DE10301493A1

DE10301493A1 - Steuereinrichtung für variablen Ventileinstellmechanismus und zugehöriges Verfahren

Info

Publication number: DE10301493A1
Application number: DE10301493A
Authority: DE
Inventors: Hajime Hosoya
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: DE10301493B4; US20030131812A1; US6860245B2; JP2003206710A; JP4072346B2

Abstract

Bei einem variablen Ventileinstellmechanismus, der eine Drehphase einer Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle durch eine Bremskraft einer elektromagnetischen Bremse ändert, um die Ventileinstellung von Brennkraftmaschinenventilen zu variieren, wird eine Regelgröße der elektromagnetischen Bremse entsprechend einer Brennkraftmaschinendrehzahl und des Ausmaßes der Anhebung eines Ventils korrigiert, die mit einem Eingangsdrehmoment von einer Nockenwellenseite zu dem variablen Ventileinstellmechanismus korreliert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung und ein Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellmechanismus, der die Ventileinstellung von Brennkraftmaschinenventilen (Einlaßventil/Auslaßventil) variiert.

Es ist bereits ein variabler Ventileinstellmechanismus bekannt, bei welchem ein Zusammenbauwinkel zwischen einem antreibenden Rotor auf einer Kurbelwellenseite und einem angetriebenen Rotor auf einer Nockenwellenseite durch einen Zusammenbauwinkeleinstellmechanismus geändert wird (vgl. die japanische Veröffentlichung eines ungeprüften Patents Nr. 2001-041013).

Der Zusammenbauwinkeleinstellmechanismus des variablen Ventileinstellmechanismus, der in der japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents Nr. 2001-041013 beschrieben ist, ist mit einem Verbindungsarm versehen, der an seinem einen Ende einen sich drehenden Abschnitt aufweist, der drehbar mit dem angetriebenen Rotor verbunden ist, und an seinem anderen Ende einen Gleitabschnitt aufweist, der so angeschlossen ist, dass er infolge einer Radialführung, die auf dem antreibenden Rotor vorgesehen ist, in Radialrichtung gleitbeweglich ist.

Durch die Radialverstellung des Gleitabschnitts wird die Position des sich drehenden Abschnitts relativ in Umfangsrichtung verschoben, so dass sich eine Relativänderung des Zusammenbauwinkels zwischen dem antreibenden Rotor und dem angetriebenen Rotor ergibt.

Die Radialverstellung des Gleitabschnitts wird so durchgeführt, dass durch die Bremskraft einer elektromagnetischen Bremse mit einer Führungsplatte eine Relativdrehung durchgeführt wird, die mit einer spiralförmigen Führungsnut versehen ist, in welche der Gleitabschnitt des Verbindungsarms eingepaßt ist.

Bei dem variablen Ventileinstellmechanismus mit dem voranstehend geschilderten Aufbau wirkt das Eingangsdrehmoment von der Nockenwellenseite auf den Verbindungsarm ein, so dass der Gleitabschnitt zur Seite am Außenumfang der spiralförmigen Führungsnut gedrückt wird.

Das Belastungsdrehmoment der elektromagnetischen Bremse, wenn sie eine Relativdrehung der Führungsplatte durchführt, wird daher durch das Eingangsdrehmoment von der Nockenwellenseite geändert.

Daher trat das Problem auf, dass sich die Reaktionseigenschaften bei der Ventileinstellsteuerung infolge des Eingangsdrehmoments von der Nockenwellenseite ändern.

Daher besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, die Steuerung einer Ventileinstellung mit einer gewünschten Reaktionseigenschaft zu ermöglichen, ohne Beeinflussung durch das Eingangsdrehmoment von der Nockenwellenseite.

Zur Erzielung des voranstehend geschilderten Vorteils ist die vorliegende Erfindung so ausgebildet, dass eine Regelgröße einer elektromagnetischen Bremse entsprechend dem Eingangsdrehmoment einer elektromagnetischen Bremse entsprechend dem Eingangsdrehmoment von der Nockenwellenseite korrigiert wird, das einem variablen Ventileinstellmechanismus zugeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Darstellung der Systemstruktur einer Brennkraftmaschine bei einer Ausführungsform;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines variablen Ventileinstellmechanismus bei der Ausführungsform;
Fig. 3 eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung des variablen Ventileinstellmechanismus;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils des variablen Ventileinstellmechanismus;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht des wesentlichen Teils des variablen Ventileinstellmechanismus;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines variablen Ventilhebemechanismus bei der Ausführungsform;
Fig. 7 eine Seitenansicht des variablen Ventilhebemechanismus;
Fig. 8 eine Aufsicht auf den variablen Ventilhebemechanismus;
Fig. 9 eine Perspektivansicht eines exzentrischen Nockens zur Verwendung bei dem variablen Ventilhebemechanismus;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines Steuerzustands mit niedriger Anhebung des Brennkraftmaschinenventils durch den variablen Ventilhebemechanismus;
Fig. 11 eine Querschnittsansicht eines Steuerzustands mit hoher Anhebung des Brennkraftmaschinenventils durch den variablen Ventilhebemechanismus;
Fig. 12 ein Flußdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Ventileinstellungssteuerung oder -regelung;
Fig. 13 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Ventileinstellsteuerung oder -regelung.
Fig. 1 zeigt schematisch die Struktur einer Brennkraftmaschine für Fahrzeuge bei einer Ausführungsform.
Im Einlaßkanal 102 einer Brennkraftmaschine 102 ist eine elektronisch gesteuerte Drossel 104 vorgesehen, um durch Antrieb eines Drosselmotors 103a eine Drosselklappe 103b zu öffnen und zu schließen.
Luft wird in einen Brennraum 106 über die elektronisch gesteuerte Drossel 104 und ein Einlaßventil 105 eingesaugt.
Verbranntes Abgas der Brennkraftmaschine 101, das aus dem Brennraum 106 über ein Auslaßventil 107 ausgestoßen wird, wird durch einen vorderen Katalysator 108 und einen hinteren Katalysator 109 gereinigt, und dann in die Atmosphäre ausgestoßen.
Das Auslaßventil 107 wird durch einen Nocken 111 angetrieben, der axial durch eine auslaßseitige Nockenwelle 110 gehaltert wird, um so mit festem Ausmaß der Anhebung des Ventils, mit festem Ventilbetätigungswinkel und fester Ventileinstellung geöffnet und geschlossen zu werden.
Das Ausmaß des Anhebens des Einlaßventils 105 wird kontinuierlich variiert, durch einen variablen Ventilhebemechanismus 112, und seine Ventileinstellung wird kontinuierlich durch einen variablen Ventileinstellmechanismus 113 geändert.
Weiterhin ist ein Kraftstoffeinspritzventil 131 an einer Einlaßöffnung 130 an der stromaufwärtigen Seite des Einlaßventils 105 für jeden Zylinder vorgesehen.
Das Kraftstoffeinspritzventil 131 spritzt Kraftstoff, der auf einen vorbestimmten Druck eingestellt ist, zum Einlaßventil 105 hin aus, wenn es zum Öffnen durch ein Einspritzimpulssignal veranlaßt wird.
Die Luft-Kraftstoffmischung, die sich in jedem Zylinder ausbildet, wird durch Funkenzündung durch eine Zündkerze 132 zur Verbrennung gezündet.
Jede Zündkerze 132 ist mit einer Zündspule 133 versehen, welche einen Leistungstransistor aufweist.
Eine Brennkraftmaschinensteuereinheit (ECU) 114, in welcher ein Mikrocomputer vorgesehen ist, empfängt Meßsignale von einem Luftflußmeßgerät 115, das die Ansaugluftmenge Q der Brennkraftmaschine 101 feststellt, von einem Gaspedalöffnungssensor APS 116, der eine Gaspedalbetätigung APO feststellt, von einem Kurbelwinkelsensor 117, der den Drehwinkel einer Kurbelwelle 120 feststellt, von einem Drosselsensor 118, der eine Öffnung TVO der Drosselklappe 103b feststellt, von einem Wassertemperatursensor 119, der eine Kühlwassertemperatur Tw der Brennkraftmaschine 101 feststellt, von einem Nockensensor 132, der den Drehwinkel der Nockenwelle 134 an der Einlaßseite feststellt, und dergleichen.
Die Brennkraftmaschinensteuereinheit 114 führt eine elektronische Steuerung oder Regelung der gesteuerten Drossel 104, des variablen Ventilhebemechanismus 112 und des variablen Ventileinstellmechanismus 113 durch, um die Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine 101 zu steuern.
Weiterhin gibt die Brennkraftmaschinensteuereinheit 114 das Einspritzimpulssignal an das Kraftstoffeinspritzventil 131 aus, um das Luft-Kraftstoffverhältnis zu steuern, und führt weiterhin eine Schaltsteuerung des Leistungstransistors durch, um den Zündzeitpunkt der Zündkerze 132 zu steuern.
Als nächstes wird auf Grundlage der Fig. 2 bis 5 der Aufbau des variablen Ventileinstellmechanismus 113 beschrieben.
Der variable Ventileinstellmechanismus 113 weist eine Nockenwelle 134 auf, eine Antriebsplatte 2, einen Zusammenbauwinkeleinstellmechanismus 4, eine Betätigungseinrichtung 15, und einen Deckel 6.
Die Antriebsplatte 2 wird infolge der Drehung der Kurbelwelle 120 gedreht.
Der Zusammenbauwinkeleinstellmechanismus 4 dient dazu, den Zusammenbauwinkel zwischen der Nockenwelle 134 und der Antriebsplatte 2 zu ändern, und wird von der Betätigungseinrichtung 15 betätigt.
Der Deckel 6 ist so montiert, dass er sich über einen Zylinderkopf (nicht in den Figuren gezeigt) und ein vorderes Ende eines Ventildeckels erstreckt, um die vorderen Oberflächen der Antriebsplatte 2 und des Zusammenbauwinkeleinstellmechanismus 4 abzudecken.
Ein Abstandsstück 8 ist an einem vorderen Ende (linke Seite in Fig. 2) der Nockenwelle 134 vorgesehen.
Die Drehung des Abstandsstücks 8 wird durch einen Stift 80 begrenzt, der durch einen Flanschabschnitt 134f der Nockenwelle 134 eingeführt ist.
Die Nockenwelle 134 ist mit mehreren Ölkanälen in Radialrichtung versehen.
Das Abstandsstück 8 weist einen Verriegelungsflansch 8a in Scheibenform auf, einen Zylinderabschnitt 8b, der in Axialrichtung von einer Vorderendoberfläche des Verriegelungsflansches 8a ausgeht, und einen Wellenhalteabschnitt 8d, der auf drei Wegen in Richtung des äußeren Durchmessers des Abstandsstücks 8 von einer Basisendseite des Zylinderabschnitts 8b ausgeht, also von der Vorderendoberfläche des Verriegelungsflansches 8a.
Der Wellenhalterabschnitt 8d ist mit Preßsitzlöchern 8d versehen, die um einen Winkel von 120° versetzt in Umfangsrichtung angeordnet sind, und parallel zur Axialrichtung verlaufen.
Weiterhin weist das Abstandsstück 8 mehrere Ölkanäle 8r in Radialrichtung auf.
Die Antriebsplatte 2 ist scheibenförmig, ist mit einem Durchgangsloch 2a in ihrem Zentrum versehen, und ist so am Abstandsstück 8 angebracht, dass sie eine Relativdrehung in einem Zustand durchführen kann, in welchem ihre Axialverschiebung durch den Verriegelungsflansch 8a begrenzt wird.
Eine Einstellverzahnung, auf welche die Drehung der Kurbelwelle 120 über eine Kette (nicht in den Figuren dargestellt) übertragen wird, ist am hinteren, äußeren Umfang der Antriebsplatte 2 vorgesehen, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
Weiterhin sind auf einer Vorderendoberfläche der Antriebsplatte 2 drei Führungsnuten 2g, die das Durchgangsloch 2a mit dem Außenumfang der Antriebsplatte 2 verbinden, jeweils im Winkel von 120° vorgesehen.
Weiterhin ist an einem Außenumfangsabschnitt der Vorderendoberfläche der Antriebsplatte 2 ein Deckelteil 2c in Ringform durch Schweißen oder im Preßsitz befestigt.
Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau entsprechen die Nockenwelle 134 und das Abstandsstück 8 einem angetriebenen Rotor, und entspricht die Antriebsplatte 2 einschließlich der Einstellverzahnung 3 einem antreibenden Rotor.
Der voranstehend geschilderte Zusammenbauwinkeleinstellmechanismus 4 ändert den relativen Zusammenbauwinkel zwischen der Nockenwelle 134 und der Antriebsplatte 2.
Der Zusammenbauwinkeleinstellmechanismus 4 weist drei Verbindungsarme 14 auf, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
Jeder Verbindungsarm 14 ist am Abschnitt seiner Spitze mit einem Zylinderabschnitt 14a als Gleitabschnitt versehen, und ist mit einem Armabschnitt 14b versehen, der vom Zylinderabschnitt 14a in Richtung des Außendurchmessers ausgeht.
Ein Gehäuseloch 14c ist auf dem Zylinderabschnitt 14a vorgesehen, während ein Drehloch 14d als Drehabschnitt auf einem Basisendabschnitt des Armabschnitts 14b vorgesehen ist.
Der Verbindungsarm 14 ist so angebracht, dass er um ein Drehloch 81 gedreht werden kann, durch Einführung des Drehloches 81, das im Preßsitz in einem Preßsitzloch 8c des Abstandsstücks 8 einsitzt, durch das Drehloch 14d.
Andererseits wird der Zylinderabschnitt 14a des Verbindungsarms 14 in die Führungsnut 2g (Radialführung) der Antriebsplatte 2 eingeführt, um so angebracht zu werden, dass er in Radialrichtung in Bezug auf die Antriebsplatte 2 beweglich ist.
Wenn bei dem voranstehend geschilderten Aufbau der Zylinderabschnitt 14a eine Kraft von außen aufnimmt, um sich in Radialrichtung entlang der Führungsnut 2g zu verschieben, bewegt sich der Drehstift 81 in Umfangsrichtung um einen Winkel entsprechend dem Ausmaß der Radialverschiebung des Zylinderabschnitts 14a, so dass die Nockenwelle 134 eine Relativdrehung in Bezug auf die Antriebsplatte 2 infolge der Verschiebung des Drehstiftes 81 durchführt.
Fig. 4 und 5 erläutern den Betrieb des Zusammenbauwinkeleinstellmechanismus 4.
Wie in Fig. 4 gezeigt befindet sich, wenn der Zylinderabschnitt 14a in der Führungsnut 2g an der Außenumfangsseite der Antriebsplatte 2 angeordnet ist, da der Drehstift 81 am Basisendabschnitt sich nahe an der Führungsnut 2g befindet, die Ventileinstellung im am weitesten zurückgestellten Zustand.
Andererseits befindet sich, wie in Fig. 5 gezeigt, wenn der Zylinderabschnitt 14a in der Führungsnut 2g auf der Innenumfangsseite der Antriebsplatte 2 angeordnet ist, da der Drehstift 81 in Umfangsrichtung so druckbeaufschlagt wird, dass er sich von der Führungsnut 2g entfernt, die Ventileinstellung im weitesten vorgestellten Zustand.
Die Radialverschiebung des Zylinderabschnitts 14a in dem Zusammenbauwinkeleinstellmechanismus 4 wird durch die Betätigungseinrichtung 15 durchgeführt.
Die Betätigungseinrichtung 15 ist mit einem Betätigungsumwandlungsmechanismus 40 und einem Mechanismus 41 zur Erhöhung oder Verringerung der Geschwindigkeit versehen.
Der Betätigungsumwandlungsmechanismus 40 ist mit einer Kugel 22 versehen, die im Zylinderabschnitt 14a des Verbindungsarms 14 gehaltert wird, und mit einer Führungsplatte 24, die koaxial angeordnet ist, so dass sie der Vorderoberfläche der Antriebsplatte 2 gegenüberliegt, um die Drehung der Führungsplatte 24 in die Radialverschiebung des Zylinderabschnitts 14a des Verbindungsarms umzuwandeln.
Die Führungsplatte 24 ist so gehaltert, dass sie eine Relativdrehung in Bezug auf den Außenumfang des Zylinderabschnitts 8b des Abstandsstücks 8 über eine Metallbuchse 23 vornehmen kann.
An einer hinteren Oberfläche der Führungsplatte 24 ist eine spiralförmige Führungsnut 28 vorgesehen, die einen im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, und auf einem mittleren Abschnitt in Radialrichtung der Führungsplatte 24 ist ein Ölkanal 24r zum Liefern von Öl in Längsrichtung vorgesehen.
Die Kugel 22 ist in die spiralförmige Führungsnut 28 eingepaßt.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, werden eine Halteplatte 22a in Scheibenform, eine Schraubenfeder 22b, eine Halterung 22c und eine Kugel 22 in dieser Reihenfolge in das Gehäuseloch 14c eingeführt, das am Zylinderabschnitt 14a des Verbindungsarms 14 vorgesehen ist.
Die Halterung 22c ist an ihrem Vorderendabschnitt mit einem Halteabschnitt 22d zum Haltern der Kugel 22 in einem Zustand versehen, in welchem die Kugel 22 vorsteht, und ist weiterhin auf ihrem Außenumfang mit einem Flansch 22f versehen, auf dem die Schraubenfeder 22b aufsitzt.
Bei einem Zusammenbauzustand, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Kugel 22 in die spiralförmige Führungsnut 28 eingepaßt, und kann auch eine Relativdrehung in Verlaufsrichtung der spiralförmigen Führungsnut 28 durchführen.
Weiterhin ist, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, die spiralförmige Führungsnut 28 so ausgebildet, dass sich ihr Durchmesser entlang der Drehrichtung R der Antriebsplatte 2 allmählich verringert.
Wenn daher im Betätigungsumwandlungsmechanismus 40 die Führungsplatte 24 eine Relativdrehung in Bezug auf die Antriebsplatte 2 in Drehrichtung R in jenem Zustand durchführt, in welchem die Kugel 22 in die spiralförmige Führungsnut 28 eingepaßt ist, bewegt sich die Kugel 22 in Radialrichtung nach außen entlang der spiralförmigen Führungsnut 28.
Daher bewegt sich der Zylinderabschnitt 14a in Richtung des Außendurchmessers, wie in Fig. 4 gezeigt, und wird der Drehstift 81, der mit dem Verbindungsarm 14 verbunden ist, mitgeschleppt, so dass er näher an der Führungsnut 2g angeordnet wird, so dass sich die Nockenwelle 134 in Rückstellrichtung bewegt.
Wenn im Gegensatz die Führungsplatte 24 eine Relativdrehung in Bezug auf die Antriebsplatte 2 in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung R aus dem voranstehend geschilderten Zustand vornimmt, bewegt sich die Kugel 22 in Radialrichtung nach innen entlang der spiralförmigen Führungsnut 28.
Daher bewegt sich der Zylinderabschnitt 14a in Richtung des Innendurchmessers, wie in Fig. 5 gezeigt, und wird der Drehstift 81, der mit dem Verbindungsarm 14 verbunden ist, so druckbeaufschlagt, dass er sich von der Führung 2g entfernt, so dass sich die Nockenwelle 134 in Vorstellrichtung bewegt.
Der Mechanismus 41 zur Erhöhung/Verringerung der Geschwindigkeit wird nachstehend im einzelnen erläutert.
Der Geschwindigkeitserhöhungs-/Verringerungsmechanismus 41 dient dazu, die Führungsplatte 24 in Bezug auf die Antriebsplatte 2 in Drehrichtung R (Erhöhung der Geschwindigkeit) zu bewegen, oder die Führungsplatte 24 in Bezug auf die Antriebsplatte 2 in entgegengesetzter Richtung zu der Drehrichtung R zu bewegen (Geschwindigkeitsverringerung), und ist mit einem Planetengetriebemechanismus 25 versehen, mit einer ersten elektromagnetischen Bremse 26, und einer zweiten elektromagnetischen Bremse 27.
Der Planetengetriebemechanismus 25 weist ein Sonnenrad 30 auf, ein Ringrad 31, und ein Planetenrad 33, das mit den beiden Rädern 30 und 31 im Eingriff steht.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist das Sonnenrad 30 einstückig mit dem Innenumfang einer Vorderoberflächenseite der Führungsplatte 24 ausgebildet.
Das Planetenrad 33 ist drehbar durch eine Trägerplatte 32 gehaltert, die an dem Vorderendabschnitt des Abstandsstücks 8 befestigt ist.
Das Ringrad 31 ist auf einem Innenumfang eines ringförmigen Rotors 34 angebracht, der drehbar durch eine Außenseite der Trägerplatte 32 gehaltert wird.
Die Trägerplatte 32 ist an dem Vorderendabschnitt des Abstandsstücks 8 angebracht, und wird dadurch an der Nockenwelle 134 befestigt, dass ein Bolzen 9 hindurchgesteckt wird, während sie in Berührung mit einer Beilagscheibe 37 an deren Vorderendabschnitt steht.
Eine Bremsplatte 35, die eine nach vorn weisende Bremsoberfläche 35b aufweist, ist in die Vorderendoberfläche des Rotors 34 eingeschraubt.
Weiterhin ist eine Bremsplatte 36, die eine nach vorn weisende Bremsoberfläche 36b aufweist, durch Schweißen oder Paßsitz am Außenumfang der Führungsplatte 24 befestigt, die einstückig mit dem Sonnenrad 30 ausgebildet ist.
Wenn beim Planetengetriebemechanismus 25 das Planetenrad 33 nicht gedreht wird, sondern zusammen mit der Trägerplatte 32 umläuft, in einem Zustand, in welchem die erste und die zweite elektromagnetische Bremse 26 bzw. 27 nicht betätigt werden, befinden sich das Sonnenrad 30 und das Ringrad 31 im freien Zustand, so dass sie sich mit derselben Geschwindigkeit drehen können.
Wenn aus diesem Zustand nur die erste elektromagnetische Bremse 26 betätigt wird, führt die Führungsplatte 24 eine Relativdrehung in einer Richtung zum Rückstellen in Bezug auf die Trägerplatte 32 durch (Richtung entgegengesetzt zur Richtung R in den Fig. 4 und 5), so dass die Antriebsplatte 2 und die Nockenwelle 134 relativ zueinander in der in Fig. 5 gezeigten Vorstellrichtung verschoben werden.
Wenn andererseits aus dem voranstehend geschilderten Zustand nur die zweite elektromagnetische Bremse 27 betätigt wird, wird eine Bremskraft nur auf das Ringrad 31 ausgeübt, so dass das Ringrad 31 eine Relativdrehung in einer Richtung durchführt, in welcher es in Bezug auf die Trägerplatte 32 zurückgestellt wird.
Daher dreht sich das Planetenrad 33, und erhöht die Drehung des Planetenrades 33 die Geschwindigkeit des Sonnenrades 30, so dass die Führungsplatte 24 eine Relativdrehung zur Seite der Drehrichtung R in Bezug auf die Antriebsplatte 2 durchführt.
Dann führen die Antriebsplatte 2 und die Nockenwelle 134 eine Relativdrehung in der in Fig. 4 gezeigten Rückstellrichtung durch.
Die erste und zweite elektromagnetische Bremse 26 und 27 sind doppelt auf der Innen- und Außenseite angeordnet, so dass sie den Bremsflächen 36b und 35b der Bremsplatte 36 bzw. 35 gegenüberliegen, und weisen Zylinderteile 26r und 27r auf, die durch Stifte 26p und 27p auf der hinteren Oberfläche des Deckels 6 gehaltert werden, im schwebenden Zustand, in welchem nur deren Drehung durch die Stifte 26p und 27p eingeschränkt wird.
Diese Zylinderteile 26r und 27r dienen zur Aufnahme einer Wicklung 26c bzw. 27c, und sind jeweils mit einem Reibungsteil 26b bzw. 27b versehen, die an die Bremsoberflächen 35b und 36b angedrückt werden, wenn jeder der Wicklungen 26c und 27c Strom zugeführt wird.
Die Zylinderteile 26r und 27r sowie die Bremsplatten 35 und 36 bestehen aus magnetischem Material, beispielsweise Eisen, um ein Magnetfeld zu erzeugen, wenn Strom jeder der Wicklungen 26c und 27c zugeführt wird.
Im Gegensatz hierzu ist der Deckel 6 aus unmagnetischem Material hergestellt, beispielsweise Aluminium, um einen Austritt des Magnetflusses zum Zeitpunkt der Stromversorgung zu verhindern, und sind die Reibungsteile 26b und 27b aus unmagnetischem Material hergestellt, beispielsweise Aluminium, um zu verhindern, dass sie permanentmagnetisch werden, und dann, wenn kein Strom zugeführt wird, an der Bremsplatte 35 bzw. 36 festkleben.
Die Relativdrehung der Antriebsplatte 2 und der Führungsplatte 24, die mit dem Sonnenrad 30 als Ausgangselement des Planetengetriebemechanismus 25 versehen ist, wird durch einen Zusammenbauwinkelanschlag 60 in der weitesten zurückgestellten Position und der am weitesten vorgestellten Position begrenzt.
Weiterhin ist bei dem Planetengetriebemechanismus 5 die Bremsplatte 35 einstückig mit dem Ringrad 31 ausgebildet, und ist weiterhin ein Planetenradanschlag 90 zwischen der Bremsplatte 35 und der Trägerplatte 32 angeordnet.
Der voranstehend geschilderte Betätigungsumwandlungsmechanismus 40 ist so ausgebildet, dass die Position des Zylinderabschnitts 14a des Verbindungsarms 14 beibehalten wird, so dass die relative Zusammenbauposition zwischen der Antriebsplatte 2 und der Nockenwelle 134 nicht schwankt. Dies wird nachstehend genauer erläutert.
Ein Antriebsdrehmoment wird über den Verbindungsarm 14 und das Abstandsstück 8 auf die Nockenwelle 134 von der Antriebsplatte 2 aus übertragen.
Ein schwankendes Drehmoment der Nockenwelle 134 infolge einer Reaktionskraft vom Einlaßventil 105 wird von der Nockenwelle 134 auf den Verbindungsarm 14 übertragen, als eine Kraft F mit einer Richtung, welche die Schwenkpunkte an beiden Enden des Verbindungsarms 14 verbindet.
Da der Zylinderabschnitt 14a des Verbindungsarms 14 in Radialrichtung entlang der Führungsnut 2g geführt wird, und die Kugel 22, die aus dem Zylinderabschnitt 14a vorspringt, in die spiralförmige Führungsnut 28 eingepaßt ist, wird die Kraft F, die über jeden Verbindungsarm 14 zugeführt wird, durch die linke und die rechte Wand der Führungsnut 2g und der spiralförmigen Führungsnut 28 der Führungsplatte 24 abgefangen.
Daher teilt sich die Kraft F, die dem Verbindungsarm 14 zugeführt wird, auf zwei zueinander orthogonale Komponenten FA und FB auf, und werden diese Komponenten FA und FB in Richtungen orthogonal zu einer Wand am Außenumfang der spiralförmigen Führungsnut 28 bzw. orthogonal zu einer Wand der Führungsnut 2g aufgenommen.
Daher wird der Zylinderabschnitt 14a des Verbindungsarms 14 daran gehindert, sich entlang der Führungsnut 2g zu bewegen.
Daher wird, nachdem die Führungsplatte 24 durch die Bremskräfte der jeweiligen elektromagnetischen Bremse 26 bzw. 27 gedreht wurde, und der Verbindungsarm 14 betätigt wurde, um sich in eine vorbestimmte Position zu drehen, die Position des Verbindungsarms 14 beibehalten, und bleibt die Drehphase zwischen der Antriebsplatte 2 und der Nockenwelle 134 unverändert.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Kraft F nicht auf eine Kraft beschränkt ist, die in Richtung des Außendurchmessers wirkt, sondern auch in Richtung des Innendurchmessers einwirken kann, entgegengesetzt zur Richtung des Außendurchmessers. In einem derartigen Fall werden die Komponenten FA und FB in Richtungen orthogonal zu einer Wand auf dem Innenumfang der spiralförmigen Führungsnut bzw. orthogonal zur Außenwand der Führungsnut 2g abgefangen.
Als nächstes wird der Betriebsablauf des variablen Ventileinstellmechanismus 113 erläutert.
Falls die Drehphase der Nockenwelle 134 in Bezug auf die Kurbelwelle zur verzögerten Seite hin gesteuert wird, wird Energie der zweiten elektromagnetischen Bremse 27 zugeführt.
Bei Energiezufuhr zur zweiten elektromagnetischen Bremse 27 gelangt das Reibungsteil 27b der zweiten elektromagnetischen Bremse 27 in Reibungsberührung mit der Bremsplatte 35, und wirkt eine Bremskraft auf das Ringrad 31 des Planetengetriebemechanismus 35 ein, so dass das Sonnenrad 30 stärker entsprechend der Drehung der Einstellverzahnung 3 gedreht wird.
Die Führungsplatte 24 wird in Richtung zur Seite der Drehrichtung R hin in Bezug auf die Antriebsplatte 2 durch die verstärkte Drehung des Sonnenrades 30 gedreht, was dazu führt, dass sich die durch den Verbindungsarm 14 gehalterte Kugel 22 zur Außenumfangsseite der spiralförmigen Führungsnut 28 bewegt.
Diese Bewegung zur verzögerten Seite wird an der am stärksten verzögerten Position, die in Fig. 4 gezeigt ist, durch den Zusammenbauwinkelanschlag 60 begrenzt.
Weiterhin wird, wie voranstehend geschildert, beim Abbremsen der Drehung des Ringrades 31 durch die zweite elektromagnetische Bremse 27 die Drehung des Ringrades 31 nicht sofort beschränkt, sondern es erfolgt eine Abbremsung, während eine Drehung um ein vorbestimmtes Ausmaß zugelassen wird. Erreicht das Ausmaß der Drehung das vorbestimmte Ausmaß, wird die Drehung des Ringrades 31 begrenzt.
Andererseits wird, falls der Zusammenbauwinkel der Nockenwelle 134 in die Vorstellrichtung verschoben wird, Energie der ersten elektromagnetischen Bremse 26 zugeführt.
Hierdurch wirkt die Bremskraft auf die Führungsplatte 24 ein, und wird die Führungsplatte 24 in Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung R in Bezug auf die Antriebsplatte 2 gedreht, so dass sich der Zusammenbauwinkel der Nockenwelle 134 zur Vorstellseite hin ändert.
Diese Verschiebung zur Vorstellseite wird in der in Fig. 5 gezeigten, am stärksten vorgestellten Position durch den Zusammenbauwinkelanschlag 60 begrenzt.
Wenn die Drehung der Führungsplatte 24 begrenzt wird, dreht sich das Planetenrad 33, und dreht sich das Ringrad 31 entsprechend stärker. Wenn das Ausmaß der Drehung des Ringrades 31 das vorbestimmte Ausmaß erreicht, wird jedoch die Drehung des Sonnenrades 31 durch den Planetenradanschlag 90 begrenzt.
Die Brennkraftmaschinensteuereinheit 114 stellt einen Soll- Vorstellwert für die Nockenwelle 134 ein, und führt eine Rückkopplungsregelung der Stromzufuhr zur ersten und zweiten elektromagnetischen Bremse 26 und 27 auf Grundlage einer Abweichung zwischen dem Soll-Vorstellwert und einem tatsächlichen Vorstellwert durch, der auf Grundlage der Meßsignale von dem Kurbelwinkelsensor 117 und dem Nockenwellensensor 132 festgestellt wird.
Dann unterbricht die Brennkraftmaschinensteuereinheit 114 die Stromversorgung zu beiden elektromagnetischen Bremsen 26 und 27, wenn der tatsächliche Vorstellwert mit dem Soll- Vorstellwert übereinstimmt, um die Vorstellwinkelposition zu diesem Zeitpunkt beizubehalten.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen im einzelnen den Aufbau des variablen Ventilhebemechanismus 112.
Der variable Ventilhebemechanismus weist einen derartigen Aufbau auf, wie er in der japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents Nr. 2000-282901 beschrieben wird, in der Hinsicht, dass ein Betätigungswinkel einer Steuerwelle so geändert wird, dass das Ausmaß des Anhebens eines Ventils kontinuierlich geändert wird, womit eine Änderung des Ventilbetätigungswinkels einhergeht.
Der variable Ventilhebemechanismus 112, der in den Fig. 6 bis 8 gezeigt ist, weist zwei Einlaßventile 105, 105 auf, eine hohle Nockenwelle (Antriebswelle) 134, die drehbar durch ein Nockenwellenlager 214 eines Zylinderkopfs 211 gehaltert wird, zwei exzentrische Nocken (Antriebsnocken) 215, 215 als sich drehende Nocken, die axial durch die Nockenwelle 134 gehaltert werden, eine Steuerwelle 216, die drehbar durch das Nockenwellenlager 214 gehaltert wird, und oberhalb der Nockenwelle 134 angeordnet ist, zwei Kipphebel 218, 218, die schwenkbar durch die Steuerwelle 216 über einen Steuernocken 217 gehaltert sind, und zwei unabhängige Schwenknocken 220, 220, die zum oberen Endabschnitt von Einlaßventilen 105, 105 über eine jeweilige Ventilhebevorrichtung 219, 219 verschoben werden.
Die exzentrischen Nocken 215, 215 sind mit den Kipphebeln 218, 218 durch Verbindungsarme 225, 225 verbunden. Die Kipphebel 218, 218 sind mit den Schwenknocken 220, 220 durch Verbindungsteile 226, 226 verbunden.
Die Kipphebel 218, 218, die Verbindungsarme 225, 225, und die Verbindungsteile 226, 226 bilden einen Übertragungs- oder Getriebemechanismus.
Jeder exzentrische Nocken 215, wie in Fig. 9 gezeigt, ist im wesentlichen ringförmig, und weist einen Nockenkörper 215a mit geringem Durchmesser auf, und einen Flanschabschnitt 215b, der auf einer Außenoberfläche des Nockenkörpers 215a einstückig vorgesehen ist. Ein Nockenwelleneinführungsloch 215c verläuft durch das Innere des exzentrischen Nockens 215 in Axialrichtung, und weiterhin ist eine Zentrumsachse X des Nockenkörpers 215a gegenüber einer Zentrumsachse Y der Nockenwelle 134 um ein vorbestimmtes Ausmaß verschoben.
Die exzentrischen Nocken 215, 215 werden an die Nockenwelle 134 über Nockenwelleneinführungslöcher 214c angedrückt und befestigt, an äußeren Positionen, welche nicht die Ventilhebevorrichtungen 219, 219 stören. Weiterhin sind Außenumfangsoberflächen 215d, 215d des Nockenkörpers 215a in demselben Nockenprofil vorgesehen.
Jeder Kipphebel 218, wie in Fig. 8 gezeigt, ist gebogen und im wesentlichen kurbelförmig ausgebildet, und sein zentraler Basisabschnitt 218a ist drehbar durch den Steuernocken 217 gehaltert.
Ein Stiftloch 218d verläuft durch einen Endabschnitt 218b, der so ausgebildet ist, dass er gegenüber dem äußeren Endabschnitt des Basisabschnitts 218a vorspringt. Ein Stift 221, der mit einem Abschnitt der Spitze des Verbindungsarms 225 verbunden werden soll, wird in das Stiftloch 218d gedrückt. Andererseits verläuft ein Stiftloch 218e durch den anderen Endabschnitt 218c, der so ausgebildet ist, dass er gegenüber dem inneren Endabschnitt des Basisabschnitts 218a vorspringt. Ein Stift 228, der mit einem Endabschnitt 226a (wird nachstehend genauer erläutert) jedes Verbindungsteils 226 verbunden werden soll, wird in das Stiftloch 218e hineingedrückt.
Der Steuernocken 217 ist zylinderförmig ausgebildet, und am Umfang der Steuerwelle 216 befestigt. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die Position der Zentrumsachse P1 des Steuernockens 217 gegenüber der Position der Zentrumsachse P2 der Steuerwelle 216 um α verschoben,
Der Schwenknocken 220 ist im wesentlichen wie ein querliegendes U ausgebildet, wie in den Fig. 6, 10 und 11 gezeigt ist, und ein Halterungsloch 222 verläuft durch einen im wesentlichen ringförmigen Basisendabschnitt 222. Die Nockenwelle 134 wird in das Halterungsloch 222a so eingeführt, dass sie drehbar gehaltert wird. Weiterhin verläuft ein Stiftloch 223a durch einen Endabschnitt 223, der an dem anderen Endabschnitt 218c des Kipphebels 218 vorgesehen ist.
Eine kreisförmige Basisoberfläche 224a an der Seite des Basisendabschnitts 222 und eine Nockenoberfläche 224b, die bogenförmig von der kreisförmigen Basisoberfläche 224a zu einem Rand des Endabschnitts 223 verläuft, sind auf einer Bodenoberfläche des Schwenknockens 220 vorgesehen. Die kreisförmige Basisoberfläche 224a und die Nockenoberfläche 224b stehen in Berührung mit einer vorbestimmten Position einer oberen Oberfläche jeder Ventilhebevorrichtung 219, entsprechend einer Schwenkposition des Schwenknockens 220.
Der Verbindungsarm 225 weist einen ringförmigen Basisabschnitt 225a und ein vorspringendes Ende 225b auf, das auf einer vorbestimmten Position auf einer Außenoberfläche des Basisabschnitts 225a vorgesehen ist. Ein Befestigungsloch 225c, das drehbeweglich mit der Außenoberfläche des Nockenkörpers 215a des exzentrischen Nockens 215 zusammengepaßt werden soll, ist in zentraler Position des Basisabschnitts 225a vorgesehen. Weiterhin verläuft ein Stiftloch 225d, in welches der Stift 225 drehbar eingeführt wird, durch das vorspringende Ende 225b.
Das Verbindungsteil 226 ist geradlinig ausgebildet und weist eine vorbestimmte Länge auf, und Stifteinführungslöcher 226c, 226d erstrecken sich durch beiden kreisförmigen Endabschnitte 226a, 226b. Endabschnitte von Stiften 228 (229), die in das Stiftloch 218d des anderen Endabschnitts 218c des Kipphebels 218 bzw. in das Stiftloch 223a des Endabschnitts 223 des Schwenknockens 220 eingedrückt sind, sind drehbar in die Stifteinführungslöcher 226c, 226d eingeführt.
Sprengringe 230, 231, 232, welche die Axialbewegung des Verbindungsarms 225 und des Verbindungsteils 226 begrenzen, sind am jeweiligen Endabschnitt der Stifte 221, 228, 229 vorgesehen.
Bei einem derartigen Aufbau wird, in Abhängigkeit von der Positionsbeziehung zwischen der Zentrumsachse P2 der Steuerwelle 216 und der Zentrumsachse P1 des Steuernockens 217, wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt, das Ausmaß der Anhebung eines Ventils geändert, und wird durch Antrieb der Steuerwelle 216 so, dass sie sich dreht, die Position der Zentrumsachse P2 der Steuerwelle 216 in Bezug auf die Zentrumsachse P1 des Steuernockens 217 geändert.
Die Steuerwelle 216 wird zur Drehung durch Antrieb durch einen Gleichstromservomotor (nicht in den Figuren gezeigt) veranlaßt. Durch Änderung des Betätigungswinkels der Steuerwelle 216 durch den Gleichstromservomotor wird das Ausmaß der Anhebung des Ventils bei jedem Einlaßventil 105, 105 kontinuierlich geändert, was eine Änderung des Ventilbetätigungswinkels mit sich bringt.
Die Steuerwelle 216 ist mit einem Betätigungswinkelsensor des Potentiometertyps (nicht in den Figuren gezeigt) versehen, der den Betätigungswinkel feststellt. Die Steuereinheit 114 führt eine Rückkopplungsregelung des Gleichstromservomotors durch, so dass der tatsächliche Betätigungswinkel, der von dem Betätigungswinkelsensor festgestellt wird, mit einem Soll-Betätigungswinkel übereinstimmt.
Der variable Ventilhebemechanismus ist nicht auf den voranstehend geschilderten Aufbau beschränkt, sondern es kann auch ein derartiger Aufbau vorgesehen sein, dass das Ausmaß der Anhebung des Ventils durch den Schaltvorgang eines Nockens umgeschaltet wird, der zum Öffnen oder Schließen eines Ventils verwendet wird.
Wie voranstehend geschildert wird bei dem variablen Ventileinstellmechanismus 113 das schwankende Drehmoment der Nockenwelle 114 infolge der Reaktionskraft von dem Einlaßventil 105 in der Richtung orthogonal zur Wand auf der Seite des Außenumfangs der spiralförmigen Führungsnut 28 und in der Richtung orthogonal zu der einen Wand der Führungsnut 2g abgefangen.
Dieses Eingangsdrehmoment von der Nockenwelle 134 wird daher zu einem Widerstand (Belastung) bei der Relativdrehung der Führungsplatte 24, so dass die Reaktionseigenschaften bei der Ventileinstellsteuerung durch die Größe des Eingangsdrehmoments beeinflußt werden.
Die Brennkraftmaschinensteuereinheit 114 steuert den variablen Ventileinstellmechanismus 113 entsprechend einem Steuerprogramm, das als Flußdiagramm in Fig. 12 dargestellt ist, um eine gewünschte Reaktionseigenschaft bei der Ventileinstellsteuerung beizubehalten.
Bei dem Flußdiagramm von Fig. 12 wird im Schritt S1 der Soll-Vorstellwert der Nockenwelle 134 berechnet.
Im Schritt S2 wird der tatsächliche Vorstellwert auf der Grundlage von Meßsignalen von dem Kurbelwinkelsensor 117 und dem Nockensensor 112 festgestellt.
Im Schritt S3 wird eine Abweichung θ zwischen dem Soll- Vorstellwert und dem tatsächlichen Vorstellwert berechnet.
Im Schritt S4 wird eine Rückkopplungs-Stromversorgungs- Regelgröße durch Proportional/Integral/Differentialregelung auf Grundlage der Abweichung θ eingestellt.
Im Schritt S5 wird beurteilt, ob der Absolutwert der Abweichung θ einen vorbestimmten Wert überschreitet oder nicht.
Ist der Absolutwert der Abweichung θ gleich dem vorbestimmten Wert oder geringer, und erreicht annähernd den Soll- Vorstellwert, so wird festgestellt, dass es unnötig ist, eine Korrektur entsprechend der Reaktionskraft durchzuführen, die von der Seite der Nockenwelle 134 zugeführt wird, und die Steuerung geht zum Schritt S10 über.
Falls die Steuerung vom Schritt S5 zum Schritt S10 übergegangen ist, werden die elektromagnetischen Bremsen 26 und 27 auf Grundlage der Rückkopplungs-Stromversorgungs- Regelgröße gesteuert, die im Schritt S4 eingestellt wurde.
Im Gegensatz hierzu wird, falls der Absolutwert der Abweichung θ den vorbestimmten Wert überschreitet, festgestellt, dass es erforderlich ist, die Korrektur entsprechend der Reaktionskraft durchzuführen, die von der Nockenwelle 134 zugeführt wird, und dann geht die Steuerung zum Schritt S6 über.
Die Reaktionskraft, die von der Seite der Nockenwelle 134 zugeführt wird, wirkt annähernd orthogonal zur Wand der Außenumfangsseite der spiralförmigen Führungsnut 28. Insbesondere wird diese Reaktionskraft zu einem großen Widerstand, wenn die Führungsplatte 24 und der Verbindungsarm 14 damit beginnen, eine Relativdrehung aus einem Zustand durchzuführen, indem sie zusammen gedreht werden, und beeinflußt wesentlich die Reaktionseigenschaften, wenn der Winkel der Relativdrehung der Führungsplatte 24 größer wird.
Im Schritt S6 werden eine Brennkraftmaschinendrehzahl Ne und der Betätigungswinkel (Ausmaß der Anhebung des Ventils) der Steuerwelle 216 des variablen Ventilhebemechanismus 112 ausgelesen.
Im Schritt S7 wird ein erster Korrekturwert zum Korrigieren der Regelgröße für die Stromversorgung entsprechend der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne eingestellt.
Der erste Korrekturwert korrigiert die Größe des zugeführten Stroms auf einen hohen Wert, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne höher ist, um die magnetischen Kräfte (Bremskräfte) zu erhöhen, die von den elektromagnetischen Bremsen 26 und 27 erzeugt werden.
Dies liegt daran, dass dann, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne hoch ist, entsprechend die Reaktionskraft größer wird, die von der Seite der Nockenwelle 134 zugeführt wird.
Weiterhin wird im Schritt S8 ein zweiter Korrekturwert zum Korrigieren der Regelgröße für die Stromversorgung entsprechend dem Ausmaß des Anhebens des Ventils durch den variablen Ventilhebemechanismus 112 eingestellt.
Der zweite Korrekturwert korrigiert das Ausmaß der Stromversorgung auf einen höheren Wert, wenn das Ausmaß der Anhebung des Ventils größer ist, um die Magnetkräfte (Bremskräfte) zu erhöhen, die von den elektromagnetischen Bremsen 26 und 27 erzeugt werden.
Dies liegt daran, dass dann, wenn das Ausmaß der Anhebung des Ventils groß ist, gleichzeitig die von der Seite der Nockenwelle 134 zugeführte Reaktionskraft größer wird.
Im Schritt S9 werden der erste und der zweiten Korrekturwert der Regelgröße für die Rückkopplungs-Stromversorgung hinzugefügt, um das Ergebnis der Addition als endgültige Stromversorgungs-Regelgröße einzustellen.
Dann wird im Schritt S10 die Stromversorgung für jede der elektromagnetischen Bremsen 26 und 27 entsprechend der korrigierten Stromversorgungs-Regelgröße gesteuert bzw. geregelt.
Wenn bei der voranstehend geschilderten Anordnung das Eingangsdrehmoment von der Seite der Nockenwelle 134 groß ist, und die Belastung bei der Relativdrehung der Führungsbremse 24 durch Reibungsbremsung größer wird, werden die magnetischen Kräfte (Bremskräfte) erhöht, die von den elektromagnetischen Bremsen 26 und 27 erzeugt werden. Wenn das Eingangsdrehmoment von der Seite der Nockenwelle 134 groß ist, ist es daher möglich, eine Verringerung der Reaktionseigenschaften der Rückkopplung bei der Ventileinstellung zu vermeiden.
Es wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn der variable Ventilhebemechanismus 112 nicht vorgesehen ist, die Steuerung im Schritt S8 weggelassen werden kann, damit nur die Korrektur entsprechend der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne durchgeführt wird.
Weiterhin ist die Rückkopplungsregelung nicht auf die Proportional/Integral/Differentialregelung beschränkt, sondern es kann auch beispielsweise eine Gleitbetriebsartsteuerung eingesetzt werden.
Weiterhin kann eine Korrekturfunktion entsprechend dem Eingangsdrehmoment von der Seite der Nockenwelle 134 als Steuer- oder Regelprogramm oder als Halbleiterschaltung vorhanden sein.
Ein Blockschaltbild in Fig. 13 zeigt eine zweite Ausführungsform für die Steuerung oder Regelung des variablen Ventileinstellmechanismus 113.
Bei dieser zweiten Ausführungsform wird die Ventileinstellung durch die Gleitbetriebsartsteuerung gesteuert.
In Fig. 13 wird einem Abweichungsberechnungsabschnitt 301 der Soll-Vorstellwert und der tatsächliche Vorstellwert zugeführt, und wird die Abweichung Δθ zwischen dem Soll- Vorstellwert und dem tatsächlichen Vorstellwert berechnet.
Die Abweichung Δθ wird einem Berechnungsabschnitt 302 für einen linearen Term zugeführt, einem Berechnungsabschnitt 303 für einen nicht linearen Term, und einem Hystereseberechnungsabschnitt 304.
Der Berechnungsabschnitt 302 für einen linearen Term berechnet eine Proportionalkomponente auf der Grundlage der Abweichung Δθ, und eine Geschwindigkeitskorrekturkomponente entsprechend einem Ableitungswert des tatsächlichen Vorstellwerts, um auf Grundlage dieser Komponenten einen linearen Term zu berechnen, der die Stromversorgungs- Regelgröße darstellt.
Der Berechnungsabschnitt 303 für einen nicht linearen Term berechnet einen nicht linearen Term, der die Stromversorgungs-Regelgröße umfaßt, auf Grundlage einer Schaltfunktion S, die auf Grundlage der Abweichung Δθ und eines Ableitungswertes ΔΔθ der Abweichung Δθ als Systemzustandsvariable definiert ist.
Die Schaltfunktion S wird unter Verwendung eines Koeffizienten γ folgendermaßen definiert:
S = γ × Δθ + ΔΔθ, und der nicht lineare Term wird unter Verwendung eines Koeffizienten K eines Ratterverhinderungskoeffizienten δ folgendermaßen berechnet:

Nicht linearer Term = K × S/(|S| + δ).
Im Hystereseberechnungsabschnitt 304 wird die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne und das Ausmaß der Anhebung des Ventils zugeführt, das durch den variablen Ventilhebemechanismus 112 gesteuert wird, zusätzlich zur Abweichung Δθ.
Ein Vorzeichenbeurteilungsabschnitt 304A des Hystereseberechnungsabschnitts 304 erzeugt ein Signal, das anzeigt, ob es erforderlich ist oder nicht, die Korrektur entsprechend dem Eingangsdrehmoment von der Seite der Nockenwelle 134 durchzuführen, auf Grundlage des Absolutwertes und des Vorzeichens der Abweichung Δθ.
Wenn hier der Absolutwert der Abweichung Δθ gleich einem vorbestimmten Wert oder größer ist und es sich um eine Vorstellsteuerzeit zum Bewegen der Kugel 22, die durch den Verbindungsarm 14 gehaltert wird, zur Innenumfangsseite der spiralförmigen Führungsnut 28 handelt, so wird beurteilt, dass die Korrektur erforderlich ist, und wird "1" ausgegeben. Anderenfalls wird "0" ausgegeben.
Zur Vorstellsteuerzeit wird eine Drehbelastung der Führungsplatte 24 infolge des Eingangsdrehmoments von der Seite der Nockenwelle 134 zunehmend geändert, und wird die Reaktionseigenschaft im Vergleich zur verzögerten Zeit wesentlich verringert.
Ein Hysteresekorrekturwertberechnungsabschnitt 304B des Hystereseberechnungsabschnitts 304 berechnet einen Hysteresekorrekturwert entsprechend der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne und des Ausmaßes der Anhebung des Ventils.
Der Hysteresekorrekturwert wird größer eingestellt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne hoch ist, oder wenn das Ausmaß der Anhebung des Ventils groß ist.
Daher wird eine Hystereseeigenschaft bei der Ventileinstellsteuerung vorher für jedes Eingangsdrehmoment von der Seite der Nockenwelle 134 modelliert, und wird zur Verbesserung der Reaktionseigenschaften in jener Richtung, in welcher die Reaktionseigenschaften schlechter werden, der Hysteresekorrekturwert für jede Brennkraftmaschinendrehzahl Ne und jedes Ausmaß der Anhebung des Ventils eingesetzt, die mit dem Eingangsdrehmoment korreliert sind.
Ein Signal von dem Hysteresevorzeichenbeurteilungsabschnitt 304A und der Hysteresekorrekturwert von dem Hysteresekorrekturwertberechnungsabschnitt 304B werden an einen Addierer 304C ausgegeben. Nur wenn das Signal von dem Hysteresevorzeichenbeurteilungsabschnitt 304B gleich "1" ist, wird der Hysteresekorrekturwert ausgegeben.
Der Addierer 305 summiert den linearen Term, den nicht linearen Term, und den Hysteresekorrekturwert, um das Ergebnis der Summierung an einen Teiler 306 als die Stromversorgungs-Regelgröße auszugeben.
Der Teiler 306 liefert Strom entweder an die elektromagnetische Bremse 26 oder die elektromagnetische Bremse 27, auf Grundlage der Regelgröße für die Stromversorgung von dem Addierer 305.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Funktion der Beurteilung, ob es erforderlich ist oder nicht, die Korrektur auf Grundlage der Steuer- oder Regelrichtung durchzuführen, der in dem Flußdiagramm von Fig. 12 gezeigten, ersten Ausführungsform hinzugefügt werden kann, als Steuer- oder Regelprogramm.
Weiterhin war bei dieser Ausführungsform der Aufbau so, dass die Relativdrehung der Führungsplatte 24 in Vorstellrichtung und in Rückstellrichtung unter Verwendung von zwei elektromagnetischen Bremsen 26 und 27 durchgeführt wird. Allerdings kann eine derartige Anordnung vorgesehen sein, dass eine elektromagnetische Bremse vorhanden ist, die auf die Führungsplatte 24 einen Drehwiderstand ausübt, während die Führungsplatte 24 in die Rückstellrichtung durch einen elastischen Körper (beispielsweise, eine Spiralfeder) gedrückt wird, um die Nockenwelle 1 entsprechend der Bremskraft der elektromagnetischen Bremse vorzustellen.
Weiterhin kann die Korrektursteuerung oder -regelung der elektromagnetischen Bremsen entsprechend dem Eingangsdrehmoment von der Nockenwellenseite in weitem Ausmaß bei einem variablen Ventileinstellmechanismus eingesetzt werden, der so ausgebildet ist, dass er die Drehphase der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle durch die Bremskräfte der elektromagnetischen Bremsen ändert.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002- 007921, eingereicht am 16. Januar 2002, deren Priorität beansprucht wird, wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.
Zwar wurden nur ausgewählte Ausführungsformen ausgewählt, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, jedoch wissen Fachleute, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Weiterhin dient die voranstehende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur zur Erläuterung, und soll nicht die Erfindung beschränken, da sich Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein sollen.

FIGURENBESCHRIFTUNG

Fig. 12

S1 Berechne Soll-Vorstellwert
S2 Ermittle aktuellen Vorstellwert
S3 Berechne Abweichung
S4 Berechne Rückkopplungskorrekturwert
S5 |Δθ| > vorbestimmter Wert ?
NO Nein
YES Ja
S6 Lies Drehzahl und Ausmaß der Anhebung
S7 FIRST CORRECTION VALUE: Erster Korrekturwert
S8 SECOND CORRECTION VALUE: Zweiter Korrekturwert; VALVE LIFT AMOUNT: Ausmaß der Anhebung des Ventils
S9 Addiere Korrekturwert
S10 Gib Regelgröße aus
RETURN: Zurück

Fig. 13

TARGET ADVANCE AMOUNT: Ausmaß der Soll-Vorstellung
ACTUAL ADVANCE AMOUNT: Ausmaß der tatsächlichen Vorstellung
VALVE LIFT AMOUNT: Ausmaß der Ventilanhebung
301
Berechne Abweichung
302
Berechne linearen Term
303
Berechne nicht linearen Term
304
A Hysteresevorzeichenbeurteilung
304
B HYSTERESIS AMOUNT: Ausmaß der Hysterese;
VALVE LIFT AMOUNT Ausmaß der Ventilanhebung
305
Addition
306
Trennungvorschub/Zurückstellen

Claims

1. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus, der eine Drehphase einer Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle durch die Bremskraft einer elektromagnetischen Bremse ändert, um die Ventileinstellung von Brennkraftmaschinenventilen zu variieren, wobei vorgesehen sind:
eine Steuereinheit, die eine Regelgröße der elektromagnetischen Bremse entsprechend einem Sollwert für die Drehphase berechnet, um die elektromagnetische Bremse auf Grundlage der Regelgröße zu steuern,
wobei die Einrichtung aufweist
einen Eingangsdrehmomentdetektor, der ein Eingangsdrehmoment von der Seite der Nockenwelle zu dem variablen Ventileinstellmechanismus feststellt; und
die Steuereinheit die Regelgröße der elektromagnetischen Bremse entsprechend dem Sollwert der Drehphase entsprechend dem Eingangsdrehmoment korrigiert.

2. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit die Regelgröße der elektromagnetischen Bremse auf Grundlage einer Hystereseeigenschaft korrigiert, die vorher für jedes Eingangsdrehmoment von der Seite der Nockenwelle modelliert wird.

3. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit beurteilt, ob es erforderlich ist oder nicht, eine Korrektur entsprechend dem Eingangsdrehmoment durchzuführen, entsprechend einer Richtung zur Änderung der Drehphase.

4. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eine Rückkopplungs-Regelgröße der elektromagnetischen Bremse auf Grundlage einer Abweichung zwischen dem Sollwert der Drehphase und einer tatsächlichen Drehphase berechnet, um einen Korrekturwert entsprechend dem Eingangsdrehmoment zur Rückkopplungs-Regelgröße zu addieren.

5. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit den Korrekturwert entsprechend dem Eingangsdrehmoment nur dann hinzu addiert, wenn ein Absolutwert der Abweichung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

6. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsdrehmomentdetektor eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine als Ausmaß eines Zustands detektiert, das mit dem Eingangsdrehmoment korreliert ist, und die Steuereinheit eine Regelgröße der elektromagnetischen Bremse entsprechend dem Sollwert der Drehphase mit einem Korrekturwert entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine korrigiert.

7. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein variabler Ventilhebemechanismus vorgesehen ist, der das Ausmaß der Anhebung eines Ventils bei den Brennkraftmaschinenventilen ändert,
der Eingangsdrehmomentdetektor das Ausmaß der Anhebung des Ventils der Brennkraftmaschinenventile und eine Drehzahl einer Brennkraftmaschine detektiert, als Zustandsgrößen, die mit dem Eingangsdrehmoment korreliert sind, und
die Steuereinheit eine Regelgröße der elektromagnetischen Bremse entsprechend dem Sollwert der Drehphase mit einem Korrekturwert entsprechend dem Ausmaß der Anhebung des Ventils und der Drehzahl der Brennkraftmaschine korrigiert.

8. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein variabler Ventilhebemechanismus vorgesehen ist, der das Ausmaß der Anhebung eines Ventils bei den Brennkraftmaschinenventilen ändert,
der Eingangsdrehmomentdetektor das Ausmaß der Anhebung des Ventils der Brennkraftmaschinenventile als Zustandsgröße detektiert, die mit dem Eingangsdrehmoment korreliert ist, und
die Steuereinheit eine Regelgröße der elektromagnetischen Bremse entsprechend dem Sollwert für die Drehzahl mit einem Korrekturwert entsprechend dem Ausmaß der Anhebung des Ventils korrigiert.

9. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Ventilhebemechanismus aufweist:
eine Antriebswelle, die synchron mit der Nockenwelle gedreht wird;
einen Antriebsnocken, der an der Antriebswelle befestigt ist;
einen Schwenknocken, der die Brennkraftmaschinenventile öffnet/schließt;
einen Übertragungsmechanismus, der mit der Antriebsnockenseite an seinem einen Ende und mit der Schwenknockenseite an seinem anderen Ende verbunden ist;
eine Steuerwelle, die einen Steuernocken aufweist, der eine Position des Übertragungsmechanismus ändert; und
ein Betätigungsglied, das die Steuerwelle dreht, wobei die Steuerwelle durch das Betätigungsglied gedreht wird, um kontinuierlich das Ausmaß der Anhebung eines Ventils zu ändern.

10. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der variable Ventileinstellmechanismus so ausgebildet ist, dass:
ein antreibender Rotor auf der Kurbelwellenseite und ein angetriebener Rotor auf der Nockenwellenseite koaxial miteinander über einen Verbindungsarm verbunden sind;
ein Ende des Verbindungsarms entweder mit dem antreibenden Rotor oder dem angetriebenen Rotor verbunden ist, um in Radialrichtung bewegt zu werden; und
eine Führungsplatte, auf welcher eine spiralförmige Führungsnut vorgesehen ist, in welche das eine Ende des Verbindungsarms eingepaßt ist, relativ in Bezug auf den antreibenden Rotor durch die elektromagnetische Bremse gedreht wird, um das eine Ende des Verbindungsarms in Radialrichtung zu bewegen, damit ein Zusammenbauwinkel zwischen dem antreibenden Rotor und dem angetriebenen Rotor geändert wird.

11. Steuereinrichtung eines variablen Ventileinstellmechanismus, der eine Drehphase einer Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle durch eine Bremskraft einer elektromagnetischen Bremse ändert, um die Ventileinstellung von Brennkraftmaschinenventilen zu variieren, wobei vorgesehen sind:
eine Sollwert-Berechnungsvorrichtung zur Berechnung eines Sollwertes für die Drehphase;
eine Regelgrößen-Berechnungsvorrichtung zur Berechnung einer Regelgröße der elektromagnetischen Bremse auf Grundlage des Sollwertes; und
eine Steuervorrichtung zum Steuern der elektromagnetischen Bremse auf Grundlage der Regelgröße, wobei die Einrichtung weiterhin aufweist:
eine Eingangsdrehmomentdetektorvorrichtung zum Detektieren eines Eingangsdrehmoments von einer Nockenwellenseite zu dem variablen Ventileinstellmechanismus;
eine Berechnungsvorrichtung für das Ausmaß der Korrektur zum Berechnen eines Korrekturwertes der Regelgröße der elektromagnetischen Bremse auf Grundlage des Eingangsdrehmoments; und
eine Korrekturvorrichtung zum Korrigieren der Regelgröße durch das Ausmaß der Korrektur.

12. Steuerverfahren für einen variablen Ventileinstellmechanismus, der eine Drehphase einer Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle durch eine Bremskraft einer elektromagnetischen Bremse ändert, um die Ventileinstellung von Brennkraftmaschinenventilen zu variieren, mit folgenden Schritten:
Berechnung einer Regelgröße der elektromagnetischen Bremse auf Grundlage eines Sollwertes für die Drehphase; und
Steuern der elektromagnetischen Bremse auf Grundlage der Regelgröße,
wobei das Verfahren folgende weitere Schritte aufweist:
Detektieren eines Eingangsdrehmoments von einer Nockenwellenseite zu dem variablen Ventileinstellmechanismus;
Berechnung eines Korrekturwertes der Regelgröße auf Grundlage des Eingangsdrehmoments; und
Korrigieren der Regelgröße durch das Ausmaß der Korrektur.

13. Steuerverfahren eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Berechnung des Ausmaßes der Korrektur folgenden Schritt umfaßt:
Berechnung eines Korrekturwertes auf Grundlage einer Hystereseeigenschaft, die vorher für jedes Eingangsdrehmoment von der Seite der Nockenwelle modelliert wird.

14. Steuerverfahren eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Korrektur der Regelgröße durch das Ausmaß der Korrektur folgenden Schritt umfaßt:
Beurteilung, ob die Durchführung einer Korrektur entsprechend dem Eingangsdrehmoment von der Seite der Nockenwelle erforderlich ist oder nicht, entsprechend einer Richtung zur Änderung der Drehphase.

15. Steuerverfahren eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Berechnung der Regelgröße auf Grundlage des Sollwertes folgenden Schritt umfaßt:
Feststellung der Drehphase der Nockenwelle in Bezug auf die Kurbelwelle;
Berechnung einer Abweichung zwischen dem Sollwert der Drehphase und einer tatsächlichen Drehphase; und
Berechnung der Regelgröße auf Grundlage der Abweichung.

16. Steuerverfahren eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Korrektur der Regelgröße durch den Korrekturwert folgenden Schritt umfaßt:
Vergleichen eines Absolutwertes der Abweichung mit einem vorbestimmten Wert; und
Korrigieren der Regelgröße mit dem Korrekturwert nur dann, wenn der Absolutwert der Abweichung den vorbestimmten Wert überschreitet.

17. Steuerverfahren eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Feststellung des Eingangsdrehmoments folgenden Schritt umfaßt:
Feststellung einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine als Zustandsgröße, die mit dem Eingangsdrehmoment korreliert ist.

18. Steuerverfahren eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Feststellung des Eingangsdrehmoments folgende Schritte umfaßt:
Feststellung des Ausmaßes der Anhebung eines Ventils der Brennkraftmaschinenventile als Zustandsgröße, die mit dem Eingangsdrehmoment korreliert ist; und
Feststellung einer Drehzahl der Brennkraftmaschine als Zustandsgröße, die mit dem Eingangsdrehmoment korreliert ist.

19. Steuerverfahren eines variablen Ventileinstellmechanismus nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Feststellung des Eingangsdrehmoments folgenden Schritt umfaßt:
Feststellung des Ausmaßes der Anhebung eines Ventils der Brennkraftmaschinenventile als Zustandsgröße, die mit dem Eingangsdrehmoment korreliert ist.

20. Steuerverfahren eines variablen Ventileinstellmechanismus, der eine Drehphase einer Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle durch eine Bremskraft einer elektromagnetischen Bremse ändert, um die Ventileinstellung von Brennkraftmaschinenventilen zu variieren, mit folgenden Schritten:
Berechnung eines Sollwertes für die Drehphase;
Feststellung der Drehphase;
Berechnung einer Abweichung zwischen dem Sollwert und der festgestellten Drehphase;
Berechnung einer Regelgröße der elektromagnetischen Bremse auf Grundlage der Abweichung; und
Steuern der elektromagnetischen Bremse auf Grundlage der Regelgröße,
wobei das Verfahren folgende weiteren Schritte aufweist:
Feststellung einer Drehzahl einer Brennkraftmaschine; Feststellung des Ausmaßes der Anhebung eines Ventils, das variabel gesteuert werden soll, unter den Brennkraftmaschinenventilen;
Berechnung eines Korrekturwertes für die Regelgröße auf Grundlage der Brennkraftmaschinendrehzahl und des Ausmaßes der Anhebung des Ventils; und
Korrigieren der Regelgröße mit der Korrekturgröße.