DE102019101709B4 - Steuerungsvorrichtung für einen verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Steuerungsvorrichtung (50) für einen Verbrennungsmotor (10), welcher aufweist:einen Turbolader (24), welcher mit einem in einem Ansaugluftkanal (16) angeordneten Kompressor (24a) und einer in einem Abgaskanal (18) angeordneten Turbine (24b) ausgestattet ist;ein Drosselventil (28), welches in einem Bereich des Ansaugluftkanals (16) angeordnet ist, der sich an einer stromabwärtigen Seite des Kompressors (24a) befindet;eine Ladedrucksteuerungsvorrichtung (34, 36), welche konfiguriert ist, um einen Ladedruck des Turboladers (24) durch Ändern eines Ladedrucksteuerungsparameters zu steuern, dessen Wert verringert wird, wenn ein Betrag von einer durch die Turbine (24b) zurückgewonnenen Abgasenergie erhöht wird; undeine Nockenschaltvorrichtung (40), welche konfiguriert ist, um zwischen einer ersten Nocke und einer zweiten Nocke, welche gewählt ist, um eine höhere Ladeeffizienz von Ansaugluft zu erzielen als die, welche mit der ersten Nocke erzielt wird, eine Nocke zu schalten, welche ein Ventil (38; 42) antreibt, das eine Brennkammer (14) öffnet und schließt,wobei die Steuerungsvorrichtung (50) konfiguriert ist, um:eine Ladedrucksteuerungsverarbeitung unter Nutzung der Ladedrucksteuerungsvorrichtung (34, 36) und eine Luftbetragssteuerungsverarbeitung unter Nutzung des Drosselventils (28) auszuführen, wenn eine bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist, dass in Antwort auf eine Zunahme eines Bedarfsmotordrehmoments während einer Nutzung eines Hochlastbereichs, in welchem ein Drosselausgangsdruck höher als ein Atmosphärendruck ist, eine Nockenschaltbetätigung von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke durchgeführt wird;dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (50) weiterhin konfiguriert ist, um:bei der Ladedrucksteuerungsverarbeitung die Ladedrucksteuerungsvorrichtung (34, 36) derart zu steuern, dass der Ladedrucksteuerungsparameter nicht synchron mit der Ausführung der Nockenschaltbetätigung zunimmt und nach der Durchführung der Nockenschaltbetätigung in Übereinstimmung mit einer Zunahme des Bedarfsmotordrehmoments abnimmt; undbei der Luftbetragssteuerungsverarbeitung einen Öffnungsgrad des Drosselventils (28) synchron mit der Nockenschaltbetätigung derart zu dessen geschlossener Seite zu steuern, dass keine Differenz eines zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung erzeugt wird.

Description

  • Technischer Hintergrund
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor.
  • Stand der Technik
  • Beispielsweise offenbart JP 2016 - 89 749 A eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welcher mit einem Turbolader versehen ist. Dieser Verbrennungsmotor ist mit einer Nockenschaltvorrichtung ausgestattet, welche zwischen einer Nocke für einen hohen Hub und einer Nocke für einen niedrigen Hub eine Nocke umschalten kann, welche ein Einlassventil antreibt.
  • Die vorstehend beschriebene Steuerungsvorrichtung führt eine Nockenschaltbetätigung von der Nocke mit hohem Hub zu der Nocke mit niedrigem Hub aus, wenn in einem Motorbetriebszustand, in welchem die Nocke mit hohem Hub genutzt wird und ein Einleiten von AGR-Gas durchgeführt wird, gefordert wird, zu einem Niederlastbereich zu wechseln, welcher unter eine untere Fehlzündungsgrenzlast fällt. Die Startzeitsteuerung dieser Nockenschaltbetätigung wird basierend auf einer Zeit, welche benötigt wird, damit die Last des Verbrennungsmotors die untere Fehlzündungsgrenzlast erreicht, und einer Zeit, welche für die Nockenschaltbetätigung benötigt wird, derart gesteuert, dass die Nockenschaltbetätigung zu einem Zeitpunkt beendet ist, zu welchem die Last des Verbrennungsmotors die untere Fehlzündungsgrenzlast erreicht.
  • Weiterhin offenbart DE 103 50 150 A1 eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der einen Turbolader (Ladesystem), eine Drosselklappe, eine Umluftklappe, die eine Ladedrucksteuereinrichtung bildet, und eine Nockenschaltvorrichtung (Ventiltrieb mit Ventilhubumschaltung) umfasst. Die Steuerungsvorrichtung ist konfiguriert, um eine Ladedrucksteuerungsverarbeitung unter Nutzung der Ladedrucksteuerungsvorrichtung und eine Luftbetragssteuerungsverarbeitung unter Nutzung des Drosselventils auszuführen, wenn eine bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist, dass in Antwort auf eine Zunahme eines Bedarfsmotordrehmoments während einer Nutzung eines Hochlastbereichs, in welchem ein Drosselausgangsdruck höher als ein Atmosphärendruck ist, eine Nockenschaltbetätigung durchgeführt wird Hierbei wird die Ladedrucksteuervorrichtung synchron mit dem Schalten der Nockenschaltvorrichtung gesteuert.
  • Zudem beschreibt DE 10 2016 212 833 A1 ein Verfahren zum Regeln einer Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventilhub an mindestens einem Einlassventil der Brennkraftmaschine, mindestens einem Abgasrückführungsventil, mindestens einer Drosselklappe und mindestens einer Ladedruckregelungsanlage, bei dem ein Luftmassenstrom zur Füllung mindestens eines Zylinders der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine mittels des variablen Ventilhubs eingestellt wird, und bei dem ein Saugrohrdruck in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes der Brennkraftmaschine mittels der mindestens einen Drosselklappe oder der Ladedruckregelungsanlage eingestellt wird.
  • Außerdem offenbart DE 10 2015 204 155 B3 ein Verfahren zur momentneutralen Umschaltung der Betriebszustände eines Aktuators einer Brennkraftmaschine, das vorsieht, den für eine momentneutrale Umschaltung der Betriebszustände des Aktuators erforderlichen Sollpegels eines Saugrohrabsolutdrucks zu ermitteln. Wenn der Saugrohrabsolutdruck durch die Änderung des Ladedrucks auf den Sollpegel einstellbar ist, wird ein Pegel des Ladedrucks, durch den es ermöglicht ist, nach dem Öffnen eines Volumenstrom-Regelungsventils der Brennkraftmaschine den Sollpegel des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr bereitzustellen, ermittelt und der ermittelte Pegel des Ladedrucks in einer Ladeluftstrecke der Brennkraftmaschine erzeugt. Zum Bereitstellen des Sollpegels des Saugrohrabsolutdrucks im Saugrohr wird das Volumentstrom-Regelungsventil geöffnet und der Aktuator zwischen den Betriebszuständen umgeschaltet.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Wie in JP 2016 - 89 749 A offenbart, ist ein Verbrennungsmotor bekannt, welcher zusätzlich zu einer Nockenschaltvorrichtung, einem Turbolader und einem Drosselventil, welches stromabwärts von einem Kompressor des Turboladers angeordnet ist, mit einer Ladedrucksteuerungsvorrichtung ausgestattet ist. Die hier genannte Nockenschaltvorrichtung kann zwischen einer ersten Nocke und einer zweiten Nocke, welche gewählt ist, um eine höhere Ladeeffizienz von Ansaugluft als eine mit der ersten Nocke erzielte Ladeeffizienz zu erzielen, eine Nocke (d. h., eine Ventilantriebsnocke) schalten, welche ein Ventil antreibt, das einen Verbrennungsraum öffnet und schließt (d. h., ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil). Darüber hinaus kann die Ladedrucksteuerungsvorrichtung (beispielsweise eine Vorrichtung mit einem Wastegate-Ventil) den Ladedruck (d. h., einen Drosseleingangsdruck) durch Anpassen des Betrags von Abgasenergie steuern, welcher durch eine Turbine zurückgewonnen wird.
  • Gemäß dem Verbrennungsmotor mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann eine bestimmte Nockenschaltbedingung, dass eine Nockenschaltbetätigung von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke in Antwort auf eine Zunahme eines Bedarfsmotordrehmoments durchgeführt wird, während der Nutzung eines Hochlastbereichs erfüllt werden, in welchem der Drosselausgangsdruck höher als der Atmosphärendruck ist. Um eine Drehmomentdifferenz aufgrund eines Auftretens einer Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung dieser Art von Nockenschaltbetätigung zu reduzieren, ist es vorstellbar, den Ladedruck durch die Ladedrucksteuerungsvorrichtung zu senken, um den Drosselausgangsdruck zu senken.
  • Falls jedoch die Ladedrucksteuerungsvorrichtung wie vorstehend beschrieben gesteuert wird, ist zu bedenken, dass eine Verzögerung des Nachfolgens eines Ist-Motordrehmoments bezüglich des Bedarfsmotordrehmoments erzeugt werden kann, wenn eine Zunahme des zylinderinternen Ladeluftbetrags verursacht wird, während der Ladedruck nach einer Ausführung der Nockenschaltbetätigung in Antwort auf eine Zunahme des Bedarfsmotordrehmoments erhöht wird. Diese Art von Verzögerung des Nachfolgens des Ist-Motordrehmoments kann zudem zu einem Mangel des Motordrehmoments führen.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde geschaffen, um das vorstehend beschriebene Problem zu behandeln, und es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welche einen Mangel eines Motordrehmoments nach der Ausführung einer Nockenschaltbetätigung reduziert, während ein Auftreten einer Differenz eines zylinderinternen Ladeluftbetrags (eine Drehmomentdifferenz) vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung reduziert wird.
  • Eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Offenbarung ist konfiguriert, um einen Verbrennungsmotor zu steuern, welcher Folgendes aufweist:
    • einen Turbolader, welcher mit einem in einem Ansaugluftkanal angeordneten Kompressor und einer in einem Abgaskanal angerordneten Turbine ausgestattet ist;
    • ein Drosselventil, welches in einem Bereich des Ansaugluftkanals angeordnet ist, der sich an einer stromabwärtigen Seite des Kompressors befindet;
    • eine Ladedrucksteuerungsvorrichtung, welche konfiguriert ist, um einen Ladedruck des Turboladers durch Ändern eines Ladedrucksteuerungsparameters zu steuern, dessen Wert verringert wird, wenn ein Betrag von durch die Turbine zurückgewonnener Abgasenergie erhöht wird; und
    • eine Nockenschaltvorrichtung, welche konfiguriert ist, um zwischen einer ersten Nocke und einer zweiten Nocke, welche gewählt ist, um eine höhere Ladeeffizienz von Ansaugluft zu erzielen als die, welche mit der ersten Nocke erzielt wird, eine Nocke zu schalten, welche ein Ventil antreibt, das einen Verbrennungsraum öffnet und schließt.
  • Die Steuerungsvorrichtung ist konfiguriert, um:
    • eine Ladedrucksteuerungsverarbeitung unter Nutzung der Ladedrucksteuerungsvorrichtung und eine Luftbetragssteuerungsverarbeitung unter Nutzung des Drosselventils auszuführen, wenn eine bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist, dass in Antwort auf eine Zunahme eines Bedarfsmotordrehmoments während einer Nutzung eines Hochlastbereichs, in welchem ein Drosselausgangsdruck höher als ein Atmosphärendruck ist, eine Nockenschaltbetätigung von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke durchgeführt wird;
    • bei der Ladedrucksteuerungsverarbeitung die Ladedrucksteuerungsvorrichtung derart zu steuern, dass der Ladedrucksteuerungsparameter nicht synchron mit der Ausführung der Nockenschaltbetätigung zunimmt und nach der Durchführung der Nockenschaltbetätigung in Übereinstimmung mit einer Zunahme des Bedarfsmotordrehmoments abnimmt; und bei der Luftbetragssteuerungsverarbeitung einen Öffnungsgrad des Drosselventils synchron mit der Nockenschaltbetätigung derart zu dessen geschlossener Seite zu steuern, dass keine Differenz eines zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung erzeugt wird.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann konfiguriert sein, um die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung auszuführen, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist und es notwendig ist, den Drosselausgangsdruck auf einen bestimmten Wert oder niedriger zu senken, um keine Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung zu erzeugen.
  • Der bestimmte Wert kann ein Atmosphärendruck sein.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann konfiguriert sein, um die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung auszuführen, wenn eine Zunahmerate des Bedarfsmotordrehmoments größer oder gleich wie ein Schwellwert ist, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist.
  • Gemäß der Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor der vorliegenden Offenbarung kann die Steuerungsvorrichtung konfiguriert sein, um die Ladedrucksteuerungsverarbeitung unter Nutzung der Ladedrucksteuerungsvorrichtung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung unter Nutzung des Drosselventils auszuführen, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist. Gemäß der Ladedrucksteuerungsverarbeitung wird die Ladedrucksteuerungsvorrichtung derart gesteuert, dass der Ladedrucksteuerungsparameter nicht synchron mit einer
    Ausführung der Nockenschaltbetätigung zunimmt und in Übereinstimmung mit einer Zunahme des Bedarfsmotordrehmoments nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung abnimmt. Darüber hinaus wird gemäß der Luftbetragssteuerungsverarbeitung der Öffnungsgrad des Drosselventils synchron mit der Nockenschaltbetätigung derart zu dessen geschlossener Seite gesteuert, dass keine Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung erzeugt wird. Folglich kann verhindert werden, dass die Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags (Drehmomentdifferenz) vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung erzeugt wird, ohne nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung den Ladedruck (d. h., eine Turbinendrehzahl) zu senken. Infolgedessen kann ein übergangsweiser Mangel des Motordrehmoments aufgrund einer Verzögerung des Nachfolgens des Ist-Motordrehmoments bezüglich des Bedarfsmotordrehmoments nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung reduziert werden, während das Auftreten einer Drehmomentdifferenz reduziert wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Schaubild, um ein Beispiel der Konfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben;
    • 2 zeigt Ventilhubkurven, um ein Beispiel der Profile einer ersten und zweiten Nocke zu beschreiben;
    • 3 ist ein Blockschaubild, welches ein Beispiel der Konfiguration einer ECU für die Luftbetragssteuerung darstellt, welche in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verwendet wird;
    • 4 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Vergleichsbeispiel einer Luftbetragssteuerung (d. h., einer Drehmomentsteuerung) darstellt, auf welches Bezug genommen wird, um ein Problem bei der Luftbetragssteuerung zu erklären, welche ausgeführt wird, wenn eine bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist;
    • 5 ist ein Zeitdiagramm, um die Luftbetragssteuerung (die Drehmomentsteuerung) zu beschreiben, welche ausgeführt wird, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung bei der ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Offenbarung erfüllt ist;
    • 6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Routine der Verarbeitung bezüglich der Luftbetragssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
    • 7 ist ein Flussdiagramm, welches eine Routine der Verarbeitung bezüglich einer Luftbetragssteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass, selbst wenn die Anzahl, die Menge, der Betrag, der Bereich oder andere numerische Attribute eines Elements in der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen genannt werden, die vorliegende Offenbarung nicht auf die genannten numerischen Attribute beschränkt ist, wenn dies nicht explizit anders beschrieben ist oder wenn die vorliegende Offenbarung durch die numerischen Attribute theoretisch explizit spezifiziert wird. Ferner sind Strukturen oder Schritte o. Ä., welche in Verbindung mit dem folgenden Ausführungsformen beschrieben werden, nicht notwendigerweise essenziell für die vorliegende Offenbarung, wenn dies nicht explizit anders gezeigt ist oder wenn die vorliegende Offenbarung nicht explizit durch die Strukturen, Schritte oder Ähnliches theoretisch spezifiziert ist.
  • Erste Ausführungsform
  • Zunächst wird eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Referenz auf 1 bis 6 beschrieben.
  • 1-1. Beispiel einer Konfiguration eines Systems
  • 1 ist ein schematisches Schaubild, um ein Beispiel der Konfiguration eines Systems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben. Das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat einen Verbrennungsmotor (beispielsweise einen Ottomotor) 10. Innerhalb jedes Zylinders 12 des Verbrennungsmotors 10 ist ein Verbrennungsraum 14 ausgebildet. Die Anzahl und Anordnung von Zylindern des Verbrennungsmotors 10 sind insbesondere nicht begrenzt. Ein Ansaugluftkanal 16 und ein Abgaskanal 18 sind mit jedem Zylinder 12 verbunden.
  • In der Nähe eines Einlasses des Ansaugluftkanals 16 ist ein Luftreiniger 20 bereitgestellt. Ein Luftströmungssensor 22, welcher ein Signal in Antwort auf die Strömungsrate der Luft (der Ansaugluft) ausgibt, die in den Ansaugluftkanal 16 eingeleitet wird, ist stromabwärts des Luftreinigers 20 angeordnet. Zudem ist in einem Bereich des Ansaugluftkanals 16, welcher sich an der stromabwärtigen Seite des Luftströmungssensors 22 befindet, ein Kompressor 24a eines Turboladers 24 angeordnet. Der Turbolader 24 ist mit einer Turbine 24b ausgestattet, welche in dem Abgaskanal 18 angeordnet ist. Der Kompressor 24a ist durch eine Koppelwelle 24c integral mit der Turbine 24b gekoppelt und wird durch die Abgasenergie eines der Turbine 24b zugeführten Abgases rotatorisch angetrieben.
  • Ein Ladeluftkühler 26, welcher die durch den Kompressor 24a komprimierte Ansaugluft kühlt, ist in einem Bereich des Ansaugluftkanals 16 installiert, welcher sich an der stromabwärtigen Seite des Kompressors 24a befindet. Ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 28 ist in einem Bereich des Ansaugluftkanals 16 installiert, welcher sich an der stromabwärtigen Seite des Ladeluftkühlers 26 befindet. Ein Ansaugluftdrucksensor 30 ist in einem Bereich des Ansaugluftkanals 16 installiert, welcher sich an der stromaufwärtigen Seite des Drosselventils 28 und an der stromabwärtigen Seite des Kompressors 24a befindet. Der Ansaugluftdrucksensor 30 gibt ein Signal in Antwort auf den Ausgangsdruck des Kompressors 24a, d. h., einen Ladedruck des Turboladers 24 (nachfolgend auch als ein „Drosseleingangsdruck“ bezeichnet) aus.
  • Ein Ansaugkrümmer 16a zum Verteilen der Ansaugluft zu jedem Zylinder 12 ist an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 28 bereitgestellt. Kanäle in dem Ansaugkrümmer 16a dienen als ein Teil des Ansaugluftkanals 16. Ein Ansaugluftdrucksensor 32 ist in einem Verbindungsbereich (einem Ausgleichsbehälter) des Ansaugkrümmers 16a installiert. Der Ansaugluftdrucksensor 32 gibt ein Signal in Antwort auf einen Ansaugkrümmerdruck (nachfolgend auch als ein „Drosselausgangsdruck“ bezeichnet) aus.
  • Ein Abgasbypasskanal 34, welcher die Turbine 24b umgeht, ist mit dem Abgaskanal 18 verbunden. Ein Wastegate-Ventil (WGV) 36, welches den Abgasbypasskanal 34 öffnet und schließt, ist in dem Abgasbypasskanal 34 angeordnet. Beispielsweise wird das WGV 36 durch ein Vakuumsregelventil (VRV) 36a der Membranbauart angetrieben. Das WGV 36 ist derart konfiguriert, dass dessen Öffnungsgrad (ein WGV-Öffnungsgrad) innerhalb eines vorbestimmten Öffnungsgradsteuerungsbereichs anpassbar ist. Der Ladedruck kann durch Ändern des WGV-Öffnungsgrads gesteuert werden, um den Betrag der Abgasenergie anzupassen, welcher durch die Turbine 24b zurückgewonnen wird (d. h., die Strömungsrate des Abgases, welches die Turbine 24b passiert).
  • Es ist anzumerken, dass dieser Abgasbypasskanal 34 und das WGV 36 einem Beispiel der „Ladedrucksteuerungsvorrichtung“ gemäß der vorliegenden Offenbarung entsprechen. Zudem entspricht der WGV-Öffnungsgrad einem Beispiel des „Ladedrucksteuerungsparameters“ gemäß der vorliegenden Offenbarung. Genauer ausgedrückt wird die Menge der durch die Turbine 24b zurückgewonnenen Abgasenergie umso größer, je kleiner der WGV-Öffnungsgrad (d. h., der Ladedrucksteuerungsparameter) ist.
  • Einlassventile 38 sind an einem Endbereich des Ansaugluftkanals 16 bereitgestellt, welcher sich an der näher an dem Verbrennungsraum 14 liegenden Seite befindet. Die Einlassventile 38 werden durch eine einlassvariable Ventilbetätigungsvorrichtung mit einer Nockenschaltvorrichtung 40 angetrieben. Die Nockenschaltvorrichtung 40 ist konfiguriert, um zwischen einer ersten Nocke und einer zweiten Nocke wahlweise eine Nocke zu schalten, welche die Einlassventile 38 antreibt (nachfolgend als eine „Ventilantriebsnocke“ bezeichnet). Es ist anzumerken, dass die Nockenschaltvorrichtung 40 auch bereitgestellt sein kann, um Nocken zum Antreiben von Auslassventilen 42 zu schalten.
  • Als die vorstehend beschriebene Nockenschaltvorrichtung 40 kann eine bekannte Vorrichtung zum Schalten der Ventilantriebsnocke genutzt werden, beispielsweise indem die erste Nocke und die zweite Nocke in der Axialrichtung einer Nockenwelle verschoben werden. Als ein weiteres Beispiel der Nockenschaltvorrichtung 40 kann zudem eine bekannte Vorrichtung zum Schalten der Ventilantriebsnocke genutzt werden, indem der Verbindungzustand einer Vielzahl von Schwingen, welche zwischen der ersten und der zweiten Nocke und dem Einlassventil 38 angeordnet sind, beispielsweise durch Nutzung eines Schaltstifts geschaltet wird. Gemäß der auf diese Weise beispielhaft angeführten Nockenschaltvorrichtung 40 kann die Ventilantriebsnocke in Antwort auf eine Nockenschaltforderung unmittelbar geschaltet werden.
  • 2 zeigt Ventilhubkurven zum Beschreiben eines Beispiels der Profile der ersten und der zweiten Nocke. Die zweite Nocke ist derart ausgebildet, dass die Ladeeffizienz der Ansaugluft, welche höher als die der ersten Nocke ist, in einem Motorbetriebszustand erzielt wird, in welchem die zweite Nocke genutzt wird. Um diese Art von Charakteristiken zu erzielen, ist in einem in 2 gezeigten Beispiel die zweite Nocke ausgebildet, um den Hubbetrag und den Betätigungswinkel des Einlassventils 38 erzielen zu können, welche größer als die sind, welche erzielt werden, wenn die erste Nocke genutzt wird.
  • Wie in 1 gezeigt, weist das System gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 50 auf. Verschiedene Sensoren, welche an dem Verbrennungsmotor 10 und dem Fahrzeug installiert sind, an dem dieser montiert ist, und verschiedene Aktoren zum Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors 10 sind elektrisch mit der ECU 50 verbunden.
  • Die verschiedenen vorstehend beschriebenen Sensoren weisen zusätzlich zu dem beschriebenen Luftströmungssensor 22 und den beschriebenen Ansaugluftdrucksensoren 30 und 32 einen Kurbelwinkelsensor 52 und einen Gaspedalpositionssensor 54 auf. Der Kurbelwinkelsensor 52 gibt ein Signal in Antwort auf den Kurbelwinkel aus. Die ECU 50 kann durch Verwendung der Signale des Kurbelwinkelsensors 52 eine Motordrehzahl Ne berechnen. Der Gaspedalpositionssensor 54 gibt ein Signal in Antwort auf einen Niederdrückbetrag eines Gaspedals des Fahrzeugs aus (d. h., eine Gaspedalposition). Zudem weisen die verschiedenen vorstehend beschriebenen Aktoren zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Drosselventil 28 und dem vorstehend beschriebenen WGV 36 Kraftstoffeinspritzungsventile 56 und eine Zündvorrichtung 58 auf.
  • Die ECU 50 hat einen Prozessor, einen Speicher und ein Eingabe-/Ausgabeinterface. Das Eingabe-/Ausgabeinterface empfängt von den verschiedenen vorstehend beschriebenen Sensoren Sensorsignale und gibt zudem Betätigungssignale an die verschiedenen vorstehend beschriebenen Aktoren aus. In dem Speicher werden verschiedene Steuerungsprogramme und Kennfelder zum Steuern der verschiedenen Aktoren gespeichert. Der Prozessor liest ein Steuerungsprogramm aus dem Speicher aus und führt das Steuerungsprogramm aus. Infolgedessen werden die Funktionen der „Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor“ gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzielt.
  • 1-2.Motorsteuerung gemäß der ersten Ausführungsform
  • 1-2-1. Grundbetrieb einer Luftbetragssteuerung gemäß eines Verbrennungsmotors
  • Die ECU 50 führt eine Luftbetragssteuerung aus, um ein Motordrehmoment zu steuern. Diese Luftbetragssteuerung entspricht einer Steuerung eines zylinderinternen Ladeluftbetrags, welcher der Betrag der Luft ist, welche in jeden Zylinder 12 des Verbrennungsmotors 10 geladen wird, und wird durch die Nutzung des Drosselventils 28 und des WGV 36 ausgeführt. Nachfolgend wird ein Beispiel dieser Art von Luftbetragssteuerung mit Referenz auf 3 beschrieben.
  • 3 ist ein Blockschaltbild, welches ein Beispiel der Konfiguration der ECU 50 für die Luftbetragssteuerung darstellt, welche in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung genutzt wird. Wie in 3 gezeigt, hat die ECU 50 als deren die Luftbetragssteuerung betreffenden Funktionsblöcke einen Bedarfsdrehmomentberechnungsabschnitt 50a, einen Bedarfsluftbetragsberechnungsabschnitt 50b, einen Bedarfsladedruckberechnungsabschnitt 50c, einen WGV-Öffnungsgradsteuerungsabschnitt 50d und einen Drosselöffnungsgradsteuerungsabschnitt 50e.
  • Der Bedarfsdrehmomentberechnungsabschnitt 50a berechnet abhängig von der Gaspedalposition ein Bedarfsmotordrehmoment eines Fahrers des Fahrzeugs (nachfolgend einfach abgekürzt als ein „Bedarfsdrehmoment“). Ein berechnetes Bedarfsdrehmoment wird an den Bedarfsluftbetragsberechnungsabschnitt 50b ausgegeben.
  • Der Bedarfsluftbetragsberechnungsabschnitt 50b berechnet einen Bedarfsluftbetrag, welcher ein zylinderinterner Ladeluftbetrag ist, der benötigt wird, um das Bedarfsdrehmoment zu erreichen. Um diesen Bedarfsluftbetrag zu berechnen, nutzt der Bedarfsluftbetragsberechnungsabschnitt 50b beispielsweise ein Luftbetragskennfeld, welches eine Beziehung zwischen dem Bedarfsdrehmoment und dem Bedarfsluftbetrag definiert. Ein berechneter Bedarfsluftbetrag wird an den Bedarfsladedruckberechnungsabschnitt 50c und den Drosselöffnungsgradsteuerungsabschnitt 50e ausgegeben. Zusätzlich wird angenommen, dass als eine Voraussetzung der Berechnung des Bedarfsluftbetrags ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis als ein Beispiel eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses genutzt wird, und dass eine Zündzeitsteuerung auf eine optimale Zündzeitsteuerung eingesteuert wird (beispielsweise eine spätere Zündzeitsteuerung einer MBT („Minimum Advance for Best Torque“ bzw. minimales Vorziehen für das beste Drehmoment)-Zündzeitsteuerung und einer Spurklopfzündzeitsteuerung („Trace Knock Ignition Timing“)).
  • Der Bedarfsladedruckberechnungsabschnitt 50c berechnet einen Bedarfsladedruck, welcher ein Ladedruck ist (d. h., ein Drosseleingangsdruck), welcher benötigt wird, um den Bedarfsluftbetrag zu erreichen. Nutzungsinformationen zu Nocken (d. h., Informationen, die anzeigen, welche der ersten Nocke und der zweiten Nocke zum Antreiben des Einlassventils 38 genutzt wird) und zu der Motordrehzahl Ne ebenso wie der Bedarfsluftbetrag werden in den Bedarfsladedruckberechnungsabschnitt 50c eingegeben. D. h., der Bedarfsladedruck wird berechnet, um abhängig davon, welche der ersten Nocke und der zweiten Nocke genutzt wird, einen unterschiedlich Wert anzunehmen.
  • Genauer ausgedrückt speichert die ECU 50 für jede Nocke ein Ladedruckkennfeld, welches eine Beziehung zwischen dem Bedarfsluftbetrag und der Motordrehzahl Ne definiert, sowie den Bedarfsladedruck, um den Bedarfsladedruck zu berechnen. Wenn die erste Nocke genutzt wird, berechnet der Bedarfsladedruckberechnungsabschnitt 50c den Bedarfsladedruck, welcher benötigt wird, um einen Bedarfsluftbetrag bei der ersten Nocke und der aktuellen Motordrehzahl Ne zu erfüllen (zur einfacheren Erklärung auch als ein „erster Bedarfsladedruck“ bezeichnet). Andererseits berechnet der Bedarfsladedruckberechnungsabschnitt 50c auf ähnliche Weise einen „zweiten Bedarfsladedruck“, wenn die zweite Nocke genutzt wird. Ein berechneter Bedarfsladedruck (d. h., ein erster Ladedruck oder zweiter Ladedruck) wird an den WGV-Öffnungsgradsteuerungsabschnitt 50d und den Drosselöffnungsgradsteuerungsabschnitt 50e ausgegeben.
  • Der WGV-Öffnungsgradsteuerungsabschnitt 50d berechnet einen Bedarfsmembranunterdruck, um das WGV 36 derart zu steuern, dass ein WGV-Öffnungsgrad erreicht wird, welcher benötigt wird, um den Bedarfsladedruck zu erreichen. Je größer die Strömungsrate des Gases ist, welches die Turbine 24b passiert (d. h., eine Turbinenströmungsrate), desto höher wird die Aufladefähigkeit des Turboladers 24. Aufgrund dessen nutzt der WGV-Öffnungsgradsteuerungsabschnitt 50d beispielsweise ein Kennfeld, welches eine Beziehung zwischen dem Bedarfsladedruck und einer Turbinenströmungsrate definiert, und den Bedarfsmembranunterdruck, um den Bedarfsmembranunterdruck zu berechnen. Die Turbinenströmungsrate kann beispielsweise erhalten werden, in dem dafür die durch den Luftströmungssensor 22 gemessene Ansaugluftströmungsrate eingesetzt wird.
  • Ferner berechnet der WGV-Öffnungsgradsteuerungsabschnitt 50d einen elektrischen Stromwert des VRV 36a (ein VRV-Anweisungsstrom), welcher benötigt wird, um den Bedarfsmembranunterdruck zu erreichen. Um diesen VRV-Anweisungsstrom zu berechnen, nutzt der WGV-Öffnungsgradsteuerungsabschnitt 50d beispielsweise ein Kennfeld, welches eine Beziehung zwischen dem Bedarfsmembranunterdruck und dem VRV-Anweisungsstrom definiert. Ein berechneter VRV-Anweisungsstrom wird dem WGV 36 (VRV 36a) zugewiesen. Somit wird das WGV 36 gesteuert, um einen WGV-Öffnungsgrad aufzuweisen, welcher den Bedarfsladedruck erfüllt.
  • Der Drosselöffnungsgradsteuerungsabschnitt 50e berechnet einen Drosselanweisungsstrom, um das Drosselventil 28 derart zu steuern, dass unter dem Bedarfsladedruck (d. h., einen Bedarfswert des Drosseleingangsdrucks), welcher durch die Steuerung des WGV 36 erfüllt wird, ein Drosselöffnungsgrad erzielt wird, welcher benötigt wird, um den Bedarfsluftbetrag zu erzielen. Um diesen Anweisungsstrom zu berechnen, nutzt der Drosselöffnungsgradsteuerungsabschnitt 50e beispielsweise ein Kennfeld, welches eine Beziehung zwischen dem Bedarfsluftbetrag und dem Bedarfsladedruck definiert, sowie den Drosselanweisungsstrom. Ein berechneter Drosselanweisungsstrom wird dem Drosselventil 28 zugewiesen. Somit wird das Drosselventil 28 gesteuert, um einen Drosselöffnungsgrad aufzuweisen, welcher den Bedarfsluftbetrag erfüllt.
  • 1-2-1-1. Beispiel, in welchem ein Bedarfsdrosselausgangsdruck kleiner oder gleich wie ein Atmosphärendruck ist
  • Wenn ein Aufladen nicht benötigt wird, um den Bedarfsluftbetrag zu erreichen (d. h., wenn der Drosselausgangsdruck, der benötigt wird, um den Bedarfsluftbetrag zu erreichen, kleiner oder gleich wie der Atmosphärendruck ist), wird gemäß dem vorstehend beschriebenen Bedarfsladedruckberechnungsabschnitt 50c der Atmosphärendruck als der Bedarfsladedruck berechnet.
  • Wenn der Bedarfsladedruck der Atmosphärendruck ist, steuert der WGV-Öffnungsgradsteuerungsabschnitt 50d das WGV 36 derart, dass innerhalb des vorstehend beschriebenen vorbestimmten Öffnungsgradsteuerungsbereichs ein maximaler Öffnungsgrad erreicht wird. Dieser maximale Öffnungsgrad ist gleich oder größer als ein minimaler Sättigungsöffnungsgrad der Strömungsrate (einer Bypass-Strömungsrate) des Gases, welches die Turbine 24b umgeht (d. h., ein minimaler Öffnungsgrad, bei welchem die Bypass-Strömungsrate nicht weiter zunimmt, selbst wenn das WGV 36 sich weiter öffnet). Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein wird ein vollständig geöffneter Grad als ein Beispiel dieser Art von maximalem Öffnungsgrad genutzt.
  • Der Drosselöffnungsgradsteuerungsabschnitt 50e steuert das Drosselventil 28 derart, dass ein Drosselöffnungsgrad zum Erreichen des Bedarfsluftbetrags erreicht wird, wenn das WGV 36 wie vorstehend beschrieben auf den maximalen Öffnungsgrad (d. h. vollständig geöffneter Grad) gesteuert wird.
  • 1-2-1-2.Beispiel, in welchem ein Bedarfsdrosselausgangsdruck größer als ein Atmosphärendruck ist
  • Wenn Aufladen benötigt wird (d. h., wenn der Drosselausgangsdruck, welcher benötigt wird, um den Bedarfsluftbetrag zu erreichen, höher als der Atmosphärendruck ist), wird andererseits ein Wert, welcher höher als der Atmosphärendruck ist, als der Bedarfsladedruck berechnet.
  • Wenn ein Wert, welcher höher als der Atmosphärendruck ist, als der Bedarfsladedruck berechnet wird, steuert der Drosselöffnungsgradsteuerungsabschnitt 50e das Drosselventil 28 derart, dass der vollständig geöffnete Grad erreicht wird. Falls der Drosselöffnungsgrad der vollständig geöffnete Grad ist, werden der Ladedruck (d. h., der Drosseleingangsdruck) und der Drosselausgangsdruck (im Wesentlichen) gleich. Der WGV-Öffnungsgradsteuerungsabschnitt 50d steuert das WGV 36, um einen WGV-Öffnungsgrad anzunehmen, welcher benötigt wird, um den Bedarfsladedruck zu erreichen, welcher den Bedarfsluftbetrag erfüllt (d. h., einen Bedarfswert des Drosselausgangsdruck), während das Drosselventil 28 mit dem vollständig geöffneten Grad geöffnet ist. Genauer ausgedrückt wird der WGV-Öffnungsgrad gesteuert, um unter der Voraussetzung, dass der WGV-Öffnungsgrad kleiner als der vorstehend beschriebene minimale Sättigungsöffnungsgrad ist, kleiner zu sein, wenn der Bedarfsladedruck höher ist.
  • Es ist anzumerken, dass die Berechnung von verschiedenen Parametern, wie dem Bedarfsluftbetrag und dem Bedarfsladedruck, welche in der vorstehend beschriebenen Luftbetragssteuerung genutzt werden, beispielsweise durch die Nutzung von auf einem bekannten physikalischen Modell basierenden Berechnungsformeln durchgeführt werden kann, anstelle des vorstehend beschriebenen Beispiels der Nutzung der Kennfelder.
  • 1-2-2. Problem bei einer Luftbetragssteuerung, welche durchgeführt wird, wenn eine bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist
  • Bei der vorstehend beschriebenen Nockenschaltvorrichtung 40 kann die ECU 50 eine Nocke, welche das Einlassventil 38 antreibt, von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke schalten und kann sie zudem von der zweiten Nocke zu der ersten Nocke schalten.
  • Auf dieser Basis kann während eine Nutzung eines Hochlastbereichs, in welchem der Drosselausgangsdruck höher als der Atmosphärendruck ist, eine Bedingung erfüllt sein, dass infolge einer Zunahme des Bedarfsdrehmoments eine Nockenschaltbetätigung von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke (d. h., eine Betätigung, um zu einer Nocke zu schalten, welche eine höhere Ladeeffizienz erreichen kann) durchgeführt wird. Nachfolgend wird diese Bedingung zur einfacheren Erklärung als eine „bestimmte Nockenschaltbedingung“ bezeichnet.
  • 4 ist ein Zeitdiagramm, welches ein Vergleichsbeispiel einer Luftbetragssteuerung (d. h., einer Drehmomentsteuerung) darstellt, auf welche Bezug genommen wird, um ein Problem bei der Luftbetragssteuerung zu erklären, welche ausgeführt wird, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist. Zudem wird angenommen, dass ein Verbrennungsmotor, welcher auf dieses Vergleichsbeispiel angewendet wird, eine ähnliche Hardwarekonfiguration wie die des in 1 gezeigt Verbrennungsmotors 10 hat.
  • Ein Zeitpunkt t1 in 4 entspricht einem Zeitpunkt, zu welchem während einer Nutzung eines Niederlastbereichs, in welchem der Drosselausgangsdruck kleiner oder gleich wie der Atmosphärendruck wird, das Gaspedal durch den Fahrer des Fahrzeugs niedergedrückt wird (d. h., einem Zeitpunkt, zu welchem eine Forderung gestellt wird, das Motordrehmoment (d. h., eine Motorlast) zu erhöhen). Ein typisches Beispiel für die Zeit, zu welcher diese Art von Forderung gestellt wird, das Motordrehmoment zu erhöhen, ist die Zeit, zu welcher eine Beschleunigungsforderung gestellt wird, und ein weiteres Beispiel dafür ist die Zeit eines Anstiegs.
  • Obwohl die Wellenform des zylinderinternen Ladeluftbetrags (genauer ausgedrückt, eines zylinderinternen Ist-Luftbetrags) in 4 nicht gezeigt wird (auch in einer später beschriebenen 5), ist sie ähnlich zu der Wellenform eines Ist-Drehmoments (gestrichelte Linie). Nachdem der Zeitpunkt t1 vorübergeht, wird das Drosselventil infolge einer Zunahme des Bedarfsdrehmoments (durchgezogene Linie) geöffnet, während der WGV-Öffnungsgrad bei dem maximalen Öffnungsgrad (vollständig geöffneter Grad) aufrechterhalten wird. Da der WGV-Öffnungsgrad bei dem maximalen Öffnungsgrad aufrechterhalten wird, wird der Ladedruck (genauer ausgedrückt, ein Ist-Ladedruck) an einem Wert aufrechterhalten, welcher gleich dem Atmosphärendruck ist. Andererseits wird der Drosselausgangsdruck (Ansaugkrümmerdruck) in Assoziation mit einer Zunahme des Drosselöffnungsgrads größer. Infolgedessen wird auch das Ist-Drehmoment größer, da der zylinderinterne Ist-Ladeluftbetrag größer wird.
  • Ein Zeitpunkt t2 entspricht einem Zeitpunkt, zu welchem der Drosselöffnungsgrad den vollständig geöffneten Grad erreicht und somit der Drosselausgangsdruck dem Atmosphärendruck erreicht. Gemäß dem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel wird ein Motordrehmoment gefordert, welches höher als ein Wert ist, der erzeugt werden kann, wenn der WGV-Öffnungsgrad der maximale Öffnungsgrad ist und der Drosselöffnungsgrad der vollständig geöffnete Grad ist. Nachdem der Zeitpunkt t2 vorübergeht wird aufgrund dessen das WGV geschlossen, während das Drosselventil vollständig geöffnet ist. Infolgedessen, da der Drosselöffnungsgrad der vollständig geöffneter Grad ist, nehmen der Ladedruck (Drosseleingangsdruck) und der Drosselausgangsdruck, welche im Wesentlichen gleich sind, in Assoziation mit einer Abnahme des WGV-Öffnungsgrads zu. Infolgedessen, da der zylinderinterne Ist-Ladeluftbetrag weiter zunimmt, nimmt das Ist-Drehmoment weiter zu. Anschließend geht der Motorbetriebsbereich in einen Hochlastbereich über, in welchem der Drosselausgangsdruck höher als der Atmosphärendruck ist.
  • Gemäß dem Vergleichsbeispiel beginnt zu einem Zeitpunkt t3, nachdem der Zeitpunkt t2 vorübergeht, das Bedarfsdrehmoment aufgrund der Tatsache weiter zuzunehmen, dass das Gaspedal durch den Fahrer weiter niedergedrückt wird. Zusätzlich wird gemäß diesem Beispiel nachdem der Zeitpunkt t3 vorübergeht eine Nockenschaltforderung, die Ventilantriebsnocke von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke zu schalten, gestellt und infolgedessen wird die Nockenschaltbetätigung zu einem Zeitpunkt t4 basierend auf dieser Nockenschaltforderung ausgeführt (d. h., das Schalten von der ersten Nocke zu der zweiten Weg Nocke wird durchgeführt).
  • Gemäß dem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel wird die vorstehend beschriebene bestimmte Nockenschaltbedingung zu dem Zeitpunkt t4 erfüllt. Bei der Luftbetragssteuerung, welche durchgeführt werden soll, wenn diese Art von bestimmter Nockenschaltbedingung erfüllt wird, liegt das folgende Problem vor.
  • Gemäß dem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel wird das WGV wie folgt gesteuert, um eine Drehmomentdifferenz aufgrund des Auftretens einer Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach Durchführung der Nockenschaltbetätigung zu der zweiten Nocke, wodurch eine höhere Ladeeffizienz erreicht wird, zu reduzieren. D. h., zu dem Zeitpunkt t4 der Ausführung der Nockenschaltbetätigung während einer Zunahme des Bedarfsdrehmoments wird das WGV einmalig geöffnet. Infolgedessen nimmt der Drosselausgangsdruck in Assoziation mit einer Abnahme des Ladedrucks ab. Somit wird eine Zunahme des zylinderinternen Ladeluftbetrags, welcher mit dem Schalten zu der zweiten Nocke assoziiert ist, reduziert. Folglich kann die Drehmomentdifferenz reduziert werden.
  • Falls jedoch das WGV während einer Zunahme des Bedarfsdrehmoments wie vorstehend beschrieben einmalig geöffnet wird, nimmt die Turbinendrehzahl ab.
  • Aufgrund dessen ist zu befürchten, dass ein Turboloch auftritt, wenn danach (zu oder nach einem Zeitpunkt t5) der zylinderinterne Ist-Ladeluftbetrag (d. h., das Ist-Drehmoment) in Antwort auf eine Zunahme des Bedarfsdrehmoments zunimmt, während der Ist-Ladedruck zunimmt. Falls das Turboloch auftritt, kann, wie in 4 gezeigt, eine Verzögerung des Nachfolgens des Ist-Drehmoments bezüglich des Bedarfsdrehmoments auftreten und kann ein Mangel des Ist-Drehmoments auftreten.
  • Insbesondere entspricht das in 4 gezeigte Vergleichsbeispiel einem Beispiel, in welchem, wenn die vorbestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist, eine Bedingung, dass es notwendig ist, den Drosselausgangsdruck auf den Atmosphärendruck oder niedriger zu senken, um nicht eine Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung zu erzeugen, (zur einfacheren Erklärung nachfolgend als eine „Zusatzbedingung“ bezeichnet) erfüllt ist. In dem Beispiel, in welchem die Zusatzbedingung auf diese Weise ebenfalls erfüllt ist, tritt das vorstehend beschriebene Problem des Mangels des Motordrehmoments wie nachstehend beschrieben stärker auf.
  • D. h., gemäß dem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel wird das WGV zu dem Zeitpunkt t4 einmalig auf den maximalen Öffnungsgrad geöffnet (d. h., den vollständig geöffneten Grad), um den Ladedruck auf den Atmosphärendruck zu senken. Falls der Ladedruck auf den Atmosphärendruck gesenkt wird, indem das WGV auf diese Weise weitgehend geöffnet wird, wird das Turboloch größer und tritt anschließend eine Verzögerung des Nachfolgens des Ist-Drehmoments bezüglich des Bedarfsdrehmoments stärker auf. Folglich tritt das vorstehend beschriebene Problem eines Mangels des Motordrehmoments stärker auf. Es ist anzumerken, dass gemäß dem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel aufgrund der Notwendigkeit, dass der Drosselausgangsdruck niedriger als Atmosphärendruck ist, zusätzlich zu dem Öffnen des WGV auch eine Steuerung, um den Drosselöffnungsgrad zu schließen, durchgeführt wird.
  • Zusätzlich wird gemäß dem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel das Drosselventil 28 zunächst geöffnet, um zu bewirken, dass das Ist-Drehmoment sich dem Bedarfsdrehmoments nähert, nachdem zu dem Zeitpunkt t4 die Nockenschaltbetätigung (von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke) durchgeführt wird. Dann, nach dem Zeitpunkt t5, zu welchem der Drosselöffnungsgrad erneut den vollständig geöffneten Grad erreicht hat (d. h., einem Zeitpunkt, zu welchem der Drosselausgangsdruck den Atmosphärendruck erreicht hat), wird das WGV 36 geschlossen, während das Drosselventil 28 vollständig geöffnet ist, bis das Ist-Drehmoment das Nachfolgen bezüglich des Bedarfsdrehmoments beendet.
  • 1-2-3. Überblick einer Luftbetragssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform, welche ausgeführt wird, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist
  • 5 ist ein Zeitdiagramm, um die Luftbetragssteuerung (Drehmomentsteuerung) zu beschreiben, welche ausgeführt wird, wenn in der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist. 5 zeigt ein Beispiel einer Steuerung, welche durchgeführt wird, wenn das Bedarfsdrehmoment auf ähnliche Weise unter der gleichen Bedingung (genauer ausgedrückt, der gleichen Umgebungsbedingung und Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 10) wie in dem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel zunimmt. Folglich entspricht das in 5 gezeigte Beispiel auch einem Beispiel, in welchem die vorstehend beschriebene „Zusatzbedingung“ ebenfalls erfüllt ist, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist.
  • Wie in 5 gezeigt, werden zu dem Zeitpunkt t4, zu welchem die Nockenschaltbetätigung (von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke) durchgeführt wird, während sowohl die bestimmte Nockenschaltbedingung als auch die Zusatzbedingung erfüllt sind, gemäß der Luftbetragssteuerung der vorliegenden Ausführungsform eine „Ladedrucksteuerungsverarbeitung“ unter Nutzung des WGV 36 und eine „Luftbetragssteuerungsverarbeitung“ unter Nutzung des Drosselventils 28 durchgeführt (gestartet). Beispielsweise werden die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung bis zu einem Zeitpunkt t6 ausgeführt. Dieser Zeitpunkt t6 entspricht einem Zeitpunkt, zu welchem das Ist-Drehmoment das Bedarfsdrehmoment erreicht.
  • Genauer ausgedrückt wird die Ladedrucksteuerungsverarbeitung durch den WGV-Öffnungsgradsteuerungsabschnitt 50d ausgeführt und wird die Luftbetragssteuerungsverarbeitung durch den Drosselöffnungsgradsteuerungsabschnitt 50e ausgeführt. Gemäß der Ladedrucksteuerungsverarbeitung wird, wie in 5 gezeigt, das WGV 36 derart gesteuert, dass der WGV-Öffnungsgrad synchron zu der Ausführung der Nockenschaltbetätigung (genauer, in dem in 5 gezeigten Beispiel gleichzeitig zu der Nockenschaltbetätigung zu dem Zeitpunkt t4) nicht zunimmt. Gemäß der Ladedrucksteuerungsverarbeitung wird das WGV 36 darüber hinaus derart gesteuert, dass der WGV-Öffnungsgrad in Antwort auf eine Zunahme des Bedarfsdrehmoments abnimmt, nachdem der Zeitpunkt t4 vorübergeht (d. h., nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung). Beispielsweise kann diese Art von Steuerung des WGV-Öffnungsgrads erzielt werden, indem das durch den Bedarfsladedruckberechnungsabschnitt 50c berechnete Bedarfsdrehmoment wie folgt benutzt wird.
  • Wie bereits beschrieben hat die ECU 50 für jede Nocke das Ladedruckkennfeld zum Berechnen des Bedarfsladedrucks. Falls das Schalten von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke durchgeführt wird, soll aufgrund dessen ein zweiter Bedarfsladedruck verwendet werden, welcher mit der zweiten Nocke assoziiert ist, anstelle eines ersten Bedarfsladedrucks, welche mit der ersten Nocke assoziiert ist. Selbst nachdem der Zeitpunkt t4 erreicht ist, wird jedoch gemäß der Ladedrucksteuerungsverarbeitung der erste Bedarfsladedruck weiterhin genutzt, ohne das Ladedruckkennfeld zu wechseln.
  • Das Schalten von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke wird durchgeführt, um eine höhere Ladeeffizienz zu erreichen. Aufgrund dessen wird bei einer Motorbetriebsbedingung, dass die zweite Nocke verwendet wird, der erste Bedarfsladedruck höher als der zweite Bedarfsladedruck, verglichen unter der Bedingung des gleichen Bedarfsluftbetrags und der gleichen Motordrehzahl Ne. Folglich wird während der Zeitspanne (t4-t6) einer Ausführung der Ladedrucksteuerungsverarbeitung, in welcher der erste Bedarfsladedruck durchgängig verwendet wird, der erste Bedarfsladedruck verwendet, welcher höher als der zweite Bedarfsladedruck ist, der mit der zweiten Nocke assoziiert ist, obwohl die Ventilantriebsnocke tatsächlich zu der zweiten Nocke geschaltet wurde.
  • Infolgedessen kann das WGV 36 derart gesteuert werden, dass der WGV-Öffnungsgrad nicht synchron zu der Ausführung der Nockenschaltbetätigung zunimmt und zudem in Antwort auf eine Zunahme des Bedarfsdrehmoments abnimmt, nachdem der Zeitpunkt t4 vorübergeht.
  • Andererseits steuert bei der Luftbetragssteuerungsverarbeitung der Drosselöffnungsgradsteuerungsabschnitt 50e den Drosselöffnungsgrad synchron zu der Nockenschaltbetätigung (genauer ausgedrückt, in dem in 5 gezeigten Beispiel gleichzeitig mit der Nockenschaltbetätigung zu dem Zeitpunkt t4) derart, dass ein Auftreten der Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung, welche mit der Ausführung der Ladedrucksteuerungsverarbeitung assoziiert ist, nicht verursacht wird. Genauer ausgedrückt wird gemäß dem in 5 gezeigten Beispiel, im Gegensatz zu dem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel, der WGV-Öffnungsgrad in der Nähe des Zeitpunkts t4, zu welchem das Schalten von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke ausgeführt wird, nicht erhöht. Somit wird die Verarbeitung, um vor und nach dem Schalten zu der zweiten Nocke den gleichen zylinderinternen Ladeluftbetrag aufrechtzuerhalten, nur durch Steuern des Drosselöffnungsgrads zu der geschlossenen Seite ausgeführt.
  • Während einer Zeitspanne von dem Zeitpunkt t4 zu einem Zeitpunkt t5` (welcher ein Zeitpunkt ist, zu welchem der Drosselausgangsdruck den Atmosphärendruck erreicht), wird darüber hinaus der WGV-Öffnungsgrad in Antwort auf eine Zunahme des Bedarfsdrehmoments gesenkt. Der Drosselöffnungsgrad wird während dieser Zeitspanne in Kooperation mit einer Abnahme des WGV-Öffnungsgrads in Antwort auf eine Zunahme des Bedarfsdrehmoments erhöht, um den zylinderinternen Bedarfsladeluftbetrag (Bedarfsdrehmoment) zu erreichen.
  • Falls die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Drosselsteuerungsverarbeitung zu einem Zeitpunkt t6 beendet werden, zu welchem die Verzögerung des Nachfolgens des Ist-Drehmoments bezüglich des Bedarfsdrehmoments eliminiert ist, wird ferner die fortgesetzte Nutzung des ersten Bedarfsladedrucks beendet und wird der zweite Bedarfsladedruck, welcher mit der derzeitig genutzten zweiten Nocke assoziiert ist, für die Luftbetragssteuerung normal genutzt. Da der Bedarfsladedruck sinkt wird infolgedessen der WGV-Öffnungsgrad wie in 5 gezeigt erhöht (mit Ablauf einer Zeit), um den zweiten Bedarfsladedruck zu erreichen. Zusätzlich wird der Drosselöffnungsgrad erhöht, um den zylinderinternen Bedarfsladeluftbetrag (Bedarfsdrehmoment) aufrechtzuerhalten, während der WGV-Öffnungsgrad auf diese Weise zunimmt. Infolgedessen nähert sich der Ladedruck (Ist-Ladedruck) dem Drosselausgangsdruck an. Ein Zeitpunkt t7 entspricht einem Zeitpunkt, zu welchem der Ist-Ladedruck den zweiten Bedarfsladedruck erreicht hat.
  • 1-2-4.vorteilhafte Effekte hinsichtlich einer Luftbetragssteuerung
  • Wie bisher beschrieben weist die Luftbetragssteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung auf, welche ausgeführt werden, wenn die Nockenschaltbedingung erfüllt ist. Gemäß dieser Verarbeitung kann der Ladedruck in der Zeitspanne (t4-t5`) aus 5 hoch aufrechterhalten werden, d. h., in der Zeitspanne, in welcher der Drosselausgangsdruck niedriger oder gleich wie der Atmosphärendruck ist, verglichen mit der Zeitspanne (t4-t5) des in 4 gezeigten Vergleichsbeispiels. In anderen Worten kann verhindert werden, dass die Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags (Drehmomentdifferenz) vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung erzeugt wird, ohne den Ladedruck (d. h., eine Turbinendrehzahl) zu senken. Da das Turboloch, wie in 5 gezeigt, reduziert werden kann, kann somit verursacht werden, dass der Drosselausgangsdruck schnell zunimmt, während der WGV-Öffnungsgrad in Antwort auf eine Zunahme des Bedarfsdrehmoments unmittelbar nach dem Vorübergehen des Zeitpunkts t5` verringert wird. Infolgedessen kann, wie in 5 gezeigt, ein übergangsweiser Mangel des Motordrehmoments aufgrund der Verzögerung bei dem Nachfolgen des Ist-Drehmoments bezüglich des Bedarfsdrehmoments nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung effektiv reduziert werden, während das Auftreten einer Drehmomentdifferenz reduziert wird.
  • 1-2-5. Verarbeitung einer ECU hinsichtlich einer Luftbetragssteuerung
  • 6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Routine der Verarbeitung bezüglich der Luftbetragssteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Die ECU 50 führt die Verarbeitung der vorliegenden Routine während eines Betriebs des Verbrennungsmotors 10 wiederholt aus.
  • Gemäß der in 6 gezeigten Routine bestimmt die ECU 50 zunächst, ob der Drosselausgangsdruck höher als der Atmosphärendruck ist (Schritt S100). Der Drosselausgangsdruck wird beispielsweise durch die Nutzung des Ansaugluftdrucksensors 32 ermittelt. Der Atmosphärendruck kann beispielsweise ein fester Wert sein oder kann durch die Nutzung eines Atmosphärendrucksensors ermittelt werden.
  • Falls das Bestimmungsergebnis des Schritts S100 negativ ist, beendet die ECU 50 den aktuellen Verarbeitungszyklus. Falls die ECU 50 andererseits in Schritt S100 bestimmt, dass der Hochlastbetriebsbereich, in welchem der Drosselausgangsdruck höher als der Atmosphärendruck ist, genutzt wird, fährt sie mit Schritt S102 fort.
  • In Schritt S102 bestimmt die ECU 50, ob eine Nockenschaltforderung von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke vorliegt. Beispielsweise wird die erste Nocke in einem Motorbetriebsbereich genutzt, welcher sich in einem Bereich mit niedriger Drehzahl und niedriger Last befindet, und wird die zweite Nocke in einem Motorbetriebsbereich genutzt, welcher sich an der Seite mit höherer Drehzahl und höherer Last als der Motorbetriebsbereich befindet, in welchem die erste Nocke verwendet wird. Die Nockenschaltforderung von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke wird beispielsweise gestellt, wenn der aktuelle Motorbetriebspunkt, welcher durch das Motordrehmoment (Motorlast) und die Motordrehzahl Ne identifiziert wird, in einen Motorbetriebsbereich eintritt, in welchem die zweite Nocke verwendet wird. Die vorstehend beschriebene Nockenschaltforderung wird zudem beispielsweise gestellt, wenn die Zunahmerate des Bedarfsdrehmoments während der Nutzung der ersten Nocke größer oder gleich wie ein vorbestimmter Wert wird. Zusätzlich basiert in dem in 5 gezeigten Beispiel die Nockenschaltbetätigung zu dem Zeitpunkt t4 auf einer Ausgabe der letzteren Nockenschaltforderung.
  • Es ist anzumerken, dass bezüglich der Bestimmungsverarbeitung aus Schritt S102 das Motordrehmoment (Ist-Drehmoment) beispielsweise durch die Nutzung eines Drehmomentkennfelds, welches bezüglich des vorstehend beschriebenen Luftbetragskennfelds ein umgekehrtes Kennfeld ist, als ein geschätztes Drehmoments abhängig von dem zylinderinternen Ist-Ladeluftbetrag berechnet werden kann. Die Berechnung des zylinderinternen Ist-Ladeluftbetrag kann beispielsweise durch die Nutzung von einem bekannten physikalischen Modell für den Ansaugtrakt durchgeführt werden.
  • Falls das Bestimmungsergebnis aus Schritt S102 negativ ist, beendet die ECU 50 den vorliegenden Verarbeitungszyklus. Falls andererseits das Bestimmungsergebnis aus Schritt S102 positiv ist, d. h., falls beurteilt werden kann, dass die vorstehend beschriebene „bestimmte Nockenschaltbedingung“ erfüllt ist, schreitet die ECU 50 mit Schritt S104 fort.
  • In Schritt S104 bestimmt die ECU 50 hinsichtlich der Nockenschaltbetätigung, welche auf der in Schritt S102 bestimmten Nockenschaltforderung basiert, ob der Drosselausgangsdruck auf dem Atmosphärendruck oder niedriger gesenkt werden muss, um nicht die Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung zu erzeugen. In anderen Worten wird bestimmt, ob die vorstehend beschriebene „Zusatzbedingung“ erfüllt ist.
  • Falls das Bestimmungsergebnis aus Schritt S104 negativ ist, führt die ECU 50 einen Wechsel des Ladedruckkennfelds, welches für die Berechnung des Bedarfsladedrucks genutzt wird, zu dem Ladedruckkennfeld zum Berechnen des mit der zweiten Nocke assoziierten zweiten Bedarfsladedrucks aus (Schritt S106). Infolgedessen wird die Steuerung des WGV 36 und des Drosselventil 28 basierend auf dem zweiten Bedarfsladedruck ausgeführt.
  • Falls das Bestimmungsergebnis aus Schritt S104 andererseits positiv ist, d. h., falls beurteilt werden kann, dass die Zusatzbedingung ebenso erfüllt ist, wie auch die bestimmte Nockenschaltforderung, schreitet die ECU 50 mit Schritt S108 fort. In Schritt S108 nutzt die ECU 50 weiterhin das Ladedruckkennfeld, welches vor der Ausführung der vorstehend beschriebenen Nockenschaltbetätigung genutzt wurde (d. h., das Ladedruckkennfeld für die Berechnung des ersten Bedarfsladedrucks, welcher mit der ersten Nocke assoziiert ist). Infolgedessen wird die Steuerung des WGV 36 und des Drosselventils 28 basierend auf dem ersten Bedarfsladedruck ausgeführt.
  • Als Nächstes bestimmt die ECU 50, ob das Ist-Drehmoment (d. h., das geschätzte Drehmoment) das Bedarfsdrehmoment erreicht hat (Schritt S110). Während das Bestimmungsergebnis aus Schritt S110 negativ ist, kehrt die ECU 50 zu Schritt S108 zurück, um mit der Nutzung des Ladedruckkennfelds für die erste Nocke fortzufahren. Falls das Bestimmungsergebnis aus Schritt S110 andererseits positiv wird, fährt die ECU 50 mit Schritt S106 fort, um das Wechseln des Ladedruckkennfelds zu dem Ladedruckkennfeld für die zweite Nocke auszuführen.
  • Zweite Ausführungsform
  • Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung mit Verweis auf 7 beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen, dass die in 1 gezeigte Konfiguration als ein Beispiel einer Systemkonfiguration gemäß der zweiten Ausführungsform genutzt wird.
  • 2. Motorsteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform
  • Die Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Motorsteuerung gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform anhand der Ausführungsbedingung der Ladedrucksteuerungsverarbeitung und der Luftbetragssteuerungsverarbeitung.
  • Genauer ausgedrückt werden in der ersten Ausführungsform die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung immer ausgeführt, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung und die Zusatzbedingung beide erfüllt sind. Im Gegensatz dazu werden in der vorliegenden Ausführungsform die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung nur dann ausgeführt, wenn die Zunahmerate des Bedarfsdrehmoments größer oder gleich wie ein Schwellwert TH ist, selbst wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung und die Zusatzbedingung beide erfüllt sind.
  • 2-1. Verarbeitung der ECU bezüglich einer Luftbetragssteuerung
  • 7 ist ein Flussdiagramm, welches eine Routine der Verarbeitung darstellt, welche die Luftbetragssteuerung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung betrifft. Die Verarbeitung der Schritte S100 bis S110 in der in 7 gezeigten Routine wurde bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Gemäß der in 7 gezeigten Routine schreitet die ECU 50 mit Schritt S200 fort, falls das Bestimmungsergebnis aus Schritt S104 positiv ist (d. h., falls beurteilt werden kann, dass die bestimmte Nockenschaltbedingung und die Zusatzbedingung beide erfüllt sind).
  • In Schritt S200 bestimmt die ECU 50, ob die Zunahmerate des Bedarfsdrehmoments größer oder gleich wie der Schwellwert TH ist. Dieser Schwellwert TH ist im Voraus als ein Wert eingestellt, um den Grad einer Forderung nach einer schnellen Erhöhung des Bedarfsdrehmoments (z.B. eine Forderung nach einer starken Beschleunigung) durch den Fahrer des Fahrzeugs zu bestimmen. Es ist anzumerken, dass die Zunahmerate des Bedarfsdrehmoments beispielsweise basierend auf der Zunahmerate der Gaspedalposition ermittelt werden kann.
  • Falls das Bestimmungsergebnis aus Schritt S200 negativ ist, d. h., falls beurteilt werden kann, dass der Grad der Forderung nach einer schnellen Zunahme des Bedarfsdrehmoments durch den Fahrer niedrig ist, schreitet die ECU 50 mit Schritt S106 fort. In anderen Worten werden die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform nicht ausgeführt, falls das Bestimmungsergebnis negativ ist.
  • Falls andererseits das Bestimmungsergebnis aus Schritt S200 positiv ist, d. h., falls beurteilt werden kann, dass der Grad der Forderung nach der schnellen Erhöhung des Bedarfsdrehmoments hoch ist, fährt die ECU 50 mit Schritt S108 fort. Somit werden die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung ähnlich zu der ersten Ausführungsform ausgeführt, falls das Bestimmungsergebnis positiv ist.
  • 2-2.Vorteilhafte Effekte bezüglich der Luftbetragssteuerung
  • Wie vorstehend beschrieben werden die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung bei der Luftbetragssteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht immer ausgeführt, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung und die Zusatzbedingung beide erfüllt sind, sondern werden nur ausgeführt, wenn die Zunahmerate des Bedarfsdrehmoments größer oder gleich wie der Schwellwert TH ist (d. h., wenn der Grad der Forderung nach der schnellen Erhöhung des Bedarfsdrehmoments durch den Fahrer höher als ein bestimmtes Level ist).
  • Gemäß der Ladedrucksteuerungsverarbeitung und der Luftbetragssteuerungsverarbeitung wird der Drosselausgangsdruck mittels einer Abnahme des Drosselöffnungsgrads gesenkt, um die Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags nicht zu erzeugen, ohne den Ladedruck unmittelbar nach dem Schalten von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke zu senken. Falls diese Art und Weise genutzt wird, steigt der Pumpverlust verglichen dazu, wenn eine Weise genutzt wird, den Drosselausgangsdruck zu senken, indem der Ladedruck mittels einer Zunahme des WGV-Öffnungsgrads gesenkt wird. Somit wäre es hinsichtlich der Kraftstoffeffizienz vorteilhaft, wenn die Gelegenheit einer Ausführung der Ladedrucksteuerungsverarbeitung und der Luftbetragssteuerungsverarbeitung auf das notwendige Minimum reduziert wird. Wenn die Zunahmerate des Bedarfsdrehmoments höher ist (z.B., wenn der Grad der Beschleunigungsforderung höher ist) ist zudem ersichtlich, dass es für den Fahrer einfacher wird, eine Verzögerung des Nachfolgens des Ist-Drehmoments aufgrund des Turbolochs zu erkennen (beispielsweise an eine Abnahme einer Beschleunigung).
  • Bezüglich dem vorstehend beschriebenen zusätzlichen Problem können gemäß der Luftbetragssteuerung der vorliegenden Ausführungsform die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung nur unter der Bedingung ausgeführt werden, dass sie bezüglich einer Erfüllung einer Drehmomentforderung durch den Fahrer besonders gefordert sind. Folglich kann eine Drehmomentforderung durch den Fahrer unter Nutzung der Ladedrucksteuerungsverarbeitung und der Luftbetragssteuerungsverarbeitung effektiv erfüllt werden, während die vorstehend beschriebenen Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz aufgrund der Tatsache, dass der Ladedruck nach dem Schalten von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke nicht gesenkt wird, minimal reduziert wird.
  • Andere Ausführungsformen
  • 3-1. Andere Beispiele der Ausführungsbedingung der Ladedrucksteuerungsverarbeitung und der Luftbetragssteuerungsverarbeitung
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform werden die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung ausgeführt, wenn alle Ergebnisse der drei Bestimmungen der Schritte S100 bis S104 positiv werden. D. h., in der ersten und zweiten Ausführungsform werden die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung ausgeführt, wenn nicht nur die bestimmte Nockenschaltbedingung (Schritte S100 und S102) sondern auch die Zusatzbedingung (Schritt S104) erfüllt ist. Anstelle des vorstehend beschriebenen Beispiels können jedoch die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung gemäß der vorliegenden Offenbarung alternativ ausgeführt werden, wenn die „Zusatzbedingung“ nicht erfüllt ist und nur die „bestimmte Nockenschaltbedingung“ erfüllt ist.
  • Wie bereits in der ersten Ausführungsform beschrieben, wird das Problem der Verzögerung des Nachfolgens des Ist-Drehmoments (d. h., ein übergangsweiser Mangel des Motordrehmoments) aufgrund des Turbolochs größer, falls der WGV-Öffnungsgrad erhöht wird, wenn die „Zusatzbedingung“ erfüllt ist, um den Ladedruck zu senken, um den Drosselausgangsdruck, wie in dem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel, auf den Atmosphärendruck oder niedriger zu senken. Indem somit als die Ausführungsbedingung der Ladedrucksteuerungsverarbeitung und der Luftbetragssteuerungsverarbeitung zusätzlich zu der bestimmten Nockenschaltbedingung die Zusatzbedingung verwendet wird, können die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung nur unter der Bedingung ausgeführt werden, dass sie insbesondere hinsichtlich einer Reduzierung des übergangsweisen Mangels des Drehmoments gefordert werden. Somit wäre es bezüglich der Kraftstoffeffizienz von Vorteil, wenn die Ausführungsbedingung auf diese Weise eingestellt ist.
  • Falls wenigstens die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist, ist es jedoch notwendig, den Drosselausgangsdruck zu senken, um die Differenz des zylinderinternen Luftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung nicht zu erzeugen. Falls der Ladedruck durch die Nutzung einer Ladedrucksteuerungsvorrichtung gesenkt wird, um den Drosselausgangsdruck zu senken, kann zusätzlich das Problem der Verzögerung des Nachfolgens des Ist-Drehmoments bezüglich des Bedarfsdrehmoments auftreten, obwohl der Grad des Problems unterschiedlich sein kann. Somit kann alternativ als die Ausführungsbedingung der Ladedrucksteuerungsverarbeitung und der Luftbetragssteuerungsverarbeitung nur die bestimmte Nockenschaltbedingung genutzt werden.
  • Es ist anzumerken, dass eine konkrete Verarbeitung für ein Beispiel, in welchem nur die bestimmte Nockenschaltbedingung als die Ausführungsbedingung genutzt wird, beispielsweise erhalten werden kann, indem eine Routine verarbeitet wird, welche derart korrigiert wird, dass Schritt S104 aus der Verarbeitung der in 6 gezeigten Routine entfernt wird und die Verarbeitung mit Schritt S108 fortfährt, wenn das Bestimmungsergebnis aus Schritt S102 positiv wird. Zudem kann die Verarbeitung von Schritt S200 (vgl. 7) alternativ zu dieser Art von korrigierter Routine derart hinzugefügt werden, dass die Verarbeitung von Schritt S200 vor der Verarbeitung von Schritt S108 ausgeführt wird, wenn das Bestimmungsergebnis aus Schritt S102 positiv wird.
  • Ferner kann ein breiteres Konzept der vorstehend beschriebenen „Zusatzbedingung“ wie folgt bereitgestellt werden. In anderen Worten kann eine Bedingung, dass der Drosselausgangsdruck auf einen „vorbestimmten Wert“ oder niedriger gesenkt werden muss, um die Differenz der zylinderinternen Ladeluftbetrag vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung nicht zu erzeugen, mit der bestimmten Nockenschaltbedingung kombiniert werden. Zudem muss dieser vorbestimmte Wert nicht immer der Atmosphärendruck sein, wie in den Beispielen der ersten und zweiten Ausführungsform, und kann beispielsweise alternativ ein höherer Wert als der Atmosphärendruck sein.
  • 3-2. Ein weiteres Beispiel für die Ladedrucksteuerungsvorrichtung
  • Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform werden der Abgasbypasskanal 34 und das WGV 36 als ein Beispiel der „Ladedrucksteuerungsvorrichtung“ zum Anpassen des Betrags der durch die Turbine 24b zurückgewonnenen Abgasenergie gewählt. Ein weiteres Beispiel der „Ladedrucksteuerungsvorrichtung“ gemäß der vorliegenden Offenbarung kann jedoch eine variable Düsenvorrichtung sein, welche die Strömungsrate des Abgases, welches in eine Turbine strömt, variabel macht, um den Betrag der durch die Turbine zurückgewonnenen Abgasenergie anzupassen. In dem Beispiel dieser variablen Düsenvorrichtung entspricht ein variabler Düsenöffnungsgrad (VN-Öffnungsgrad) einem Beispiel des „Ladedrucksteuerungsparameters“ und je kleiner der VN-Öffnungsgrad ist (d. h., der Ladedrucksteuerungsparameter), umso größer wird der Betrag der durch die Turbine zurückgewonnenen Abgasenergie. Somit kann auch in dem Beispiel, welches die variable Düsenvorrichtung nutzt, die „Ladedrucksteuerungsverarbeitung“ auf ähnliche Weise ausgeführt werden, wie in denen der ersten und zweiten Ausführungsform, welche das WGV 36 nutzen.
  • 3-3. Ein weiteres Beispiel einer Nockenschaltbetätigung gemäß einer bestimmten Nockenschaltbedingung
  • In der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform entspricht die Nockenschaltbetätigung gemäß der bestimmten Nockenschaltbedingung einer Betätigung, um die das Einlassventil 38 antreibende Nocke von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke zu schalten. Die Ladeeffizienz der Ansaugluft ändert sich jedoch auch abhängig von dem Schalten einer das Auslassventil 42 antreibenden Nocke anstelle von oder zusätzlich zu dem Schalten der das Einlassventil 38 antreibenden Nocke. Somit können die „erste Nocke“ und die „zweite Nocke (d. h., eine Nocke, welche gewählt ist, um eine höhere Ladeeffizienz der Ansaugluft zu erzielen, als die Ladeeffizienz, welche mit der ersten Nocke erzielt wird)“ für die Nockenschaltbetätigung gemäß der „bestimmten Nockenschaltbedingung“ gemäß der vorliegenden Offenbarung alternativ eine Nocke sein, welche ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil antreibt.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele können bei Bedarf auf andere Weise als explizit vorstehend beschrieben kombiniert werden und können auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims (4)

  1. Steuerungsvorrichtung (50) für einen Verbrennungsmotor (10), welcher aufweist: einen Turbolader (24), welcher mit einem in einem Ansaugluftkanal (16) angeordneten Kompressor (24a) und einer in einem Abgaskanal (18) angeordneten Turbine (24b) ausgestattet ist; ein Drosselventil (28), welches in einem Bereich des Ansaugluftkanals (16) angeordnet ist, der sich an einer stromabwärtigen Seite des Kompressors (24a) befindet; eine Ladedrucksteuerungsvorrichtung (34, 36), welche konfiguriert ist, um einen Ladedruck des Turboladers (24) durch Ändern eines Ladedrucksteuerungsparameters zu steuern, dessen Wert verringert wird, wenn ein Betrag von einer durch die Turbine (24b) zurückgewonnenen Abgasenergie erhöht wird; und eine Nockenschaltvorrichtung (40), welche konfiguriert ist, um zwischen einer ersten Nocke und einer zweiten Nocke, welche gewählt ist, um eine höhere Ladeeffizienz von Ansaugluft zu erzielen als die, welche mit der ersten Nocke erzielt wird, eine Nocke zu schalten, welche ein Ventil (38; 42) antreibt, das eine Brennkammer (14) öffnet und schließt, wobei die Steuerungsvorrichtung (50) konfiguriert ist, um: eine Ladedrucksteuerungsverarbeitung unter Nutzung der Ladedrucksteuerungsvorrichtung (34, 36) und eine Luftbetragssteuerungsverarbeitung unter Nutzung des Drosselventils (28) auszuführen, wenn eine bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist, dass in Antwort auf eine Zunahme eines Bedarfsmotordrehmoments während einer Nutzung eines Hochlastbereichs, in welchem ein Drosselausgangsdruck höher als ein Atmosphärendruck ist, eine Nockenschaltbetätigung von der ersten Nocke zu der zweiten Nocke durchgeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung (50) weiterhin konfiguriert ist, um: bei der Ladedrucksteuerungsverarbeitung die Ladedrucksteuerungsvorrichtung (34, 36) derart zu steuern, dass der Ladedrucksteuerungsparameter nicht synchron mit der Ausführung der Nockenschaltbetätigung zunimmt und nach der Durchführung der Nockenschaltbetätigung in Übereinstimmung mit einer Zunahme des Bedarfsmotordrehmoments abnimmt; und bei der Luftbetragssteuerungsverarbeitung einen Öffnungsgrad des Drosselventils (28) synchron mit der Nockenschaltbetätigung derart zu dessen geschlossener Seite zu steuern, dass keine Differenz eines zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung erzeugt wird.
  2. Steuerungsvorrichtung (50) für einen Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 1, welche konfiguriert ist, um die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung auszuführen, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist und es notwendig ist, den Drosselausgangsdruck auf einen bestimmten Wert oder niedriger zu senken, um keine Differenz des zylinderinternen Ladeluftbetrags vor und nach der Ausführung der Nockenschaltbetätigung zu erzeugen.
  3. Steuerungsvorrichtung (50) für einen Verbrennungsmotor (10) nach Anspruch 2, wobei der bestimmte Wert ein Atmosphärendruck ist.
  4. Steuerungsvorrichtung (50) für einen Verbrennungsmotor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche konfiguriert ist, um die Ladedrucksteuerungsverarbeitung und die Luftbetragssteuerungsverarbeitung auszuführen, wenn eine Zunahmerate des Bedarfsmotordrehmoments größer oder gleich ein Schwellwert ist, wenn die bestimmte Nockenschaltbedingung erfüllt ist.
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