschalten.
  • Prozess der ECU bezüglich der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozessablauf bezüglich der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung 20 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Der Prozess der Schritte S100 bis S110 im in 9 gezeigten Ablauf ist so, wie es bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
  • Wenn im Ablauf, der in 9 gezeigt ist, die ECU 40 in Schritt S104 das Vorliegen der Schaltabschlusssignale aller Zylinder bestätigen kann, das heißt, wenn beurteilt werden kann, ob als Folge auf die normal durchgeführte erste Nockenschaltbetätigung die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder mit dem zweiten Profil übereinstimmen, fährt die ECU 40 dann mit Schritt S300 fort, und setzt den Schaltscheiterungszähler zurück (Ncsf = 0) und beendet den aktuellen Prozesszyklus des vorliegenden Ablaufs.
  • Wenn die ECU 40 andererseits in Schritt S104 nicht das Vorliegen der Schaltabschlusssignale aller Zylinder bestätigen kann, das heißt, wenn beurteilt werden kann, ob die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die ECU 40 die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu veranlasst hat, die erste Nockenschaltbetätigung durchzuführen, fährt die ECU 40 mit Schritt S302 fort.
  • In Schritt S302 zählt die ECU 40 den Schaltscheiterungszähler (Ncsf = Ncsf + 1). Dann bestimmt die ECU 40, ob der Wert des Schaltscheiterungszählers den Schwellenwert Ncfsguard (Ncsf ≥ Ncsfguard) erreicht hat oder nicht (Schritt S304). Der Schwellenwert Ncfsguard ist ein beliebiger, ganzzahliger Wert, der zwei oder mehr ist, und wird im Vorhinein bestimmt und in der ECU 40 gespeichert.
  • Wenn die ECU 40 in Schritt S302 bestimmt, dass der Wert Ncsf des Schaltscheiterungszählers noch nicht den Schwellenwert Ncfsguard erreicht hat, fährt die ECU 40 mit Schritt S106 fort, um die zweite Nockenschaltbetätigung auszuführen. Wenn der Wert Ncsf des Schaltscheiterungszählers andererseits den Schwellenwert Ncfsguard erreicht hat, fährt die ECU 40 mit Schritt S110 fort, ohne die zweite Nockenschaltbetätigung auszuführen, und führt den Scheiterprozess aus (genauer gesagt, den Prozess, um die MIL 58 anzuschalten, und den Prozess, um die Ventilbetätigungsnocken unverändert auf der standardmäßigen Nocke zu halten).
  • Vorteilhafte Wirkung der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform
  • Wenn gemäß dem bisher beschriebenen Prozessablauf, der in 9 gezeigt ist, der Wert Ncsf des Schaltscheiterungszählers, der die Anzahl an Malen angibt, bei denen die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde, den Schwellenwert Ncsfguard erreicht hat, wird anstelle der Ausführung der zweiten Nockenschaltbetätigung die MIL 58 angeschaltet. Gemäß dieser Art Prozess kann genauer bestimmt werden, dass eine Fehlfunktion bei der Nockenschaltvorrichtung 20 aufgetreten ist, und der Fahrer kann über das Auftreten der Fehlfunktion benachrichtigt werden.
  • Modifikationsbeispiel mit Bezug auf die dritte Ausführungsform
  • Die Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform kann mit der Steuerung der Nockenschaltvorrichtung gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform kombiniert werden. Wenn, genauer gesagt, die Bestimmungsergebnisse in Schritt S304 des Ablaufs, der in 9 gezeigt ist, negativ sind, kann der Prozess aus Schritt S200 des Ablaufs, der in 7 gezeigt ist, ausgeführt werden. Wenn die Bestimmungsergebnisse in Schritt S200 positiv sind, kann der Prozess außerdem mit Schritt S102 fortfahren, und, wenn die Bestimmungsergebnisse in Schritt S200 andererseits negativ sind, kann der Prozess mit Schritt S106 fortfahren. Des Weiteren kann bei der Durchführung der Bestimmung in Schritt S200 der Schaltobergrenzwert Neth in Abhängigkeit der Öltemperatur in Zusammenhang mit der in 8 gezeigten Beziehung geändert werden.
  • Andere Ausführungsformen
  • Nockenschaltbetätigung auf Zylindergruppenbasis
  • In den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen, inklusive der Konfiguration, wurde in jedem Zylinder der Nockenträger 22, an dem die Vielzahl an Einlassnocken 14 und 16 und die Nockennut 26 ausgebildet sind, und der Stellantrieb 24, der dem Nockenträger 22 zugeordnet wird, als Beispiel genommen. In anderen Worten wurde die Konfiguration, bei der die Nockenschaltbetätigung für jeden Zylinder durchgeführt wird, als Beispiel genommen. Allerdings kann diese Art Nockenträger und Stellantrieb alternativ für jede Zylindergruppe eingebaut werden, die jeweils aus zwei oder mehr Zylindern besteht. Genauer gesagt ist es erforderlich, dass die alternative Nockeschaltbetätigung so konfiguriert ist, dass sich der Nockenträger im Verlauf des Passierens eines Eingriffsstiftes eines gewöhnlichen Grundkreisbereiches der Nocken aus einer Vielzahl an Zylindern, die in einer Zylindergruppe umfasst sind, die das Schalten durchführt, verschiebt.
  • Durchführungsbeispiel der zweiten Nockenschaltbetätigung nur für normale Zylinder
  • Wenn in den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen die Profile der Ventilbetätigungsnocken aller Zylinder nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die erste Nockenschaltbetätigung durchgeführt wurde, wird die zweite Nockenschaltbetätigung nicht nur für einen oder mehrere normale Zylinder durchgeführt, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist, sondern auch für alle Zylinder. Allerdings kann die zweite Nockenschaltbetätigung alternativ nur für einen oder mehrere normale Zylinder durchgeführt werden. Es ist vorteilhaft, dass diese Art Prozess in einem Beispiel verwendet wird, in dem eine Konfiguration vorgesehen ist, die genau bestimmen kann, ob die erste Nockenschaltbetätigung gelungen ist oder nicht. Der Grund dafür ist, dass der Prozess einen minimalen Befehl benötigt, um die Profile aller Ventilbetätigungsnocken einer „Vielzahl an Zylindern“, die der Einheitlichkeit der Profile unterliegen, dazu zu veranlassen, mit dem zweiten Profil übereinzustimmen. Es ist zu beachten, dass ein Teil der Zylinder in einem Beispiel, in dem das Schalten der Nocken auf einer Zylinderzu-Zylinder-Basis durchgeführt wird, oder eine Vielzahl an Zylindern, die von einem Teil der Zylindergruppen umfasst sind, in einem Beispiel, in dem das Schalten der Nocken auf Grundlage einer Zylindergruppenbasis durchgeführt wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung „einem oder mehreren Zylindern, die einer oder mehrere Zylinder sind, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist“ entspricht.
  • Anderes Beispiel der Nockenschaltvorrichtung
  • Die Nockenschaltvorrichtung 20, gemäß den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen, weist die Nockennut 26 auf, die an der Außenumfangsfläche der Nockenwelle 12 vorgesehen ist (genauer gesagt die Außenumfangsfläche des Nockenträgers 22), und den Stellantrieb, der den Eingriffsstift 28 aufweist, der in die Nockennut 26 eingreifbar ist, und der geeignet ist, den Eingriffsstift 28 in Richtung der Nockenwelle 12 auszufahren, und so konfiguriert ist, dass, wenn der Eingriffsstift 28 in die Nockennut 26 eingreift, die Ventilbetätigungsnocke in Zusammenhang mit der Drehung der Nockenwelle 12 zwischen der Vielzahl an Einlassnocken 14 und 16 geschaltet wird. Allerdings kann es sein, dass die Nockenschaltvorrichtung, die für die vorliegende Offenbarung bestimmt ist, nicht immer wie die Nockenschaltvorrichtung 20 konfiguriert ist, solange sie eine Konfiguration X aufweist, bei der das Profil einer Ventilbetätigungsnocke, die eine Nocke ist, die ein Ventil betätigt, das eine Brennkammer in jedem aus einer Vielzahl an Zylindern öffnet und schließt, zwischen den Profilen einer Vielzahl an Nocken auf einer Zylinderbasis oder einer Zylindergruppenbasis geschaltet wird. Das heißt, dass es sein kann, dass die Nockenschaltvorrichtung, die für die vorliegende Offenbarung bestimmt ist, nicht durch eine Verschiebebetätigung einer Nocke begleitet wird, obwohl eine Nockennut, die an der Außenumfangsfläche der Nockenwelle vorgesehen ist, verwendet wird, wie beispielsweise bei einer Vorrichtung, die in WO 2011 /064852 A1 offenbart ist. Des Weiteren kann es sein, dass die Nockenschaltvorrichtung alternativ eine Vorrichtung ohne Verwendung einer Nockennut ist, solange sie die oben beschriebene Konfiguration X aufweist.
  • Interpretation der „Vielzahl an Zylindern“, die der Einheitlichkeit der Profile der Ventilbetätigungsnocken unterliegt
  • In den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen werden alle Zylinder des Verbrennungsmotors 1 als ein Beispiel der hier erwähnten „Vielzahl an Zylindern“ genommen. Allerdings kann es sein, dass die „Vielzahl an Zylindern“ nicht immer alle Zylinder eines Verbrennungsmotors ist. Beispielsweise kann es sein, dass in einem Verbrennungsmotor, der mit einer Vielzahl an Bänken versehen ist, die jeweils aus einer Vielzahl an Zylindern bestehen, die „Vielzahl an Zylindern“ alternativ die Vielzahl an Zylindern ist, die zu den individuellen Bänken gehören.
  • Andere Beispiele der Fehlfunktionsanzeigevorrichtung
  • Gemäß dem Scheiterprozess in den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen wird der Fahrer durch die Verwendung des Anschaltens der MIL 58 über eine Fehlfunktion bezüglich der Nockenschaltvorrichtung 20 benachrichtigt. Allerdings kann es sein, dass die „Fehlfunktionsanzeigevorrichtung“ gemäß der vorliegenden Offenbarung nicht immer die MIL 58 verwendet, und die Fehlfunktion beispielsweise durch Verwendung eines Warntons oder einer Stimme ankündigt.
  • Des Weiteren können die Ausführungsformen und Modifikationen, die oben beschrieben sind, nach Bedarf auf andere Weise, als die oben explizit beschriebene, kombiniert werden, und können auf verschiedene Art modifiziert werden, ohne sich vom Kern der vorliegenden Offenbarung zu entfernen.
  • Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung 40, die konfiguriert ist, die Nockenschaltvorrichtung 20 dazu zu veranlassen, eine zweite Nockenschaltbetätigung zur Schaltung des Profils der Ventilbetätigungsnocke 14, 16 für einen und/oder mehrere normale Zylinder durchzuführen, die einer und/oder mehrere Zylinder sind, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist, wenn die Profile aller Ventilbetätigungsnocken 14, 16 der Vielzahl an Zylindern nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, obwohl die Steuervorrichtung 40 die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu veranlasst hat, eine erste Nockenschaltbetätigung zum Schalten des Profils der Ventilbetätigungsnocke 14, 16 jedes aus der Vielzahl an Zylindern von einem ersten Profil auf ein zweites Profil durchzuführen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2013151911 A [0002, 0003]
    • JP 2015034534 A [0003]
    • DE 102012006820 A1 [0003]
    • WO 2011/064852 A1 [0091]

Claims (6)

  1. Steuervorrichtung (40) für einen Verbrennungsmotor (1), wobei der Verbrennungsmotor (1) aufweist: eine Vielzahl an Zylindern; eine Vielzahl an Nocken (14, 16), die für jeden aus der Vielzahl an Zylindern angeordnet sind und voneinander verschiedene Profile aufweisend; und eine Nockenschaltvorrichtung (20), die konfiguriert ist, zwischen den Profilen der Vielzahl an Nocken (14, 16) ein Profil einer Ventilbetätigungsnocke (14, 16), die eine Nocke ist, die ein Ventil betätigt, das eine Brennkammer in jedem aus der Vielzahl an Zylindern öffnet und schließt, auf Zylinderbasis oder einer Zylindergruppenbasis zu schalten, wobei, wenn, obwohl die Steuervorrichtung (40) die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu veranlasst hat, eine erste Nockenschaltbetätigung zum Schalten des Profils der Ventilbetätigungsnocke (14, 16) jedes aus der Vielzahl an Zylindern von einem ersten Profil auf ein zweites Profil durchzuführen, die Profile aller Ventilbetätigungsnocken (14, 16) der Vielzahl an Zylindern nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, die Steuervorrichtung (40) konfiguriert ist, die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu zu veranlassen, eine zweite Nockenschaltbetätigung zur Schaltung des Profils der Ventilbetätigungsnocke (14, 16) für einen und/oder mehrere normale Zylinder durchzuführen, die einer oder mehrere Zylinder sind, bei denen das Schalten der Profile auf das zweite Profil gelungen ist.
  2. Steuervorrichtung (40) für einen Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 1, wobei, wenn, obwohl die Steuervorrichtung (40) die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu veranlasst hat, die erste Nockenschaltbetätigung durchzuführen, die Profile aller Ventilbetätigungsnocken (14, 16) der Vielzahl an Zylindern während einer Erhöhung der Motordrehzahl nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, die zweite Nockenschaltbetätigung für einen und/oder mehrere der normalen Zylinder durchgeführt wird.
  3. Steuervorrichtung (40) für einen Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (40) dazu konfiguriert ist: wenn, obwohl die Steuervorrichtung (40) die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu veranlasst hat, die erste Nockenschaltbetätigung durchzuführen, die Profile aller Ventilbetätigungsnocken (14, 16) der Vielzahl an Zylindern während einer Erhöhung der Motordrehzahl nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, zu bestimmen, ob ein zeitlicher Wiederholungsspielraum, welcher eine Summe aus einer Zeitspanne, die zur Wiederholung der ersten Nockenschaltbetätigung erforderlich ist, und einer Zeitspanne, die, falls die Wiederholung gescheitert ist, zur Durchführung der zweiten Nockenschaltbetätigung erforderlich ist, ist, ausreicht, bis die Motordrehzahl einen Schaltobergrenzwert (Neth) der Motordrehzahlen erreicht, die geeignet sind, die Profile der Ventilbetätigungsnocken (14, 16) zu schalten; und, wenn der zeitliche Wiederholungsspielraum ausreicht, die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu zu veranlassen, die erste Nockenschaltbetätigung zu wiederholen, und, wenn der zeitliche Wiederholungsspielraum nicht ausreicht, die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu zu veranlassen, die zweite Nockenschaltbetätigung durchzuführen.
  4. Steuervorrichtung (40) für einen Verbrennungsmotor (1) gemäß Anspruch 3, wobei der Schaltobergrenzwert (Neth) der Motordrehzahl kleiner ist, wenn eine Temperatur eines Öls, das die Vielzahl an Nocken (14, 16) schmiert, die in jedem der Vielzahl an Zylindern angeordnet ist, geringer ist.
  5. Steuervorrichtung (40) für einen Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuervorrichtung (40) konfiguriert ist, eine Fehlfunktionsanzeigevorrichtung (58) zu aktivieren, um einen Fahrer eines Fahrzeugs, an dem der Verbrennungsmotor (1) montiert ist, über eine Fehlfunktion bezüglich der Nockenschaltvorrichtung (20) zu benachrichtigen, wenn die Anzahl der Male, bei denen die Profile aller Ventilbetätigungsnocken (14, 16) der Vielzahl an Zylindern nicht mit dem zweiten Profil übereinstimmen, eine bestimmte Anzahl an Malen überstiegen hat, obwohl die Steuervorrichtung (40) die Nockenschaltvorrichtung (20) dazu veranlasst hat, die erste Nockenschaltbetätigung durchzuführen.
  6. Steuervorrichtung (40) für einen Verbrennungsmotor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nockenschaltvorrichtung (20) aufweist: eine Nockennut (26), die an der Außenumfangsfläche der Nockenwelle (12) vorgesehen ist; und einen Stellantrieb (24), der mit einem in die Nockennut (26) eingreifbaren Eingriffsstift (28) ausgestattet ist und der dazu geeignet ist, den Eingriffsstift (28) in Richtung der Nockenwelle (12) auszufahren, und wobei die Nockenschaltvorrichtung (20) so konfiguriert ist, dass, wenn der Eingriffsstift (28) in die Nockennut (26) eingreift, die Ventilbetätigungsnocke (14, 16) im Zusammenhang mit einer Drehung der Nockenwelle (12) zwischen der Vielzahl an Nocken (14, 16) geschaltet wird.
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