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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilzeitabstimmungsanordnung zum Steuern der relativen Phase einer Nockenwelle (Nockenwinkel) zu einer Kurbelwelle in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors, um hierdurch die Zeitabstimmung des Ventilbetriebs (Öffnen und/oder Schließen) eines Einlassventils und eines Auslassventils zu steuern. Eine derartige Anordnung ist bekannt aus
US 5 462 022 A . Insbesondere betrifft sie eine Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor, die zum Vermeiden von Verschlechterung des Fahrverhaltens, Kraftstoffverbrauch und Abgasemissionen dient durch Reduzieren von Fehlern und der Berechnung eines Nockenwinkels basierend auf einem Kurbelwinkelsignal und einem Nockenwinkelsignal.
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In jüngster Zeit sind in Verbrennungsmotoren (die nachstehend einfach als Motor bezeichnet werden), die in einem Motorfahrzeug oder ähnlichem eingebaut sind, Regulierungen gefährlicher Substanzen, die in den von dem Motor an die Atmosphäre abgegebenen Abgasemissionen enthalten sind, wesentlich von der Überlegung der Umwelt her und folglich gibt es ein Bedürfnis, die gefährlichen Substanzen in den Abgasemissionen zu reduzieren. Im Allgemeinen sind zum Reduzieren gefährlicher Abgasemissionen zwei Verfahren bekannt gewesen, von denen eines ein Verfahren ist zum Reduzieren gefährlicher Gase, die direkt vom Motor ausgestoßen werden und das andere Verfahren eine Nachverarbeitung gefährlicher Abgasemissionen ist mit einem katalytischen Umsetzer (der nachstehend einfach als Katalysator bezeichnet wird), der an einem Abgasrohr angebracht ist. Da in dieser Art von Katalysator Reaktionen zum Umformen gefährlicher Gase in harmlose Gase nicht stattfindet bis eine gewisse Temperatur erreicht ist, wie wohl bekannt ist, ist es beispielsweise wichtig, dass die Temperatur des Katalysators früh oder schnell auf seine Aktivierungstemperatur angehoben wird, selbst bei Kaltstart des Motors.
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Heute, um Motorleistung zu erhöhen oder Abgasemissionen und Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, sind Ventilzeitpunktsteuervorrichtungen verwendet worden, die in der Lage sind, die Öffnungs- und Schließzeitabstimmung des Einlass- und Auslassventils für jeden Zylinder entsprechend den Motorbetriebsbedingungen zu steuern. In dieser Art konventioneller Anordnungen werden variable Vorrichtungen (Steller) zum Ändern der relativen Positionen von Nockenwellen und Kurbelwellen eines Motors installiert und die Kurbelwellenposition (das heißt die Drehposition der Kurbelwelle) und die relativen Phasen der Nockenwellen in bezug auf die Kurbelwelle werden mit der Referenzposition der variablen Vorrichtung erfasst, die in einem Speicher gespeichert ist, sodass die relativen Phasen von Nockenwellen gesteuert werden in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen.
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In der Vergangenheit ist diese Art von Ventilzeitabstimmungssteueranordnung beispielsweise gezeigt worden in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP H06-299 876 A .
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In der in dem vorstehenden Dokument offenbarten konventionellen Anordnung ist eine Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung, die ein Ölsteuerventil (OCV vom englischsprachigen Ausdruck Oil Control Valve) und einen Steller umfasst, mindestens an einer montiert von der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle, sodass eine relative Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel zu der Zeit gelernt wird, wenn die Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung außer Betrieb ist.
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Jedoch ist zu beachten, dass ein Kurbelwinkelsensor in der oben erwähnten konventionellen Anordnung als ein Kurbelwinkelsignal nur einen Impuls (entsprechend einer Kurbelwinkelposition als Steuerreferenz) produziert innerhalb eines Steuertaktes (das heißt, Einlass-, Kompressions-, Explosions- oder Ausblastakt) für jeden Zylinder eines Motors und die relative Phase des Nockenwinkels zum Kurbelwinkel wird basierend auf dem Kurbelwinkelsignal und dem Nockenwinkelsignal erfasst.
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In Fällen, in denen das Kurbelwinkelsignal, das nur einen Impuls pro Takt einschließt, verwendet wird, ist es jedoch erforderlich, die Zeitperioden zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Kurbelwinkelsignals zu messen, um den Nockenwinkel zu berechnen.
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Zudem ist es, selbst in Fallen, in denen das Kurbelwinkelsignal mit ein oder mehr Impulsen pro Takt verwendet wird, in ähnlicher Weise erforderlich, die Zeitperioden zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Kurbelwinkelsignals zu messen, um den Nockenwinkel zu erfassen.
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8 ist ein Blockdiagramm, in dem eine Ventilzeitabstimmungssteueranordnung der allgemeinen Art für einen Verbrennungsmotor gezeigt wird in bezug auf periphere Teile eines Motors 1.
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In 8 wird Luft von einem Ansaugrohr 4 dem Motor durch einen Luftfilter 2 und einen Luftstromsensor 3 zugeführt.
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Der Luftfilter 2 reinigt die zum Motor 1 angesaugte Luft und der Luftstromsensor 3 misst die Menge der Ansaugluft, die dem Motor 1 zugeführt wird.
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In dem Ansaugrohr 4 ist ein Drosselventil 5 angeordnet, ein Leerlaufventil 6 (ISCV vom englischsprachigen Ausdruck Idle Speed Control Valve) und ein Einspritzer 7.
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Das Drosselventil 5 reguliert die Menge der Ansaugluft, die durch das Ansaugrohr 4 fließt zum Steuern der Ausgangsleistung des Motors 1 und das Leerlaufventil 6 reguliert die Ansaugluft, die an dem Drosselventil 5 vorbeigeführt wird, um die Drehzahl bzw. die Anzahl der Umdrehungen pro Minute des Motors 1 zu steuern.
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Der Einspritzer 7 führt eine Kraftstoffmenge entsprechend der Ansaugluftmenge zu dem Ansaugrohr 4.
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Eine Zündkerze 8 ist in einer Verbrennungskammer jedes Zylinders des Motors 1 angeordnet zum Generieren eines Funkens zum Zünden eines Luftkraftstoffgemischs innerhalb der Verbrennungskammer.
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Eine Vielzahl von Zündspulen 9 (obwohl nur eine von ihnen gezeigt ist) führen Hochspannungsenergie zu entsprechenden Zündkerzen 8.
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Das Abgasrohr 10 führt Abgas ab, das sich aus der Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs in jeder Verbrennungskammer der Motors 1 ergibt.
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In dem Abgasrohr 10 ist ein Sauerstoffsensor 11 zum Erfassen der Restsauerstoffmenge im Abgas angeordnet und ein katalytischer Wandler 12.
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Der katalytische Wandler 12 enthält einen Katalysator, der einen wohlbekannten 3-Wege-Katlysator umfasst, welcher in der Lage ist, gefährliche Gaskomponenten (THC, CO, NOx) gleichzeitig im Abgas zu reinigen.
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Eine Kurbelwinkelerfassungssensorplatte 13 wird veranlasst, integral mit einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) zu rotieren, die zu einer Drehbewegung angetrieben wird von dem Motor 1 und die Sensorplatte 13 eines Scheibenförmigen Aufbaus hat eine Vielzahl von Vorsprüngen (nicht dargestellt), die ausgebildet sind an ihrem Umfang in Abständen eines vorgeschriebenen Kurbelwinkels (beispielsweise 10°CA). Auch sind ungezahnte oder zahnfreie Abschnitte ausgebildet am Umfang der Sensorplatte 13 an Kurbelwinkelpositionen entsprechend einer Referenzposition jedes Zylinders.
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Ein Kurbelwinkelsensor 14 ist gegenüber der Sensorplatte 13 derart angeordnet, dass er ein elektrisches Signal generiert (das heißt Impuls des Kurbelwinkelsignals) zum Erfassen der Drehposition (Kurbelwinkel) der Kurbelwelle wenn jeder Vorsprung auf der Sensorplatte 13 den Kurbelwinkelsensor 14 kreuzt.
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Der Motor 1 ist mit Ventilen versehen zum Steuern der Kommunikation zwischen der Verbrennungskammer in jedem Zylinder und dem Ansaugrohr 4 und dem Abgasrohr 10 und die Antriebs- oder Betriebszeitabstimmungen (Öffnungs- und Schließzeitabstimmung) jedes Ventils (das heißt, des Einlassventils und des Auslassventils) werden bestimmt durch Nockenwellen, die später zu beschreiben sind, welche angetrieben werden um mit einer Geschwindigkeit von ½ der Drehzahl der Kurbelwelle zu drehen.
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Variable Nockphasensteller 15, 16 ändern individuell die Einlass- und Auslassventilöffnungs- und Schließzeitabstimmungen.
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Speziell schlieft jeder Stellantrieb bzw. Steller 15, 16 eine Nacheilungswinkelhydraulikkammer und eine Voreilungswinkelhydraulikkammer (nicht dargestellt) ein, die aufgeteilt sind oder getrennt sind voneinander für relative Änderungen der Drehposition (Drehphase: Nockenwinkel) der jeweiligen Nockenwellen 15C oder 16C in bezug auf die Kurbelwelle.
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Jeder der Nockenwinkelsensoren 17, 18 ist gegenüber angeordnet in bezug auf eine entsprechende Nockenwinkelerfassungssensorplatte (nicht dargestellt) zum Generieren eines Impulssignals (Nockenwinkelsignal) zum Erfassen des Nockenwinkels der entsprechenden Nockenwelle durch jeden Vorsprung, der am Umfang der Nockenwinkelerfassungssensorplatte angeordnet ist, wie der Kurbelwinkelsensor 14.
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Jeder in jedem Nockenwinkelsignal enthaltene Impuls funktioniert als ein Zylinderidentifikationssignal und er wird auch verwendet zum Erfassen des Nockenwinkels der entsprechenden Nockenwelle, der durch die korrespondierende Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung geändert worden ist.
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Ölsteuerventile (OCV vom englischsprachigen Ausdruck Oil Control Valve) 19, 20 bilden gemeinsam mit einer (nicht dargestellten) Ölpumpe ein Öldruckversorgungssystem zum schaltenden Steuern des Öldrucks, der den jeweiligen Stellern 15, 16 zugeführt wird zum Steuern der Nockenphasen der entsprechenden Nockenwellen. Beachte, dass die Ölpumpe von der Kurbelwelle angetrieben wird zum jeweiligen Zuführen von Hydrauliköl zu den Stellern 15, 16 über die Ölsteuerventile 19, 20.
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Eine Elektroniksteuereinheit (die nachstehend als ECU bezeichnet wird vom englischsprachigen Ausdruck Electronic Control Unit) 21 in Form eines Mikrocomputers bildet eine Steuervorrichtung zum Steuern des Motors 1. Speziell steuert die ECU 21 den Einspritzer 7, die Zündkerzen 8 und die Nockenwinkelphasen der jeweiligen Nockenwellen 15C und 16C in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen, die von verschiedenen Sensorvorrichtungen 3, 11, 14, 17 und 18 erfasst werden.
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Zudem, obwohl hier nicht dargestellt, ist ein Drosselöffnungssensor am Drosselventil 5 montiert zum Erfassen des Öffnungsgrades davon (Drosselöffnung) und ein Wassertemperatursensor ist am Motor 1 montiert zum Erfassen der Temperatur des Motorkühlwassers. Die Drosselöffnung und die Temperatur des Kühlwassers werden in die ECU 21 als Information eingegeben, die die Betriebsbedingungen des Motors 1 anzeigen zusätzlich zu den oben erwähnten verschiedenen Sensorinformationen.
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Wie in 8 gezeigt, ist der Motor 1 mit einem variablen Ventilöffnungszeitabstimmungsmechanismus (VVT-Mechanismus vom englischsprachigen Ausdruck Variable Valve Timing Mechanism) mit den Stellern 15, 16 versehen zum Ändern der relativen Phasenpositionen der Nockenwellen 15C, 16C in Bezug auf die Kurbelwelle.
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Als nächstes wird Bezug genommen auf den allgemeinen Motorsteuerbetrieb gemäß der konventionellen Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor, wie in 8 gezeigt.
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Zuerst misst der Luftstromsensor 3 die Menge der Ansaugluft in dem Motor 1 und gibt das Ergebnis in die ECU 21 als Erfassungsinformation ein, die indikativ ist bezüglich des Betriebszustandes des Motors 1.
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Die ECU 21 berechnet die Kraftstoffmenge entsprechend der gemessenen Ansaugluftmenge, treibt den Einspritzer 7 an zum Einspritzen der derart berechneten Kraftstoffmenge in das Ansaugrohr 4 und treibt die Zündkerzen 8 an zum Zünden des Luftkraftstoffgemisches in den entsprechenden Verbrennungskammern in den Zylindern des Motors 1 zu angemessenen Zeitpunkten durch Steuern der Stromzufuhrzeitdauern und der Stromunterbrechungszeitpunkte der Zündspulen 9.
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Darüber hinaus stellt das Drosselventil 5 die Ansaugluftmenge, die dem Motor 1 zugeführt wird ein, hierdurch das Ausgangsdrehmoment davon steuernd.
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Das durch die Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs in jedem Zylinder des Motors 1 generierte Abgas wird durch das Abgasrohr 10 an die Umgebungsatmosphäre abgegeben.
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Zu diesem Zeitpunkt reinigt der katalytische Wandler 12, der im Abgasrohr 10 angeordnet ist, Kohlenwasserstoffe (HC) (unverbrannte Gaskomponenten), Kohlenmonoxyd (CO) und Stickoxide (NOx), die alle im Abgas enthaltene gefährliche Substanzen sind in harmlose Substanzen wie zum Beispiel CO2, H2O und ähnliches, die dann an die Umweltatmosphäre ausgegeben werden.
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Um hier die maximale Reinigungseffizienz des katalytischen Wandlers 12 zu erzielen, ist der Sauerstoffsensor 11 im Abgasrohr 10 montiert zum Erfassen der Restsauerstoffmenge im Abgas, welcher Wert der ECU zugeführt wird.
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Als ein Ergebnis steuert die ECU 21 die Menge von dem Einspritzer 7 eingespritzten Kraftstoffs in einer Rückkopplungsregelungsweise derart, dass das Luftkraftstoffgemisch vor der Verbrennung ein stöchiometrisches Luftkraftstoffverhältnis erhält.
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Ferner steuert die ECU 21 die Steller 15, 16 (variable Ventilbetriebszeitabstimmungsmechanismen VVT) entsprechend den Öffnungsbedingungen des Motors 1, sodass die Ventilöffnungs- und Schließzeitabstimmungen für die Einlass- und Auslassventile geeignet geändert werden.
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9 ist ein Zeitdiagramm, das die jeweiligen Impulswellenformen des Kurbelwellensignals und des Nockenwellensignals zeigt.
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In 9 sind die Kurbelwinkelpositionen wiedergegeben durch die Winkel vor den jeweiligen oberen Totpunkten der Kompression der Zylinder #1–#4.
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Das heißt, B05 (BTDC 5°) gibt 5° an vor dem oberen Totpunkt (TDC) und B75 gibt 75° an vor dem oberen Totpunkt. Die Symbole #1–#4 repräsentieren die Zylinder, die zu ihren jeweiligen oberen Kompressionstotpunkten kommen.
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Der Kurbelwinkelsensor 14 generiert als ein Kurbelwinkelsignal eine Folge von Impulsen bei Kurbelwinkeln eines vorgeschriebenen Intervalls (10°CA).
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Auch schließt das Kurbelwinkelsignal Abschnitte ohne Impulsgenerieren ein (entsprechend den ungezahnten Abschnitten), in denen kein Impuls generiert wird bei vorgeschriebenen Kurbelwinkelpositionen (zum Beispiel B95 oder B95 und B105) wie in unterbrochenen Linien an Impulspositionen in 9 gezeigt.
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Andererseits generiert jeder der Kurbelwinkelsensoren 17 und 18 als Nockenwinkelsignals Impulse bei vorgeschriebenen Kurbelwinkelpositionen (zum Beispiel B135 oder B135 und B100).
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Beachte hier, dass die Ausgangspositionen (Kurbelwinkelpositionen) des Kurbelwinkelsignals und der Nockenwinkelsignale in 9 als ideal entwickelte Ventile dargestellt sind ohne das Einbeziehen von Herstellungsfehlern oder ähnlichem.
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Die ECU 21 berechnet eine Referenzkurbelwinkelposition (B75) basierend auf einem ungezahnten oder zahnfreien Abschnitt des Kurbelwinkelsignals und identifiziert die Zylinder des Motors 1 basierend auf der Zahl von weggelassenen Zähnen (das heißt, das Weglassen eines Zahnes: ein weggelassener Zahn nur bei B95, oder ein Weglassen von zwei Zähnen: weggelassene Zähne bei B95 bzw. B105) zwischen den aufeinanderfolgenden Referenzpositionen des Kurbelwinkelsignals und der Zahl von Impulsen des Nockenwinkelsignals dazwischen.
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Wenn die Nockenwinkel durch eine Aktion der Steller 15, 16, die die Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung bilden, zu einer Seite voreilenden Winkels hin verschoben werden, werden auch die Ausgangssignale der Nockenwinkelsensoren 17, 18 zu einer Seite voreilenden Winkels verschoben.
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Wenn der Betriebsbereich jedes der Steller 15, 16 ein Winkelintervall von 50°CA ist, wird ein Impuls des Nockenwinkelsignals bei dem am meisten voreilenden Winkel (siehe eine untere Reihe in 9) generiert an einer Kurbelwinkelposition, die voreilt um einen Winkel von 50°CA von der am meisten nacheilenden Winkelposition (siehe eine mittlere Reihe in 9).
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Nun wird Bezug genommen auf die Nockenwinkelerfassungsoperation der konventionellen Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor unter Bezugnahme auf 9.
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Eine Kurbelwinkelposition (B75) des Kurbelwinkelsignals verwendend, die eine Referenz für die Berechnung des Nockenwinkels wird, berechnet die ECU 21 in 8 einen Winkel θc von einer Nockenwinkelsignalposition (B135) zu der Kurbelwinkelposition (B75) basierend darauf, welche Nockenwinkel entsprechend den Ventiloperationszeitabstimmungen (Öffnen und Schließen) berechnet worden sind.
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Zu diesem Zeitpunkt wird, um den Winkel θc von der Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals zur Impulserfassungsposition (B135) des Nockenwinkelsignals zu berechnen, ein Zusammenhang zwischen einem Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden Referenzpositionen (B75) des Kurbelwinkelsignals und einer Zeitdauer Tc von jeder Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals zu der Impulserfassungsposition (B135) des Nockenwinkelsignals verwendet.
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10 ist eine beispielhafte Ansicht zum Zeigen der Zeit, die erforderlich ist für die Kurbelwelle, um jeden konstanten Kurbelwinkel von (10°CA) zu drehen, wenn der Motor 1 sich im Dauerbetriebszustand befindet (zum Beispiel Drehen mit einer Drehzahl von 1667 U/m). In 10 repräsentiert die Abszissenachse Kurbelwinkel [°CA] und die Ordinatenachse repräsentiert Zeit [ms].
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In 10 zeigen beispielsweise 55 [°CA] die Zeit, die erforderlich ist zum Drehen von B65 nach B55 (ein Winkel von 10°CA).
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Auch wird die Zeit, die von der Kurbelwelle benötigt wird, um um einen Winkel von 10°CA zu drehen, länger in der Nähe von 0°CA, was den oberen Kompressionstotpunkt ausmacht, bedingt durch den Kompressionswiderstand der Ansaugluft.
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Dem gegenüber wird nach dem oberen Kompressionstotpunkt die Zeit, die benötigt wird von der Kurbelwelle um 10°CA zu drehen, kürzer bedingt durch das Drehmoment, das durch die Verbrennung des Luftkraftstoffgemischs generiert worden ist.
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Selbst wenn der Motor 1 sich im Dauerbetriebszustand befindet, findet eine Variation der erforderlichen Zeit statt, einem Sinuswellenzyklus ähnelnd, bei dem ein Maximalwert in der Nähe des oberen Kompressionstotpunktes bei einem Winkelintervall von 180 [°CA] erreicht wird, wie in 10 gezeigt.
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11 ist eine erläuternde Ansicht um Zeigen der Zeitvariation der 10 als eine Tabelle.
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Wie in 11 gezeigt, dauert es, bei einer Drehzahl des Motors 1 von 1667 [U/m] eine Zeit von 18 [ms] für den Motor oder die Kurbelwelle, um 180 [°CA] zu drehen und zu dieser Zeit ist die Gesamtzeit für die Kurbelwellenrotation von 10 [°CA] 1 [ms].
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Zusätzlich ist die Zeit, die von der Kurbelwelle benötigt wird um 60 [°CA] zu drehen von einer Impulssignalsposition (B135) des Nockenwinkelsignals zu einer Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals 5,568 [ms], wegen der periodischen oder zyklischen Änderung der Drehgeschwindigkeit des Motors 1 bedingt durch seine Kompression und Verbrennung.
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Entsprechend wird in Fällen, in denen der Nockenwinkel berechnet wird unter Verwendung der Zykluszeit, wie in der oben erwähnten konventionellen Anordnung, ein Winkel θc' von der Kurbelwinkelposition (B135) des Nockenwinkelsignals zu der Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals wiedergegeben durch den folgenden Ausdruck (1). θc' = 5,568 [ms]/18 [ms] × 180 [°CA]
= 55,68 [°CA] (1)
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Daher wird ein Messfehler Δθ zwischen dem berechneten Winkel θc' und dem tatsächlichen Winkel θc wiedergegeben durch den folgenden Ausdruck (2). Δθ = θc – θc'
= 60 [°CA] – 55,68 [°CA]
= 4,32 [°CA] (2)
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Mit der konventionellen Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor wie oben beschreiben variiert die Winkelgeschwindigkeit des Motors abhängig von seinen jeweiligen Takten wie zum Beispiel Kompressionstakt, Verbrennungstakt etc. selbst wenn der Motor sich im Dauerbetrieb befindet, wodurch die folgenden Probleme auftauchen. Nämlich, der Nockenwinkel wird basierend auf der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Referenzsignalen des Kurbelwinkelsensors berechnet und der Zeit zwischen dem Kurbelwinkelsignal und dem Nockenwinkelsignal und demnach beinhaltet der derart berechnete Nockenwinkel einen Fehler der veranlasst wird, durch den Einfluss der Variationen in der Winkelgeschwindigkeit des Motors.
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Zudem kommt ein anderes Problem dahingehend auf, dass da der Zusammenhang zwischen dem Zeitintervall aufeinanderfolgender Referenzpositionen (B75) und der Zeit Tc von jeder Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals zu einer Position (B135) des Nockenwinkelsignals verwendet wird, ein Messfehler Δθ auftritt zwischen dem berechneten Winkel θc' und dem tatsächlichen Winkel θc und ein Rechenfehler des Nockenwinkels wird besonders während des Beschleunigens oder des Verlangsamens des Motors größer als während seines Dauerbetriebszustandes.
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Die vorliegende Erfindung ist dazu gedacht, die oben erwähnten Probleme zu lösen und hat als Ziel, eine Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Nockenwinkel mit hoher Genauigkeit zu berechnen und zu Steuern durch Reduzieren eines Rechenfehlers des Nockenwinkels, hierdurch Verschlechterung des Fahrverhaltens vermeidend, des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst wie in Anspruch 1 und 6 angegeben. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Entsprechend dieser Anordnung ist es möglich, die Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor in akkurater Weise zu steuern durch Berechnen des Nockenwinkels mit hoher Genauigkeit. Als ein Ergebnis ist es möglich, Verschlechterungen des Fahrverhaltens, des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen zu vermeiden.
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Die obigen anderen Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter verständlich für Fachleute aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betrachtet im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen, in denen zeigt:
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1 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Zeitdiagramm einer Nockenwinkel-Berechnungsoperation gemaß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ein Flussdiagramm der Verarbeitungsoperation des Berechnens eines Winkels zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen eines Kurbelwinkelsignals entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ein Flussdiagramm der Rechenverarbeitung in einem Ventilzeitabstimmungssteuermodus entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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5 ein Flussdiagramm zum konkreten Zeigen der Rechenverarbeitung der tatsächlichen Ventilzeitabstimmung in 4;
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6 ein Flussdiagramm der Verarbeitung der Berechnung eines Steuerbetrags zur Ventilzeitabstimmungssteuerung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 ein Flussdiagramm der Verarbeitung der Berechnung der tatsächlichen Ventilzeitabstimmung entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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8 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer konventionellen Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor;
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9 ein Zeitdiagramm eines Erstellungsmusters für ein Kurbelwinkelsignal, bestehend aus vielen Impulsen, gemeinsam mit Nockenwinkelsignalen;
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10 eine erläuternde Ansicht einer Nockenwinkel-Berechnungsverarbeitungsoperation in einer Wellenform entsprechend der konventionellen Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor;
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11 eine erläuternde Ansicht der Nockenwinkel-Berechnungsverarbeitungsoperation in Tabellenform entsprechend der konventionellen Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Ausführungsform 1.
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Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen.
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1 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen einer Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 sind dieselben oder entsprechenden Teile oder Elemente wie die in der oben erwähnten konventionellen Anordnung (siehe 8) durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Zusätzlich steuert in 1 eine ECU 21A Nockenwinkel (relative Drehphasen von Einlass- und Auslassnockenwellen 15C, 16C in Bezug auf eine nicht dargestellte Kurbelwelle) und einen Motor 1 durch Steuern von Einlass- und Auslassstellern 15, 16 wie in dem Fall der oben erwähnten konventionellen Anordnung.
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Das heißt, obwohl nicht dargestellt, schließt die ECU 21A eine Referenzkurbelwinkelberechnungsvorrichtung ein zum Berechnen eines Referenzkurbelwinkels basierend auf einem Kurbelwinkelsignal, das von einem Kurbelwinkelsensor 14 generiert ist, eine Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen von Nockenwinkeln (das heißt, Winkel oder Drehpositionen der Nockenwellen 15C, 16C) basierend auf dem Kurbelwinkelsignal und den Nockenwinkelsignalen, die jeweils generiert werden durch Einlass- und Auslassnockenwinkelsensoren 17, 18, und eine Nockenwinkel-Steuervorrichtung zum Steuern der relativen Phasen der Nockenwellen 15C und 16C in Bezug auf die Kurbelwelle.
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Die Nockenwinkel-Steuervorrichtung in der ECU 21A steuert die Steller 15, 16 (Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung) basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors 1 und den von der Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung berechneten Nockenwinkeln derart, dass die relativen Phasen der Nockenwellen 15C, 16C gesteuert werden um übereinzustimmen bzw. zu koinzidieren mit Ziel-Nockenwinkeln entsprechend den Motorbetriebsbedingungen.
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In diesem Fall ist zu bemerken, dass nur ein Teil der Funktion der Nockenwinkel-Steuervorrichtung in der ECU 21A sich von der in der ECU 21 (siehe 8) der oben erwähnten konventionellen Anordnung unterscheidet.
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Das heißt, durch Verwenden des aus einer Folge von Impulsen bestehenden Kurbelwinkelsignals, wie in 9 gezeigt, zählt die Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung in der ECU 21A die Anzahl von Impulsen des Kurbelwinkelsignals (die Anzahl von Unterbrechungen, die entsprechend dem Kurbelwinkelsignal generiert werden), die von einer Erfassungsposition (B135) jedes Nockenwinkelsignals erfasst worden sind zu einer Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals, hierdurch die jeweiligen Nockenwinkel berechnend.
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Wenn die Nockenwinkelsignale von den Nockenwinkelsensoren 17, 18 und das Kurbelwinkelsignal von dem Kurbelwinkelsensor 14 generiert werden, wie in der entworfenen Weise erwartet, wird in diesem Fall Koinzidenz zwischen der Kurbelwinkelposition (B135) des Kurbelwinkelsignals und der Impulsposition (B135) des Nockenwinkelsignals vorliegen und daher ergibt sich keine Zeitdifferenz.
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Wenn in 9 die Anzahl der Impulse des Kurbelwinkelsignals gezählt wird von der Erfassungsposition (B135) jedes Nockenwinkelsignals zur Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals, wird die gezählte Anzahl von Impulsen des Kurbelwinkelsignals ”4” zum Zeitpunkt des Erfassens der Referenzposition (B75) vor einer Kurbelwinkelposition (B05) des Zylinders #3.
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Da die Anzahl der weggelassenen Zähne vor der Referenzposition (B75) zu dieser Zeit 2 ist (oder eine ”2-Zähne Auslassung”), wird das Kurbelwinkelintervall dieses ungezahnten Abschnittes 30°CA.
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Daher wird ein Winkel θc von der Position (B135) jedes Nockenwinkelsignals zu der Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals wiedergegeben durch den folgenden Ausdruck (3). θc = 10 [°CA] × 3 + 30 [°CA] × 1
= 60 [°CA](3)
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Der aus dem Ausdruck (3) berechnete Winkel θc enthält keine Messfehler in bezug auf den tatsächlichen Winkel θc.
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Im obigen Ausdruck (3) wird eine Winkeldifferenz von jedem Nockenwinkel von der Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals berechnet als Nockenwinkel, aber in dem Fall von Impulssignalen, wie in 9 gezeigt, in dem der Absolutwert der Kurbelwinkelposition jedes Impulses des Kurbelwinkelsignals bekannt ist, kann der Winkel eines Impulses, der an der Erfassungsposition des Nockenwinkelsignals generiert wird, statt dessen berechnet werden als eine Winkeldifferenz davon aus dem Absolutwert (oder dem bestimmten Wert) der korrespondierenden Kurbelwinkelposition (B135) des Kurbelwinkelsignals.
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2 ist eine erläuternde Ansicht zum Zeigen des Kurbelwinkelsignals und eines Nockenwinkelsignals, wenn die Position eines Impulses des Nockenwinkelsignals sich von ihrer bestimmten Impulsposition unterscheidet.
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Wenn beispielsweise die Erfassungsposition eines Nockenwinkelsignals von ihrem vorbestimmten Wert (B135) verschoben ist bedingt durch einen Montagefehler eines entsprechenden Nockenwinkelsensors etc., tritt ein Impuls des Nockenwinkelsignals zwischen aufeinanderfolgenden Impulses des Kurbelwinkelsignals auf, wie in 2 gezeigt.
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Auch wenn die Ventilzeitabstimmung gesteuert wird zu einer Seite eines voreilenden Winkels hin, wird regelmäßig ein Impulsmuster generiert werden, wie in 2 gezeigt.
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In diesem Fall wird ein Winkel entsprechend einer Zeitdifferenz Δtc zwischen einer Erfassungsposition des Nockenwinkelsignals und der Position (B135) des entsprechenden Impulses des Kurbelwinkelsignals erfasst unter Verwendung der Zeitdifferenz Δtc und einer Zeit Δt zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen des Kurbelwinkelsignals, zwischen denen es eine Erfassungsposition des Nockenwinkelsignals gibt. Beachte, dass ein konkretes Berechnungsverfahren hierzu später beschrieben wird.
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3 bis 6 sind Flussdiagramme zum Zeigen der Verarbeitungsoperation der Anordnung von der Ventilzeitabstimmungsberechnungsverarbeitung zur Ventilzeitabstimmungssteuerverarbeitung entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt die Zeitberechnungsverarbeitung und die Winkelberechnungsverarbeitung der jeweiligen Berechnung der Zeit und des Winkels zwischen Impulsen auf das Erfassen eines Impulses des Nockensignals hin.
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4 zeigt die Berechnungsverarbeitung in einem Ventilzeitabstimmungssteuermodus; 5 zeigt die Berechnungsverarbeitung tatsächlicher Ventilzeitabstimmung in 4 und 6 zeigt die Steuerbetragsberechnungsverarbeitung für die Ventilzeitabstimmungssteuerung.
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Die Unterbrechungs-Verarbeitung bzw. Interrupt-Verarbeitung der 3 wird jedes Mal ausgeführt, wenn ein Impuls des Kurbelwinkelsignals vom Kurbelwinkelsensor 14 generiert wird bei einem konstanten Kurbelwinkelintervall (10°CA). Zusätzlich wird jedes Mal, wenn eine Referenzposition (B75) des Kurbelwinkelsignals erfasst wird, die Unterbrechungsverarbeitung der 4 bis 6 ausgeführt.
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Nachstehend wird Bezug genommen auf die Verarbeitungsoperation des Berechnens eines Winkels (ΔAng) zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Kurbelwinkelsignals unter Bezugnahme auf 3.
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In 3 wird zuerst bestimmt, ob ein Nockenwinkelsignal innerhalb eines Intervalls vom letzten Impuls zum momentanen Impuls des Kurbelwinkelsignals generiert worden ist (Schritt S1).
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Beachte hier, dass eine andere (nicht dargestellte) Interrupt-Verarbeitung ausgeführt wird für jedes Nockenwinkelsignal und das Generieren eines Impulses jedes Nockenwinkelsignals in dem Speicher als ein Flag (Merker) gespeichert wird.
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Wenn in Schritt S1 bestimmt worden ist, dass kein Nockenwinkelsignal generiert worden ist (das heißt, NEIN), wird die Routine von 3 verlassen, ohne eine andere Verarbeitung auszuführen, wohingegen, wenn bestimmt worden ist, dass ein Impuls eines Nockenwinkelsignals generiert worden ist (das heißt JA), eine Differenz zwischen der momentanen Kurbelwinkelsignalgenerierzeit t und der letzten Kurbelwinkelsignalgenerierzeit t[i – 1], das heißt, die Zeit zwischen dem Generieren des momentanen Impulses und der des letzten Impulses des Kurbelwinkelsignals gespeichert wird als eine Kurbelwinkelsignalzykluszeit Δt (= t – t[i – 1]) (Schritt S2).
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Daraufhin wird eine Differenz zwischen der momentanen Kurbelwinkelsignalgenerierzeit t und der momentanen Nockenwinkelsignalgenerierzeit tc als eine Nockensignalzykluszeit Δtc (= t – tc) gespeichert (Schritt S3) und eine Kurbelwinkelposition Ang zu der Zeit, wenn diese Verarbeitung ausgeführt wird, wird ebenfalls gespeichert (Schritt S4).
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Zu dieser Zeit kann, da die Zahnauslassungen an den vorgeschriebenen Kurbelwinkelpositionen vorliegen, wie zuvor dargelegt, die momentane Kurbelwinkelposition Ang genommen werden oder spezifiziert.
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Daraufhin wird die letzte Kurbelwinkelposition Ang[i – 1] von der momentanen Kurbelwinkelposition Ang subtrahiert zum Bereitstellen eines Winkels ΔAng (= Ang – Ang[i – 1]) zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Kurbelwinkelsignals (Schritt S5) und die Verarbeitungsroutine der 3 wird dann beendet.
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Der Winkel ΔAng zwischen aufeinariderfolgenden Impulsen des Kurbelwinkelsignals ist üblicherweise 10 [°CA], aber er wird entweder 20 [°CA] oder 30 [°CA] bei den ungezahnten oder zahnfreien Abschnitten, wie in 11 gezeigt.
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Als nächstes wird Bezug genommen auf die Rechenverarbeitung zum Bestimmen des Ventilzeitabstimmungssteuermodus unter Bezugnahme auf 4.
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In 4 wird zuerst eine Zielventilzeitabstimmung Vt berechnet aus den Motorbetriebsbedingungen (Schritt S11).
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Zu dieser Zeit ist die Zielventilzeitabstimmung Vt im Speicher in der ECU 21A als zweidimensionales Kennfeld gespeichert, das sich beispielsweise auf die Drehzahl und die Last (Belastungseffizienz) des Motors 1 beziehen kann. Entsprechend kann die Zielventilzeitabstimmung Vt erhalten werden durch Bezugnehmen auf das zweidimensionale Kennfeld entsprechend der Drehzahl und der Belastungseffizienz des Motors 1 zur Zeit der Rechenverarbeitung in Schritt S11.
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Dann wird eine tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd berechnet unter Verwendung der Rechenverarbeitung der 5 (die später beschrieben wird) (Schritt S12) und die derart berechnete tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd wird von der Zielventilzeitabstimmung Vt abgezogen zum Bereitstellen eines Betrags der Zeitabweichung Ve (Schritt S13).
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Daraufhin wird bestimmt, ob die Zielventilzeitabstimmung Vt Null ist (Schritt S14) und wenn zu Null bestimmt Vt = 0 (das heißt, JA), wird die Ventilbetriebszeitabstimmung gesteuert in einem Modus des am meisten nacheilenden Winkels (Schritt S15) und dann wird die Verarbeitungsroutine der 4 verlassen.
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Andererseits, wenn in Schritt S14 Vt bestimmt wird als Vt # 0 (das heißt, NEIN), wird bestimmt, ob der Betrag der Zeitabstimmungsabweichung Ve größer ist als 1 [°CA] (Schritt S16).
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In Schritt S16 wird, wenn Ve > 1 [°CA] bestimmt wird (das heißt JA), die Ventilöffnungszeitabstimmung gesteuert in einem PD-Modus zur rückgekoppelten Regelung (Schritt S17) und die Verarbeitungsroutine der 4 wird dann verlassen, wohingegen, wenn als Ve ≤ 1 [°CA] (das heißt, NEIN), bestimmt wird, wird die Ventilöffnungszeitabstimmung gesteuert in einem Haltemodus (Schritt S18) und die Verarbeitungsroutine der 4 wird dann verlassen.
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Als nächstes wird konkret Bezug genommen auf Schritt S12 (Berechnungsverarbeitungsoperation tatsächlicher Ventilzeitabstimmung) in 4 unter Bezugnahme auf 5.
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In 5 wird zuerst die Nockensignalzykluszeit Δtc unterteilt durch die Kurbelwinkelzykluszeit Δt multipliziert mit dem Zwischenimpulswinkel ΔAng zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Kurbelwinkelsignals und dann addiert mit der momentanen Kurbelwinkelposition Ang zum Bereitstellen einer Erfassungsventilzeitabstimmung Ac entsprechend dem nachfolgenden Ausdruck (4) (Schritt S21). Ac = (Δtc/Δt) × ΔAng + Ang (4)
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Dann wird bestimmt, ob eine Lernbedingung eines am meisten nacheilenden Winkels erfüllt ist (Schritt S22). Beispielsweise ist die Lernbedingung des am meisten nacheilenden Winkels erfüllt, wenn eine vorbestimmte Zeit (zum Beispiel 1 [s]) abgelaufen ist, nachdem die Ventilbetriebszeitabstimmung zu der geworden ist, die gesteuert wird in dem Modus des am meisten nacheilenden Winkels (Schritt S15 in 4).
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In Schritt S22 wird, wenn bestimmt wird, dass die Lernbedingung des am meisten nacheilenden Winkels erfüllt ist (das heißt JA), ein bestimmter Ventilzeitabstimmungswert Ad subtrahiert von der Erfassungsventilzeitabstimmung Ac zum Bereitstellen eines Lernwertes ALr(= Ac – Ad) des am meisten nacheilenden Winkels (Schritt S23).
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Demnach wird eine Zeitabweichung zwischen der Erfassungsventilzeitabstimmung Ac und dem bestimmten Wert Ad der Ventilzeitabstimmung gelernt als Lernwert ALr des am meisten nacheilenden Winkels.
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Andererseits, wenn in Schritt S22 bestimmt wird, dass die Lernbedingung des am meisten nacheilenden Winkels nicht erfüllt ist (das heißt NEIN), wird die Verarbeitung in Schritt S23 nicht ausgeführt.
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Der Lernwert ALr des am meisten nacheilenden Winkels ist in dem RAM gespeichert in der ECU 21A, die gestützt wird von einer Bordbatterie, die in einem Fahrzeug montiert ist, so dass er gespeichert gehalten wird, nachdem ein Zündschalter des Fahrzeugs AUS-geschaltet worden ist (das heißt, nach dem Stoppen des Motors 1).
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Schließlich werden der bestimmte Ventilzeitabstimmungswert Ad und der Lernwert ALr des am meisten nacheilenden Winkels subtrahiert von der Erfassungsventilzeitabstimmung Ac zum Bereitstellen einer tatsächlichen Ventilzeitabstimmung Vd (Schritt S24) und die Verarbeitungsroutine der 5 wird dann ausgeführt.
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Als nächstes wird Bezug genommen auf die Verarbeitung der Berechnung eines Steuerbetrags, die verwendet wird, um die tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd der Zielventilzeitabstimmung Vt folgen zu lassen unter Bezugnahme auf 6.
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In 6 wird zuerst bestimmt, ob die Ventilbetriebszeitabstimmung gesteuert wird in dem Modus des am meisten nacheilenden Winkels (Schritt S31) und wenn bestimmt wird, dass die Ventilöffnungszeitabstimmung in dem Modus mit am meisten nacheilendem Winkel (das heißt, JA) liegt, wird ein Steuerstromwert I eingestellt auf 0 [mA] (Schritt S32) und die Verarbeitungsstrecke der 6 wird dann ausgeführt.
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Andererseits, wenn in Schritt S31 bestimmt worden ist, dass die Ventilöffnungszeitabstimmung nicht in dem Modus des am meisten nacheilenden Winkels ist (das heißt, NEIN), wird dann bestimmt, ob die Ventilbetriebszeitabstimmung in einem Haltemodus ist (Schritt S33).
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Im Schritt S32 wird, wenn bestimmt wird, dass eine Ventilbetriebszeitabstimmung in einem Haltemodus ist (das heißt, JA) ein momentaner Haltelernwert H eingestellt auf den momentanen Steuerwert I (Schritt S34) und die Verarbeitungsroutine der 6 wird verlassen. Hier ist zu beachten, dass der momentane Haltelernwert H ein Wert ist, der erhalten wird durch Lernen des momentanen Steuerwertes in einem Zustand, in dem die tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd im wesentlichen der Zielventilzeitabstimmung Vt folgt (das heißt, Ventilzeitabstimmungsabweichungsbetrag Ve ≤ 1 [°CA].
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Andererseits wird in Schritt S33, wenn bestimmt worden ist, dass die Ventilbetriebsszeitabstimmung nicht in einem Haltemodus ist (das heißt, NEIN), angenommen, dass die Ventilbetriebszeitabstimmung in einem PD-Modus ist und der momentane Betrag der Abweichung Ve wird multipliziert mit einer proportionalen Verstärkung Pgain zum Bereitstellen eines proportionalen Wertes P (Schritt S35).
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Daraufhin wird der vom letzten Abweichungsbetrag Ve [i – 1] abgezogene momentane Betrag der Abweichung Ve multipliziert mit einer Differenzverstärkung Dgain zum Bereitstellen eines Differenzwertes D (Schritt S36).
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Zusätzlich werden der Proportionalitätswert P, der Differenzwert D und der momentane Haltelernwert H zueinander addiert zum Bereitstellen des momentanen Steuerwertes I (Schritt S37) und die Verarbeitungsroutine der 6 wird dann verlassen.
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Demnach werden nachdem der momentane Steuerwert I berechnet worden ist, die Ölmengen von den Ölsteuerventilen zu den Stellern 15, 16 (siehe 1) abgestimmt durch Steuern des Einschaltdauerwertes jedes Ölsteuerventils in einer Regelschleife, um den momentanen von jeder Ölsteuerventiltreiberschaltung erfassten Wert übereinstimmen bzw. koinzidieren zu lassen mit dem momentanen Steuerwert I. Als ein Ergebnis wird die tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd gesteuert, um mit der Zielventilzeitabstimmung Vt zu koinzidieren.
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Demnach ist es möglich, die Erfassungsventilzeitabstimmung Ac zu berechnen unter Verwendung des Kurbelwinkelsignals, das aus einer Folge von Impulsen besteht, basierend auf der Kurbelwinkelposition zur Zeit des Erfasstes des Kurbelwinkelsignals unmittelbar nach dem Erfassen des Nockenwinkelsignals, der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Kurbelwinkelsignals und der Zeit, die zwischen dem Nockenwinkelsignal und dem Kurbelwinkelsignal gemessen worden ist.
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Daher können Erfassungsfehler der Erfassungsventilzeitabstimmung Ac zur Zeit einer periodischen oder zyklischen Änderung, einer Übergangsoperation oder ähnlichem eliminiert werden, es hierdurch ermöglichend, die Ventilzeitabstimmung (Nockenwinkel) akkurat zu steuern.
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Darüber hinaus kann, da Rechenfehler von Nockenwinkeln unterdrückt werden können der Nockenwinkel berechnet werden und daher die Betriebsleistungsfähigkeit des Motors 1 verbessert werden es hierdurch ermöglichend, die Qualität oder Leistungsfähigkeit von Abgasemissionen, Kraftstoffverbrauch und Fahrverhalten zu verbessern.
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Ausführungsform 2
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Obwohl in der oben erwähnten ersten Ausführungsform der bestimmte Wert Ad der Ventilzeitabhängigkeit subtrahiert wird von der Erfassungsventilzeitabhängigkeit Ac zum Bereitstellen des am meisten nacheilenden Winkellernwertes ALr und der tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd in den Schritten S23, S24, kann der am meisten nacheilende Winkellernwert und auch die tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd berechnet werden ohne das Subtrahieren des bestimmten Wertes Ad der Ventilzeitabstimmung.
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7 ist ein Flussdiagramm zum Zeigen einer Rechenverarbeitungsoperation für den am meisten nacheilenden Winkel ALr und die tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 7 sind Schritte S21 und S22 Prozesse ähnlich denen, die oben wiedergegeben sind (siehe 5) und demnach wird eine detaillierte Erläuterung davon hier weggelassen.
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In 7 wird die Erfassungswertzeitabstimmung Ac als erstes berechnet (Schritt S21) und es wird dann bestimmt, ob die Lernbedingung des am meisten nacheilenden Winkels erfüllt ist (Schritt S22). Wenn bestimmt wird, dass die Lernbedingung des am meisten nacheilenden Winkels erfüllt ist (das heißt, JA) wird die derart berechnete Erfassungswertzeitabstimmung Ac unverändert zum Lernwert ALr des am meisten nacheilenden Winkels (Schritt S43).
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Ferner wird der durch subtrahieren des Lernwertes ALr des am meisten nacheilenden Winkels von der Erfassungsventilzeitabstimmung Ac als tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd erhaltene Wert berechnet (Schritt S44) und die Verarbeitungsroutine der 7 wird dann verlassen.
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Auf diese Weise wird die Erfassungsventilzeitabstimmung Ac unverändert als Lernwert ALr des am meisten nacheilenden Winkels gelernt und eine Abweichung zwischen der Erfassungsventilzeitabstimmung Ac und dem Lernwert ALr des am meisten nacheilenden Winkels wird als tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd berechnet.
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Als ein Ergebnis werden, selbst wenn Steuerung ausgeführt wird, um die tatsächliche Ventilzeitabstimmung Vd der Zielventilzeitabstimmung Vt folgen zu lassen, im wesentlichen ähnliche vorteilhafte Wirkungen erzielt, wie in der oben erwähnten ersten Ausführungsform.
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Das heilt, Erfassungsfehler des Nockenwinkels können unterdrückt werden, wodurch die Qualität oder Leistungsfähigkeit von Abgasemissionen, Kraftstoffverbrauch und Fahrverhalten verbessert werden können.
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Obwohl in den oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen Vorsorge getroffen worden ist bezüglich der Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung (Steller 15, 16 und Ölsteuerventile 19, 20) in Bezug auf sowohl das Einlass- als auch das Auslassventil, kann eine solche Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung in Bezug auf nur die Einlass- oder Auslassventile vorgesehen sein.
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Wie vorangehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden ausgezeichneten Vorteile bereit.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Ventilzeitabstimmungssteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, umfassend; eine Sensorvorrichtung zum Erfassen von Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors; einen Kurbelwinkelsensor zum Generieren eines Kurbelwinkelsignals einschließlich einer Folge von Impulsen, die jeweiligen Drehwinkeln einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors entsprechen; und eine Einlassnockenwelle und eine Auslassnockenwelle zum Antreiben von Einlass- bzw. Auslassventilen des Verbrennungsmotors synchronisiert mit der Drehung der Kurbelwelle. Die Anordnung umfasst außerdem; eine Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung, die an mindestens einer von der Einlass- und Auslassnockenwelle angebracht ist zum Ändern der Phase der mindestens einen der Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle; einen Nockenwellensensor, montiert an der mindestens einen Nockenwelle, deren Phase relativ zur Kurbelwelle geändert wird durch die Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung zum Generieren eines Nockenwinkelsignals zum Identifizieren jeweiliger Zylinder des Verbrennungsmotors und zum Erfassen eines Nockenwinkels der mindestens einen Nockenwelle, deren relative Phase zur Kurbelwelle geändert wird durch die Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung; eine Referenzkurbelwinkelpositionsberechnungsvorrichtung zum Berechnen von Referenzkurbelwinkelpositionen basierend auf dem Kurbelwinkelpositionssignal; eine Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen des Nockenwinkels basierend auf dem Kurbelwinkelsignal und dem Nockenwinkelsignal; und eine Nockenwinkel-Steuervorrichtung zum Steuern der Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung basierend auf den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors und des Nockenwinkels, der von der Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung berechnet worden ist derart, dass die Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle gesteuert wird, um übereinzustimmen mit einem Zielnockenwinkel, der den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors entspricht. Die Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung berechnet den Nockenwinkel durch Zählen der Anzahl von Impulsen des Kurbelwinkelsignals. Mit der obigen Anordnung kann die Ventilzeitabstimmungssteueranordnung für einen Verbrennungsmotor präzise gesteuert werden durch Berechnen des Nockenwinkels mit hoher Genauigkeit. Als ein Ergebnis ist es möglich, Verschlechterungen im Fahrverhalten, Kraftstoffverbrauch und den Abgasemissionen zu verhindern.
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Vorzugsweise umfasst die Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung eine Speichervorrichtung zum Speichern von Kurbelwinkelpositionen der Kurbelwelle und wenn das Nockenwinkelsignal erfasst worden ist innerhalb einer Dauer von der Erfassungszeit des letzten Impulses des Kurbelwinkelsignals zur Erfassungszeit des momentanen Impulses davon, wird eine Kurbelwinkelposition zum Erfassungszeitpunkt des momentanen Impulses gespeichert in der Speichervorrichtung derart, dass der Nockenwinkel berechnet wird unter Verwendung der derart gespeicherten Kurbelwinkelposition.
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Vorzugsweise berechnet, wenn das Nockenwinkelsignal erfasst wird zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen des Kurbelwinkelsignals, die Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung den Nockenwinkel unter Verwendung einer Zeit, die zwischen den aufeinanderfolgenden Impulsen gemessen worden ist und einer Zeit, die gemessen worden ist zwischen dem Nockenwinkelsignal und dem Kurbelwinkelsignal.
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Vorzugsweise umfasst die Nockenwinkel-Steuervorrichtung eine Nockenwinkel-Lernvorrichtung zum Lernen von Referenzpositionen der Nockenwinkel, wobei, wenn die Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung außer Betrieb ist, die Nockenwinkel-Lernvorrichtung eine Winkelabweichung zwischen dem durch die Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung berechneten Nockenwinkel und einem bestimmten Wert der Kurbelwinkelposition berechnet.
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Vorzugsweise umfasst die Nockenwinkel-Steuervorrichtung eine Nockenwinkel-Lernvorrichtung zum Lernen von Referenzpositionen der Nockenwinkel und wenn die Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung außer Betrieb ist, lernt die Nockenwinkel-Lernvorrichtung eine Kurbelwinkelposition entsprechend der durch die Nockenwinkel-Berechnungsvorrichtung berechneten Nockenwinkelposition.
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Vorzugsweise steuert die Nockenwinkel-Steuervorrichtung die Nockenwinkel-Änderungsvorrichtung unter Verwendung der von der Nockenwinkel-Lernvorrichtung gelernten Referenzpositionen.
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Während die Erfindung in bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen innerhalb des Gedankens und Schutzbereichs der beiliegenden Patentansprüche ausgeführt werden kann.
