DE10303252A1

DE10303252A1 - Steuerungssystem und Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10303252A1
Application number: DE10303252A
Authority: DE
Inventors: Makoto Ogiso
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: FR2835282A1; JP4140242B2; DE10303252B8; JP2003214204A; US6651619B2; FR2835282B1; DE10303252B4; US20030140893A1

Abstract

Das durch eine Drosselöffnung (TA) in eine Ansaugleitung strömende Ansaugluftvolumen (GA) wird gesteuert. Bei einem Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) werden die Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils (36) und eines Auslassventils (40) so korrigiert (Schritte 108, 128), dass das Moment der Brennkraftmaschine (10) ansteigt. Die Drosselöffnung (TA) wird so korrigiert (Schritt 126), dass das Ansaugluftvolumen (GA) ansteigt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter eine gewünschte Brennkraftmaschinendrehzahl (NE¶1¶) fällt (Schritte 120, 122) und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Druck (alpha) (Schritt 102).

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine und, im Besonderen, auf ein Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine, die mit einem variablen Ventiltrieb zur Veränderung der Öffnungs- und Schließcharakteristik des Einlassventils und/oder Auslassventils ausgestattet ist.

Stand der Technik

Auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen ist ein variabler Ventiltrieb zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils und/oder Auslassventils bekannt. Mit diesem variablen Ventiltrieb kann ein in Bezug auf die Steuerung des Ansaug- und Ausstoßvorgangs größerer Freiheitsgrad gewährleistet werden, wodurch sich die Ausgangsleistungs- und Kraftstoffverbrauchscharakteristik der Brennkraftmaschine im Vergleich zu einer starren Öffnungs- und Schließcharakteristik der Einlass- und Auslassventile verbessern lassen.

So ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-81435, welche auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung zurückgeht, eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die die Funktion eines variablen Ventiltriebs mittels elektromagnetisch gesteuerter Ventile realisiert. Die Einlass- und Auslassventile werden elektromagnetisch gesteuert und gestatten dadurch, dass sich die Öffnungs- und Schließcharakteristik dieser Ventile auch im Vergleich zu einem Fall, in dem ein mechanischer variabler Ventiltrieb verwendet wird, mit einem größeren Freiheitsgrad verändert lassen. Diese Erfindung schlägt im Besonderen ein Verfahren zum Steuern des in die Brennkraftmaschine gesaugten Luftvolumens durch eine Steuerung der Öffnungs- und Schließsteuerzeiten der elektromagnetisch gesteuerten Ventile und, im Ergebnis, durch eine Steuerung des Ausgangsmoments der Brennkraftmaschine vor.

Im Fall der Brennkraftmaschine, die mit dem variablen Ventiltrieb ausgestattet ist, kann das Ausgangsmoment durch eine Veränderung der Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils und/oder des Auslassventils rasch verändert werden. Daher kann das Ausgangsmoment dann, wenn die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine abfällt, durch eine geeignete Veränderung der Öffnungs- und Schließsteuerzeiten der Ventile unmittelbar wieder erhöht weden, um einen Stillstand der Brennkraftmaschine zu verhindern. Der variable Ventiltrieb ist demnach ein effektiver Mechanismus, um einen Stillstand der Brennkraftmaschine während eines Leerlaufs zu verhindern.

Abhängig von den Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils und/oder Auslassventils ändert sich das Ansaugluftvolumen jedoch nur dann rasch, wenn der Ansaugleitungsdruck nicht sehr niedrig ist. Anders ausgedrückt ist eine starke Änderung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine bei einer hohen Ansauglast in der Ansaugleitung selbst dann nicht möglich, wenn die Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils und/oder Auslassventils verändert werden. Daher kann es im Fall der in der vorgenannten Patentanmeldung offenbarten Brennkraftmaschine durchaus passieren, dass bei einem vorübergehenden Abfall der Leerlaufdrehzahl auch trotz einer Veränderung der Öffnungs- und Schließsteuerzeit der elektromagnetisch gesteuerten Ventile zur Kompensation dieses Drehzahlabfalls ein Stillstand der Brennkraftmaschine nicht verhindert werden kann, wenn der Ansaugleitungsdruck nur niedrig genug ist.

Kurzdarstellung der Erfindung

Um dieses Problem zu beheben, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, mit dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine ungeachtet des Ansaugleitungsdrucks in angemessener Weise wieder auf eine vorgegebene Drehzahl angehoben werden kann, wenn sie hiervon abgefallen ist.

Diese Aufgabe wird durch das Steuerungssystem nach dem Anspruch 1 oder 11 bzw. das Steuerungsverfahren nach dem Anspruch 12 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand jeweiliger Unteransprüchen.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine mit einem variablen Ventiltrieb zum Öffnen und Schließen eines Einlassventils und/oder Auslassventils, einem Ansaugsteuerungsmechanismus zum Steuern des durch eine Ansaugleitung strömenden Ansaugluftvolumens und einer Steuereinrichtung zum Steuern des variablen Ventiltriebs so, dass das Moment der Brennkraftmaschine ansteigt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter eine vorgegegebene Drehzahl fällt, und zum Steuern des Ansaugsteuerungsmechanismus so, dass das Ansaugluftvolumen zunimmt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter die vorgegegebene Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck gleich oder niedriger ist als ein vorgegebener Druck, ausgestattet.

Die Steuereinrichtung kann demnach eine dem variablen Ventiltrieb zugeordnete Steuereinrichtung zum Steuern des variablen Ventiltriebs in der Weise, dass das Moment der Brennkraftmaschine ansteigt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter die vorgegebene Drehzahl sinkt, und eine dem Ansaugsteuerungsmechanismus zugeordnete Steuereinrichtung zum Steuern des Ansaugsteuerungsmechanismus in der Weise, dass das Ansaugluftvolumen zunimmt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter die vorgegegebene Drehzahl sinkt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck gleich oder niedriger ist als ein vorgegebener Druck, aufweisen.

Im Ergebnis kann, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl abfällt, der variable Ventiltrieb zum Erhöhen des Moments der Brennkraftmaschine gesteuert werden. Weiter kann, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl während eines niedrigen Ansaugleitungsdrucks abfällt, der Ansaugsteuerungsmechanismus zum Erhöhen des Ansaugluftvolumens, d. h. zum Erhöhen des Ansaugleitungsdrucks, gesteuert werden. Erfindungsgemäß kann daher die Brennkraftmaschinendrehzahl ungeachtet des Ansaugleitungsdrucks in angemessener Weise wieder auf die bestimmte Brennkraftmaschinendrehzahl zurückgebracht werden, nachdem die Brennkraftmaschinendrehzahl abgefallen.

Nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Bedingung zum Steuern des Ansaugsteuerungsmechanismus durch die dem Ansaugsteuerungsmechanismus zugeordnete Steuereinrichtung so vorgegeben sein, dass sie leichter erfüllt wird als die Bedingung zum Erhöhen des Moments der Brennkraftmaschine durch die dem variablen Ventiltrieb zugeordnete Steuereinrichtung, wenn der Ansaugleitungsdruck gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Druck.

Im Ergebnis kann die Brennkraftmaschinendrehzahl auch durch eine Erhöhung des Moments mittels des Ansaugsteuerungsmechanismus ungeachtet dessen, ob die dem Ansaugsteuerungsmechanismus zugeordnete Steuereinrichtung weniger empfindlich ist als die dem variablen Ventiltrieb zugeordnete Steuereinrichtung, rasch wieder auf die vorgegebene Drehzahl zurückgebracht werden.

In dem Steuerungssystem nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Steuereinrichtung eine Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl nach einer Erhöhung des Moments der Brennkraftmaschine durch die Steuereinrichtung erfassen und den Pegel der durch eine der Steuereinrichtungen bewirkte Momentenerhöhung lernen, so dass die durch die Steuereinrichtung erfasste Änderung sich einer Soll-Änderung nähert.

Im Ergebnis wird, wenn das Moment durch den variablen Ventiltrieb oder den Ansaugsteuerungsmechanismus erhöht wird, ein Lernprozess ausgeführt, um zu bewirken, dass die Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl, nachdem das Moment angestiegen ist, sich der Soll-Änderung nähert. Daher kann die Erfindung die Stabilität Brennkraftmaschinendrehzahl erhöhen.

Weiter kann nach dem ersten Aspekt der Erfindung der variable Ventiltrieb einen Brennkraftmaschinenbetrieb ausführen, in dem eine reduzierte Zahl von Zylindern verwendet wird, also die Einlass- und Auslassventile wenigstens eines aber nicht sämtlicher Zylinder (d. h. einer sub-maximalen Zahl von Zylindern) in Betrieb sind, während die Einlass- und Auslassventile des wenigstens einen verbleibenden Zylinders außer Betrieb bzw. abgeschaltet sind. Im System nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Steuereinrichtung so ausgeführt sein, dass sie die Zahl der effektiven Zylinder, bei denen die Einlassventile und Auslassventile in Betrieb sind, erhöht, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter die vorgegebene Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugdruck über dem vorgegebenen Druck liegt, sofern die Brennkraftmaschine mit einer reduzierten Zahl von Zylindern arbeitet, wobei der variable Ventiltrieb die Einlass- und Auslassventile wenigstens eines aber nicht sämtlicher Zylinder antreibt und die Einlass- und Auslassventile des wenigstens einen verbleibenden Zylinders abschaltet, und dass sie die Zahl der effektiven Zylinder, bei denen die Einlassventile und Auslassventile in Betrieb sind, reduziert, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter die vorgegebene Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugdruck unter dem vorgegebenen Druck liegt.

Im Ergebnis kann die Brennkraftmaschinendrehzahl bei einem hohen Ansaugleitungsdruck, wenn sie abfällt, durch eine Erhöhung der Zahl der effektiven Zylinder und daher durch eine Erhöhung der Ausgangsleistung wiederhergestellt werden. Weiter kann die Brennkraftmaschinendrehzahl bei einem niedrigen Ansaugleitungsdruck, wenn sie abfällt, durch eine Reduzierung der Zahl der effektiven Zylinder und eine Erhöhung des Ansaugluftvolumens für jeden der effektiven Zylinder wiederhergestellt werden.

Nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann der variable Ventiltrieb weiter so ausgeführt sein, dass er einen Betrieb mit einer reduzierten Zahl von Ventilen bzw. einen Ventilabschaltbetrieb, in dem eines oder mehrere (d. h. eine sub-maximale Zahl) einer Vielzahl von in jedem Zylinder vorgesehenen Ventilen in Betrieb sind, während das wenigstens eine verbleibende Ventil außer Betrieb bzw. abgeschaltet ist. Nach diesem ersten Aspekt der Erfindung kann die Steuereinrichtung so ausgeführt sein, dass sie die Zahl der anzutreibenden Ventile erhöht, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter die vorgegebene Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck größer ist als der vorgegebene Druck. Weiter kann der variable Ventiltrieb so ausgeführt sein, dass er die Zahl der anzutreibenden Ventile in Abhängigkeit von der Last an einem Wechselstromgenerator reduziert.

Im Ergebnis kann, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl abfällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck hoch ist, das gesamte Ansaugluftvolumen durch eine Erhöhung der Zahl der anzutreibenden Ventile in der Weise erhöht werden, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl wieder zurück auf die vorgegebene Drehzahl gebracht wird.

Weiter kann nach dem ersten Aspekt der Erfindung der variable Ventiltrieb einen Ventilabschaltbetrieb ausführen, in dem eines oder mehrere der Ventile der Zylinder in Betrieb sind, während das wenigstens eine verbleibende Ventil abgeschaltet ist. Darüber hinaus kann das System nach dem ersten Aspekt der Erfindung ferner mit einem Wechselstromgenerator ausgestattet sein, der im Ansprechen auf eine Last entsprechend einer Leistungsaufnahme aus dem Betrieb der Brennkraftmaschine in Betrieb genommen wird, um die Leistungsaufnahme zu kompensieren. Außerdem kann nach dem ersten Aspekt der Erfindung die Steuereinrichtung so ausgeführt sein, dass sie die Zahl der anzutreibenden Ventile reduziert, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter die vorgegebene Drehzahl fällt.

Im Ergebnis kann die Brennkraftmaschinendrehzahl, wenn sie abfällt, durch eine Reduzierung der Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile und somit durch eine Reduzierung der Last auf den Wechselstromgenerator wieder auf die vorgegebene Drehzahl zurückgebracht werden.

Weiter kann das System nach dem ersten Aspekt der Erfindung mit einem Wechselstromgenerator ausgestattet sein, der im Ansprechen auf eine Last entsprechend einer Leistungsaufnahme aus dem Betrieb der Brennkraftmaschine arbeitet, um die Leistungsaufnahme zu kompensieren. Außerdem kann die Steuereinrichtung so ausgeführt sein, dass sie den Betrieb des Wechselstromgenerators unterbricht, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl unter die vorgegebene Drehzahl fällt.

Im Ergebnis kann, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl abfällt, die Last auf die Brennkraftmaschine durch ein Abschalten des Wechselstromgenerator derart reduziert werden, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl wieder zurück auf die vorgegebene Drehzahl gebracht werden kann.

Schließlich kann im System nach dem ersten Aspekt der Erfindung die Steuereinrichtung so ausgeführt sein, dass sie ein Soll-Moment berechnet, um bei einem Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl unter die vorgegebene Drehzahl diesen Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl zu beseitigen. Nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Steuereinrichtung den variablen Ventiltrieb und den Ansaugsteuerungsmechanismus auf der Basis des Soll-Moments steuern. Weiter kann im System nach dem ersten Aspekt der Erfindung die Steuereinrichtung so ausgeführt sein, dass sie einen Zündzeitpunkt auf der Basis des Soll-Moments einstellt, wenn der variable Ventiltrieb oder der Ansaugsteuerungsmechanismus durch die Steuereinrichtung gesteuert wird.

Im Ergebnis kann, wenn das Moment durch den variablen Ventiltrieb oder den Ansaugsteuerungsmechanismus erhöht wird, der Zündzeitpunkt dieser Situation Rechnung tragend eingestellt werden. Daher lässt sich erfindungsgemäß eine Situation, in der ein bestimmter Momentenanstieg infolge der Verwendung eines ungeeigneten Zündzeitpunkts nicht einstellt, effektiv vermeiden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorgenannten und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen verständlicher, in denen identische Bezugszeichen zur Bezeichnung derselben oder entsprechender Elemente verwendet werden. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine Darstellung, die den Aufbau einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Flussschema einer Ausgangsleistungssteuerungsroutine, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
Fig. 3A und 3B ein Beispiel einer Ventilsteuerzeitkorrektur, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
Fig. 4A bis 4D Zeitschaubilder, die sowohl den Inhalt eines Lernprozesses, der in der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird, als auch die Effekte dieses Lernprozesses zeigen;
Fig. 5A bis 5D Zeitschaubilder, die die Effekte zeigen, die durch das System der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung erzielt werden;
Fig. 6A bis 6C ein modifiziertes Beispiel der Ventilsteuerzeitkorrektur, die in der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
Fig. 7 ein Flussschema einer Ausgangsleistungssteuerungsroutine, die in einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
Fig. 8 ein Flussschema einer Ausgangsleistungssteuerungsroutine, die in einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
Fig. 9 ein Flussschema einer Lastreduzierungssteuerungsroutine, die in einer vierten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird; und
Fig. 10 ein Flussschema einer Lastreduzierungssteuerungsroutine, die in einer fünften beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen sind identische Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, so dass deren Erläuterung nur einmal erfolgt.

Erste Ausführungsform

Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen; das System gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Brennkraftmaschine 10, mit der eine Ansaugleitung 12 und eine Auslassleitung 14 kommunizieren. Die Ansaugleitung 12 ist am stromaufwärts gelegenen Ende mit einem Luftfilter 16 versehen. Am Luftfilter 16 ist ein Ansauglufttemperatursensor 18 angebracht.
Stromabwärts des Luftfilters 16 ist ein Luftmengenmesser 20 angeordnet. Der Luftmengenmesser 20 erfasst das durch den Ansaugkanal 12 strömende Ansaugluftvolumen GA. Stromabwärts des Luftmengenmessers 20 ist eine Drosselklappe 22 vorgesehen, die als eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe zum Steuern der Drosselöffnung unabhängig von der Gaspedalstellung ausgeführt ist. In der Nähe der Drosselklappe 22 sind ein Drosselsensor 24, der die Drosselöffnung TA erfasst, und ein Leerlaufschalter 26, der eingeschaltet ist, wenn die Drosselklappe 22 vollständig geschlossen ist, vorgesehen.
Stromabwärts der Drosselklappe 22 ist ein Druckausgleichsbehälter 28 vorgesehen. Weiter ist stromabwärts des Druckausgleichsbehälters 28 ein Kraftstoffeinspritzventil 30 zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Ansaugöffnung der Brennkraftmaschine 10 angeordnet. Ein Katalysator 32 steht mit dem Auslasskanal 14 in Verbindung. Stromaufwärts dieses Katalysators 32 ist ferner ein Abgas-O₂-Sensor 34 angeordnet.
Die Brennkraftmaschine 10 umfasst ein elektromagnetisch gesteuertes Einlassventil 38, das elektromagnetisch ein Einlassventil 36 antreibt, und ein elektromagnetisch gesteuertes Auslassventil 42, das elektromagnetisch ein Auslassventil 40 antreibt. Weiter sind an der Brennkraftmaschine 10 eine Zündkerze 44, deren Zündspitze in einen Zylinder ragt, und ein Drehzahlsensor 46 angebracht, der die Brennkraftmaschinendrehzahl NE erfasst.
Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, ist das System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform mit einer ECU (Elektronische Steuereinheit) 50 versehen, mit der die vorgenannten verschiedenen Sensoren in Verbindung stehen. Die ECU 50 steuert des Weiteren das Kraftstoffeinspritzventil 30, das elektromagnetisch gesteuerte Einlassventil 38 und das elektromagnetisch gesteuerte Auslassventil 42 und dergleichen. Außerdem erzeugt die Zündkerze 44 einen Zündfunken zu einem von der ECU 50 bestimmten Zeitpunkt.
Im unerregten bzw. abgeschalteten Zustand hält das elektromagnetisch gesteuerte Einlassventil 38 das Einlassventil 36 in einer neutralen Stellung, d. h. in einer halb geöffneten Stellung. Im Ansprechen auf ein Steuersignal von der ECU 50 kann das elektromagnetisch gesteuerte Einlassventil 38 das Einlassventil 36 schließlich in eine vollständig geöffnete oder in eine vollständig geschlossene Stellung bewegen. In der gleichen Weise hält das elektromagnetisch gesteuerte Auslassventil 42 im unerregten bzw. abgeschalteten Zustand das Auslassventil 40 in einer neutralen Stellung, d. h. in einer halb geöffneten Stellung. Im Ansprechen auf ein Steuersignal von der ECU 50 kann das elektromagnetisch gesteuerte Auslassventil 42 das Auslassventil 40 schließlich in eine vollständig geöffnete oder in eine vollständig geschlossene Stellung bewegen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 wird im Folgenden die Funktionsweise des Systems gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform erläutert.
Die Brennkraftmaschine 10 gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform ist, wie vorstehend geschildert, mit dem elektromagnetisch gesteuerten Einlassventil 38 und dem elektromagnetisch gesteuerten Auslassventil 42 versehen. Das elektromagnetisch gesteuerte Einlassventil 38 und elektromagnetisch gesteuerte Auslassventil 42 sind in der Lage, das Einlassventil 36 bzw. Auslassventil 40 ungeachtet des Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine 10 zu öffnen und zu schließen. Das elektromagnetisch gesteuerte Einlassventil 38 und das elektromagnetisch gesteuerte Auslassventil 42 können demnach als variable Ventiltriebe zur Veränderung der Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils 36 bzw. Auslassventils 40 in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 fungieren.
Da das elektromagnetisch gesteuerte Einlassventil 38 und das elektromagnetisch gesteuerte Auslassventil 42 zur Veränderung der Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils 36 bzw. des Auslassventils 40 gesteuert werden können, ist es möglich, das in die Brennkraftmaschine 10 gesaugte Luftvolumen erheblich zu verändern. Beispielsweise können das elektromagnetisch gesteuerte Einlassventil 38 und das elektromagnetisch gesteuerte Auslassventil 42 für den Fall, dass die Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine 10 sinkt, zweckmäßig so gesteuert werden, dass das Ansaugluftvolumen GA erhöht und die Leerlaufdrehzahl wieder auf eine vorgegebene Drehzahl zurückgebracht wird. Im Folgenden sei diese Funktion allgemein als die "erste Funktion" bezeichnet, die das System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform realisiert.
Gemäß der Brennkraftmaschine 10 in dieser beispielhaften Ausführungsform wird das Ansaugluftvolumen GA gesteuert durch sowohl die Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils 36 und des Auslassventils 40 als auch durch die Drosselöffnung TA der Drosselklappe 22. Wenn die Drosselklappe 22 weit geöffnet ist und der Ansaugleitungsdruck PM genügend hoch ist (in der Nähe des Atmosphärendrucks liegt), wird das Ansaugluftvolumen GA demnach in erster Linie durch die Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventils 40 gesteuert. Wenn die Drosselöffnung TA dagegen klein und der Ansaugleitungsdruck PM nur niedrig genug ist, wird sich das Ansaugluftvolumen GA selbst durch eine Änderung der Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils 36 und des Auslassventils 40 nicht wesentlich ändern.
Wenn bei einem Abfall der Leerlaufdrehzahl der Ansaugleitungsdruck PM beispielsweise niedrig genug ist, genügt eine bloße Veränderung der Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventils 40 daher nicht, um die Brennkraftmaschinendrehzahl durch eine Erhöhung des Ansaugluftvolumens GA anzuheben. Vielmehr muß auch die Drosselöffnung TA vergrößert werden. Anders ausgedrückt kann gemäß dem System dieser beispielhaften Ausführungsform bei einem Abfall der Leerlaufdrehzahl, beispielsweise wenn der Ansaugleitungsdruck PM niedrig genug ist, das Ansaugluftvolumen GA durch eine Vergrößerung der Drosselöffnung TA erhöht werden. Dadurch kann die Leerlaufdrehzahl wieder auf die vorgegebene Drehzahl zurückgebracht werden. Im Folgenden sei diese Funktion allgemein als die "zweite Funktion" bezeichnet, die das System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform realisiert.
Fig. 2 ist ein Flussschema einer Ausgangsleistungssteuerungsroutine, die die ECU 50 durchläuft, um die vorgenannte erste und zweite Funktion zu realisieren.
In der in Fig. 2 gezeigten Routine wird zunächst der Ansaugleitungsdruck PM erfasst (Schritt 100).
Der Ansaugleitungsdruck PM kann auf der Basis des durch den Luftmengenmesser 20 erfassten Ansaugluftvolumens GA unter Verwendung bekannter Verfahren erfasst werden. Alternativ dazu kann in der Ansaugleitung 12 ein Ansaugluftdrucksensor vorgesehen werden, der den Ansaugleitungsdruck PM misst.
Anschließend wird bestimmt, ob der Ansaugleitungsdruck PM größer ist als ein vorgegebener Druck α (der einem vorgegebenen Unterdruck kleiner als der Atmosphärendruck entspricht) (Schritt 102).
Der vorgegebene Druck α ist eine untere Grenze für den Ansaugleitungsdruck PM, bei dem das tatsächlich in die Brennkraftmaschine 10 gesaugte Luftvolumen allein über die Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventil 40 gesteuert werden kann. Wenn PM > α ist, kann dementsprechend bestimmt werden, dass es möglich ist, das Ansaugluftvolumen einfach durch eine Veränderung der Öffnungs- und Schließsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventils 40 erheblich zu erhöhen, ohne die Drosselöffnung TA zu vergrößern.
In der in Fig. 2 gezeigten Routine wird, nachdem bestimmt wurde, dass PM > α ist, anschließend bestimmt, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl NE kleiner ist als ein erster vorgegebener Wert NE₀ (Schritt 104).
Dieser erste vorgegebene Wert NE₀ ist ein Wert (der etwas kleiner ist als eine Soll-Leerlaufdrehzahl), der herangezogen wird, um zu bestimmen, ob die Brennkraftmaschine 10 zum Stehen kommen könnte. Wenn bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl NE nicht kleiner ist als der erste vorgegebene Wert NE₀, kann daher dementsprechend bestimmt werden kann, dass die Brennkraftmaschine 10 nicht unmittelbar im Anschluss hierauf zum Stillstand kommen wird. In diesem Fall besteht keine Notwendigkeit, die Ausgangsleistung (das Moment) der Brennkraftmaschine 10 zu erhöhen, so dass der momentane Zyklus der Routine rasch endet.
Wenn im Schritt 104 dagegen bestimmt wird, dass NE < NE₀ ist, wird bestimmt, dass die Brennkraftmaschine 10zum Stillstand kommen kann. In diesem Fall wird anschließend der Momentenkorrekturbetrag berechnet, der notwendig ist, um die Brennkraftmaschinendrehzahl NE wieder auf die Soll-Leerlaufdrehzahl zurück zu bringen (Schritt 106).
In der ECU 50 ist ein Kennfeld gespeichert, das eine Beziehung zwischen dem Betrag des Abfalls der Brennkraftmaschinendrehzahl NE in Bezug auf die Soll-Leerlaufdrehzahl und den Momentenkorrekturbetrag (Erhöhungsbetrag) angibt, der notwendig ist, um die Brennkraftmaschinendrehzahl NE wieder auf die Soll-Leerlaufdrehzahl zurückzuführen. Im Schritt 106 wird der Momentenkorrekturbetrag unter Bezugnahme auf dieses Kennfeld berechnet.
Anschließend wird eine korrigierte Ventilsteuerzeit CVT ("corrected valve timing") eingestellt, um den im Schritt 106 berechneten Momentenkorrekturbetrag zu erhalten (Schritt 108).
Die Fig. 3A und 3B zeigen Beispiele zum Vergleich der Ventilsteuerzeiten vor und nach der Korrektur. In diesen Figuren stellt der mit ""EIN" bezeichnete Bereich die Phase dar, in der das Einlassventil 36 geöffnet ist, während der mit "AUS" bezeichnete Bereich die Phase darstellt, in der das Auslassventil 40 geöffnet ist. Weiter steht in den Figuren "OT" für "oberer Totpunkt" und "UT" für "unterer Totpunkt".
In der ECU 50 ist ein Kennfeld gespeichert, das die Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventils 40 durch die Beziehung zwischen dem zu realisierenden Momentenkorrekturbetrag und dem Ansaugleitungsdruck PM bestimmt. Im Schritt 108 wird die Ventilsteuerzeit eingestellt, um den im Schritt 106 unter Bezugnahme auf das Kennfeld berechneten Momentenkorrekturbetrag auf der Basis des im Schritt 100 erfassten Ansaugleitungsdrucks PM eingestellt. Im Ergebnis werden für den Fall, dass es erforderlich ist, das Moment zu erhöhen, die in Fig. 3 A gezeigten Ventilsteuerzeiten beispielsweise in Richtung der in Fig. 3B gezeigten Ventilsteuerzeiten korrigiert.
Gemäß der in Fig. 2 gezeigten Routine wird nach der Einstellung der korrigierten Ventilsteuerzeit CVT anschließend eine korrigierte Drosselöffnung CTA ("corrected throttle opening") eingestellt (Schritt 110).
In der ECU 50 ist ein Kennfeld der Drosselöffnung gespeichert, das durch die Beziehung zwischen den Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventils 40 und des Ansaugleitungsdrucks PM und dergleichen bestimmt ist. Im Schritt 110 wird die korrigierte Drosselöffnung CTA unter Bezugnahme auf dieses Kennfeld auf die im Schritt 108 eingestellte korrigierte Ventilsteuerzeit CVT abgestimmt.
Anschließend wird der Zündzeitpunkt entsprechend der korrigierten Ventilsteuerzeit CVT und der korrigierten Drosselöffnung CTA eingestellt (Schritt 112).
Gewöhnlich wird der Zündzeitpunkt in Bezug auf das Lastverhältnis (das Ansaugluftvolumen GA) der Brennkraftmaschine 10 bestimmt. Wenn die Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventils 40 hin zu den im Schritt 108 eingestellten korrigierten Ventilsteuerzeiten CVT verschoben werden, ändert sich das Lastverhältnis jedoch augenblicklich, wobei diese Änderung groß ist. Wenn der Zündzeitpunkt auf der Basis des Lastverhältnisses unter dieser Bedingung eingestellt wird, wird der Zündzeitpunkt im Ergebnis nicht in angemessener Weise eingestellt, so dass die geplante Momentenerhöhung möglicherweise nicht erzielt wird. Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform wird daher, wenn die korrigierte Ventilsteuerzeit CVT verwendet wird, der Zündzeitpunkt auf der Basis des unter Verwendung der korrigierten Ventilsteuerzeit CVT zu erzeugenden Soll-Moments eingestellt.
In der ECU 50 ist ein Kennfeld gespeichert, das eine Beziehung zwischen dem durch die Brennkraftmaschine 10 zu erzeugenden Soll-Moment und einer MBT (d. h. einer Minimalen Frühverstellung der Zündung für das Beste Moment; "Minimum spark advance for Best Torque") angibt. Im Schritt 112 wird die MBT unter Bezugnahme auf dieses Kennfeld berechnet. Die MBT wird anschließend mit einer Klopfgrenze verglichen. Wenn die MBT der Klopfgrenze nacheilt, wird die MBT als der Zündzeitpunkt eingestellt. Wenn die MBT der Klopfgrenze dagegen voreilt, wird die Klopfgrenze als der Zündzeitpunkt eingestellt.
Anschließend wird in der in Fig. 2 gezeigten Routine eine Korrektur unter Verwendung der, wie vorstehend geschildert, eingestellten korrigierten Ventilsteuerzeit CVT, der korrigierten Drosselöffnung CTA und des Zündzeitpunkts ausgeführt (Schritt 114).
Im Ergebnis steigt das Moment der Brennkraftmaschine 10 an, und die Brennkraftmaschinendrehzahl NE, die abgefallen ist, wird auf die Soll-Leerlaufdrehzahl angehoben.
Mit dem System gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform kann, wenn durch den variablen Ventiltrieb oder den Ansaugsteuerungsmechanismus das Moment erhöht wird, der diesbezüglich geeignete Zündzeitpunkt eingestellt werden. Im Ergebnis lässt sich erfindungsgemäß effektiv eine Situation vermeiden, in der die gewünschte Momentenerhöhung infolge eines unangemessenen Zündzeitpunkts nicht erzielt wird.
Mit dem System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform wird, wenn eine Korrektur unter Verwendung der korrigierten Ventilsteuerzeit CVT und dergleichen eingeleitet wird, anschließend das Änderungsverhalten der Brennkraftmaschinendrehzahl NE überwacht (Schritt 116).
Dann werden die Ergebnisse dieser Überwachung mit einem idealen Änderungsmuster und dem Kennfeld zum Erzielen des Momentenkorrekturbetrags (siehe den Schritt 106) verglichen, um diejenige Brennkraftmaschinendrehzahl NE in Erfahrung zu bringen bzw. zu lernen, die der Soll-Leerlaufdrehzahl nahe kommt (Schritt 118).
Fig. 4 ist ein Zeitschaubild, das sowohl den Lerninhalt als auch die sich aus dem Lernprozess ergebenden Effekte zeigt.
Fig. 4A zeigt einen Vergleich zwischen einer Änderung (durchgezogene Linie) der Brennkraftmaschinendrehzahl NE vor und nach der Korrektur und der idealen Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl (gestrichelte Linie) bei einem ungenügenden Lernprozess. Fig. 4B zeigt eine Wellenform des während dieser Korrektur verwendeten Momentenkorrekturbetrags. In diesem Beispiel führt die Verwendung des in Fig. 4B gezeigten Momentenkorrekturbetrags dazu, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl NE im Vergleich zu der idealen Änderung nach der Korrektur zu stark ansteigt.
In diesem Fall wird (im Schritt 118) das Kennfeld des Momentenkorrekturbetrags so korrigiert, dass der im momentanen Zyklus der Routine verwendete Momentenkorrekturbetrag kleiner wird, damit die Brennkraftmaschinendrehzahl NE mehr nach und nach ansteigt.
Fig. 4C zeigt eine Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl NE vor und nach einer anderen Korrektur entsprechend dem korrigierten Kennfeld. Fig. 4D zeigt einen Vergleich zwischen dem dabei verwendeten Momentenkorrekturbetrag (durchgezogene Linie) und einem bei einem nicht ausreichenden Lernprozess verwendeten Momentenkorrekturbetrag (gestrichelte Linie). Wie es in diesen Figuren gezeigt ist, wird mit dem System gemäß der beispielhaften Ausführungsform, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE nach der Korrektur eine übermäßige Änderung zeigt, der Momentenkorrekturbetrag so korrigiert, dass die Änderung sich der idealen Änderung nähert. Im Ergebnis rückt das Änderungsmuster der Brennkraftmaschinendrehzahl NE nach der Korrektur nahe an das ideale Änderungsmuster heran. Daher kann mit dem System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform durch die Verwendung der korrigierten Ventilsteuerzeit CVT und der korrigierten Drosselöffnung CTA die Brennkraftmaschinendrehzahl NE rasch wieder auf die Soll-Leerlaufdrehzahl zurückgebracht werden, ohne eine Pendelschwingung hervorzurufen.
Das System gemäß der beispielhaften Ausführungsform ermöglicht es daher, die Stabilität der Brennkraftmaschinendrehzahl NE zu erhöhen.
Das System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform führt eine Korrektur im Ansprechen auf eine Vergrößerung der Drosselöffnung TA aus, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE sinkt und der Ansaugleitungsdruck PM nicht über dem vorgegebenen Druck α liegt.
In der in Fig. 2 gezeigten Routine wird, nachdem im Schritt 102 bestimmt wurde, dass der Ansaugleitungsdruck PM nicht größer ist als α, anschließend bestimmt, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl NE kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Wert NE₁ (Schritt 120).
Der zweite vorgegebene Wert NE₁ ist ein Wert, der größer ist als der erste vorgegebene Wert NE₀, und wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Brennkraftmaschine 10 zum Stillstand kommen kann, wenn der Ansaugleitungsdruck PM gleich oder kleiner ist als α. Wenn bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl NE nicht kleiner ist als der zweite vorgegebene Wert NE₁, wird bestimmt, dass die Brennkraftmaschine 10 nicht zum Stillstand kommen wird, so dass keine Notwendigkeit besteht, das Moment der Brennkraftmaschine 10 zu erhöhen. In diesem Fall endet der momentane Zyklus der Routine an dieser Stelle.
Wenn im Schritt 120 dagegen bestimmt wurde, dass NE < NE₁, wird anschließend bestimmt, ob ein Änderungsbetrag ΔNE der Brennkraftmaschinendrehzahl NE (d. h. ein Wert, der die Differenz zwischen der Brennkraftmaschinendrehzahl NE zur Zeit des momentanen Zyklus der Routine und der Brennkraftmaschinendrehzahl NE zur Zeit des letzten Zyklus der Routine darstellt; er ist negativ, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE sinkt) kleiner ist als ein vorgegebener Wert ΔNE₀ (ein negativer Wert) (Schritt 122).
Der vorgegebene Wert ΔNE₀ ist ein Wert, der verwendet wird, um zu bestimmen, ob das Abfallmuster der Brennkraftmaschinendrehzahl NE ausreichend schlagartig ist, um einen Stillstand der Brennkraftmaschine zu verursachen. Wenn bestimmt wird, dass der Änderungsbetrag ΔNE nicht kleiner ist als der vorgegebene Wert ΔNE₀, wird dementsprechend bestimmt, dass die Brennkraftmaschine 10 nicht zum Stillstand kommen wird, so dass es nicht notwendig ist, das Moment der Brennkraftmaschine 10 zu erhöhen. In diesem Fall endet der momentane Zyklus der Routine rasch an dieser Stelle.
Wenn im Schritt 122 dagegen bestimmt wurde, dass ΔNE < ΔNE₀ ist, kann dementsprechend bestimmt werden, dass die Brennkraftmaschine 10 zum Stillstand kommen kann. In diesem Fall wird anschließend nach dem selben Verfahren wie im Schritt 106 der Momentenkorrekturbetrag berechnet, der notwendig ist, um die Brennkraftmaschinendrehzahl NE wieder auf die Soll-Leerlaufdrehzahl zurückzubringen (Schritt 124).
Anschließend wird eine korrigierte Drosselöffnung CTA eingestellt, die den im Schritt 124 berechneten Momentenkorrekturbetrag realisiert (Schritt 126).
In der ECU 50 ist ein Kennfeld gespeichert, das die Drosselöffnung TA durch die Beziehung mit dem zu realisierenden Momentenkorrekturbetrag bestimmt. Im Schritt 126 wird die Drosselöffnung TA zum Erhalt des im Schritt 124 berechneten Momentenkorrekturbetrags unter Bezugnahme auf dieses Kennfeld eingestellt.
In der in Figur gezeigten Routine 2 wird nach der Einstellung der korrigierten Drosselöffnung CTA die korrigierte Ventilsteuerzeit CVT eingestellt (Schritt 128).
In der ECU 50 ist ein Kennfeld der durch die Beziehung zwischen der Drosselöffnung TA und dem Ansaugleitungsdruck PM und dergleichen bestimmten Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventils 40 gespeichert. Im Schritt 128 wird die korrigierte Ventilsteuerzeit CVT unter Bezugnahme auf dieses Kennfeld zur Abstimmung auf die im Schritt 126 eingestellte korrigierte Drosselöffnung CTA eingestellt.
Im Anschluss daran werden die Prozesse des Schritts 112 und der folgenden Schritte unter Verwendung der im Schritt 126 bzw. 128 eingestellten korrigierten Drosselöffnung CTA und korrigierten Ventilsteuerzeit CVT ausgeführt. Im Ergebnis wird im Ansprechen auf eine drastische Zunahme der Drosselöffnung TA eine Korrektur ausgeführt. Wenn der Ansaugleitungsdruck PM kleiner ist als der vorgegebene Druck α, reicht eine bloße Veränderung der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventils 40 nicht aus, um eine große Änderung des Ansaugluftvolumens GA zu bewirken. Gemäß dem System dieser beispielhaften Ausführungsform kann jedoch bei einem Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE die Brennkraftmaschinendrehzahl NE durch eine augenblickliche Erhöhung des Ansaugluftvolumens ungeachtet des Ansaugleitungsdrucks PM wieder auf die geeignete Soll-Leerlaufdrehzahl zurückgebracht werden.
Wie vorstehend geschildert, wird mit dem System gemäß der beispielhaften Ausführungsform, wenn der Ansaugleitungsdruck PM hoch ist (d. h. when PM > α erfüllt ist), die Ventilsteuerzeit und dergleichen an dem Punkt korrigiert, an dem die Brennkraftmaschinendrehzahl NE kleiner wird als der erste vorgegebene Wert NE₀ (siehe die Schritte 102 und 104 und dergleichen). Wenn der Ansaugleitungsdruck PM dagegen niedrig ist (d. h. wenn PM > α nicht erfüllt ist), beginnt die Korrektur der Drosselöffnung und dergleichen an dem Punkt, an dem die Brennkraftmaschinendrehzahl NE kleiner wird als der zweite vorgegebene Wert NE₁ und unter der Bedingung, dass ΔNE kleiner ist als ΔNE₀ (siehe die Schritte 102, 120, 122 und dergleichen).
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform wird die Bedingung zur Einleitung der Korrektur bei einem niedrigen Ansaugleitungsdruck PM leichter erfüllt als die Bedingung zur Einleitung der Korrektur bei einem hohen Ansaugleitungsdruck PM. Daher beginnt die Korrektur zur Erhöhung des Moments der Brennkraftmaschine 10 früher, wenn der Ansaugleitungsdruck PM niedrig ist als wenn der Ansaugleitungsdruck PM hoch ist.
Die Fig. 5A bis 51 sind Zeitschaubilder, die die durch die vorgenannte Funktion erzielten Effekt zeigen.
Die Fig. 5A bis 5C zeigen im Besonderen die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl NE, des Soll-Moments und des Ansaugluftvolumens GA in dieser beispielhaften Ausführungsform für den Fall, dass eine Korrektur ausgeführt wird, während der Ansaugleitungsdruck PM über dem vorgegebenen Druck α liegt. Sofern der Ansaugleitungsdruck PM über α liegt, kann das Ansaugluftvolumen GA durch eine Veränderung der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 36 und Auslassventils 40 augenblicklich verändert werden. Unter dieser Bedingung beginnt, wenn an dem Punkt, an dem die Brennkraftmaschinendrehzahl NE unter den ersten vorgegebenen Wert NE₀ sinkt (siehe Fig. 5B), das Soll-Moment erhöht und die Ventilsteuerzeit korrigiert wird, daher an diesem Punkt ein rascher Anstieg des Ansaugluftvolumens GA (siehe Fig. 5C). Im Ergebnis nähert sich die Brennkraftmaschinendrehzahl NE rasch der Soll-Leerlaufdrehzahl an (siehe Fig. 5A).
Die Fig. 5D bis Fig. 5F sind Zeitschaubilder, die die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl NE, des Soll- Moments und des Ansaugluftvolumen GA zeigen, wenn die Drosselöffnung TA, unter der Ausgangsbedingung, dass der Ansaugleitungsdruck PM nicht größer ist als α, bei einer Steuerzeit korrigiert wird, die identisch ist mit der Steuerzeit, bei der der Ansaugleitungsdruck PM größer wird als α. Im Folgenden sei dieses Beispiel als ein "Vergleichsbeispiel" bezeichnet. Zur Erhöhung des Ansaugluftvolumens GA, wenn der Ansaugleitungsdruck PM nicht größer ist als α, ist es notwendig, die Drosselöffnung TA zu vergrößern. Nach der Vergrößerung der DrosselÖffnung TA stellt sich aber eine gewisse zeitliche Verzögerung ein, bis das Ansaugluftvolumen GA tatsächlich ansteigt. Daher ist es bei einem niedrigen Ansaugleitungsdruck PM möglich, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl NE auch dann, wenn das Soll-Moment wie im Vergleichsbeispiel (siehe Fig. 5B) erhöht wird, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE unter den ersten vorgegebenen Wert NE₀ sinkt, an dem Punkt, an dem das Ansaugluftvolumen GA tatsächlich anzusteigen beginnt (siehe Fig. 5C), sogar ein wenig kleiner ist als der erste vorgegebene Wert NE₀ (siehe Fig. 5A). In diesem Fall tendiert die Brennkraftmaschine 10 zu einem Stillstand. Des Weiteren benötigt die Brennkraftmaschinendrehzahl NE tendenziell relativ lange, bis sie sich der Soll-Leerlaufdrehzahl nähert.
Die Fig. 5G bis 5I sind Zeitschaubilder, die die Änderungen der Brennkraftmaschinendrehzahl NE, des Soll-Moments und des Ansaugluftvolumens GA zeigen, wenn das System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform eine Korrektur unter der Bedingung, dass der Ansaugleitungsdruck PM nicht größer ist als α, ausführt. Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform beginnt die Korrektur des Soll-Moments, wie vorstehend geschildert, wenn der Ansaugleitungsdruck PM nicht größer ist als α, an dem Punkt, an dem die Brennkraftmaschinendrehzahl NE unter den zweiten vorgegebenen Wert NE₁ sinkt (siehe Fig. 5H). Gemäß dem System in dieser beispielhaften Ausführungsform wird das Soll-Moment, wenn der Ansaugleitungsdruck PM gleich oder kleiner ist als α, korrigiert, wobei die Zunahme der Drosselöffnung TA beginnen kann, bevor die Brennkraftmaschinendrehzahl NE auf den ersten vorgegebenen Wert NE₀ abfällt. Im Ergebnis kann, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE geringfügig unter die Soll- Leerlaufdrehzahl sinkt, das Ansaugluftvolumen GA erhöht werden, wodurch die Brennkraftmaschinendrehzahl NE wiederhergestellt wird (Fig. 5I). Daher ist es gemäß dem System dieser beispielhaften Ausführungsform auch dann, wenn der Ansaugleitungsdruck PM nicht größer ist als α, möglich, die Brennkraftmaschinendrehzahl NE, die unter die Soll-Leerlaufdrehzahl gesunken ist, rasch wieder auf die Soll-Leerlaufdrehzahl zurückzubringen, so dass sich die Brennkraftmaschinendrehzahl NE der Soll- Leerlaufdrehzahl nähert.
Wie vorstehend geschildert, kann mit dem System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE unter die Soll-Leerlaufdrehzahl sinkt, die Brennkraftmaschinendrehzahl NE rasch und angemessen wieder auf die Soll-Leerlaufdrehzahl zurückgebracht werden, und zwar ungeachtet des Ansaugleitungsdrucks PM.
Weiter ist gemäß dem System der beispielhaften Ausführungsform die Bedingung zur Ausführung der Korrektur zur Erhöhung des Moments durch den Ansaugsteuerungsmechanismus so festgelegt, dass sie leichter erfüllbar ist als die Bedingung zur Ausführung der Korrektur zur Erhöhung des Moments durch den variablen Ventiltrieb. Daher kann die Brennkraftmaschinendrehzahl selbst bei einer Erhöhung des Moments mittels des Ansaugsteuerungsmechanismus ungeachtet dessen, ob der Ansaugsteuerungsmechanismus weniger empfindlich ist als der variable Ventiltrieb, rasch wieder auf die vorgegebene Drehzahl zurückgebracht werden.
In dem System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ist es möglich, nur eines oder mehrere (d. h. eine sub-maximale Zahl) einer Vielzahl der in den einzelnen Zylindern vorgesehenen Ventile zu betätigen bzw. anzutreiben und das wenigstens eine verbleibende Ventil abzuschalten. Im Besonderen ist es möglich, beispielsweise nur das eine der beiden Einlassventile 36, die je Zylinder vorgesehen sind, zu betätigen und das andere der beiden Einlassventile 36 abzuschalten. Bei der Beschreibung des Schritts 108 wurde die Zahl der Ventile, die gesteuert werden, wenn die korrigierte Ventilsteuerzeit CVT eingestellt wird, nicht berücksichtigt. In dieser beispielhaften Ausführungsform kann jedoch die Zahl der Ventile, die in den einzelnen Zylinder gesteuert werden, wenn das korrigierte Ventilsteuerzeit CVT eingestellt wird, berücksichtigt werden.
Die Fig. 6A bis 6C zeigen ein Beispiel für ein Verfahren zum Einstellen der korrigierten Ventilsteuerzeit CVT des Einlassventils 36 unter Berücksichtigung der Zahl der angetriebenen Ventile. Fig. 6A ist im Besonderen eine Darstellung, die den Öffnungszeitraum des Einlassventils 36 vor der Korrektur zeigt. Fig. 6B ist eine Darstellung, die die korrigierte Ventilsteuerzeit CVT zeigt, wenn nach der Korrektur nur eines der Einlassventile 36 zu betätigen ist, während Fig. 6C die korrigierte Ventilsteuerzeit CVT zeigt, wenn nach der Korrektur beide Einlassventile 36 zu betätigen sind. In diesen Figuren beträgt die Öffnungsphase (d. h. der Betriebswinkel) 130°KW (Kurbelwinkel), wenn nur ein Ventil in Betrieb ist. Bei zwei in Betrieb befindlichen Ventilen beträgt die Öffnungsphase 110°KW.
Auf diese Weise lässt sich bei einer Verlängerung der Öffnungsphase des Einlassventils 36 eine Differenz des Erhöhungsbetrags des Ansaugluftvolumens GA entsprechend der Zahl der gesteuerten Ventile, wenn nur ein Ventil gesteuert wird, minimieren, wie wenn zwei Ventile gesteuert werden. Daher ermöglicht dieses Verfahren zur Einstellung der korrigierten Ventilsteuerzeit CVT eine stabile Steuerung der Brennkraftmaschinendrehzahl NE, ohne eine Pendelschwingung zu verursachen.
Weiter ist gemäß der vorstehenden ersten beispielhaften Ausführungsform die Drosselklappe 22 als ein Mechanismus zum Steuern des in die Ansaugleitung 12 strömenden Luftvolumens ("Ansaugsteuerungsmechanismus"), d. h. als ein Mechanismus zum Steuern des Ansaugleitungsdrucks PM, vorgesehen. Dieser Mechanismus ist jedoch nicht auf die Drosselklappe 22 beschränkt. Der Mechanismus, der das in den Ansaugkanal strömende Luftvolumen steuert, kann nämlich auch als ein Leerlaufdrehzahlsteuerungsventil (ISCV; "idle speed control valve") ausgeführt sein.
Weiter ermöglicht gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform die Kombination der Drosselklappe mit dem elektromagnetisch gesteuerten Einlassventil 38 und dem elektromagnetisch gesteuerten Auslassventil 42, dass die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 10 bei einem hohen Ansaugleitungsdruck PM in erster Linie mittels der Ventilsteuerzeit und bei einem niedrigen Ansaugleitungsdruck PM in erster Linie mittels der Drosselöffnung TA korrigiert wird. Diese Erfindung ist aber nicht auf diese Kombination beschränkt. Diese Funktion kann nämlich auch durch eine Kombination der Drosselklappe mit einem mechanischen variablen Ventiltrieb erzielt werden.
In der ersten beispielhaften Ausführungsform entsprechen das elektromagnetisch gesteuerte Einlassventil 38 und das elektromagnetisch gesteuerte Auslassventil 42 einem "variablen Ventiltrieb", und die Drosselklappe 22 entspricht einem "Ansaugsteuerungsmechanismus". Ähnlich dazu wird ein "Teil zur Steuerung des variablen Ventiltriebs" durch die ECU 50, die die Prozesse in den Schritten 108 und 128 ausführt, und ein "Teil zur Steuerung des Ansaugsteuerungsmechanismus" durch die ECU 50, die den Prozess in den Schritten 110 und 126 ausführt, realisiert.
Darüber hinaus wird in der ersten beispielhaften Ausführungsform ein "Teil zur Erfassung einer Drehzahländerung" durch die ECU 50, die den Prozess im Schritt 116 ausführt, und ein "Lernteil" durch die ECU 50, die den Prozess im Schritt 118 ausführt, realisiert.

Zweite Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird anschließend eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Das System gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann dadurch realisiert werden, dass die ECU 50 die in Fig. 7 gezeigte Routine ausführt.
Fig. 7 ist ein Flussschema einer Ausgangsleistungskorrekturroutine, die die ECU 50 in dieser beispielhaften Ausführungsform ausführt, um die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 10 zu erhöhen, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abfällt. Die in Fig. 7 gezeigte Routine ist der in Fig. 2 gezeigten Routine bis auf die Schritte 130 und 132, die zwischen den Schritten 104 und 106 eingefügt sind, und die Schritte 134 und 136, die zwischen den Schritten 122 und 124 eingefügt sind, ähnlich. Im Folgenden sind diejenigen Schritte in Fig. 7, die mit den entsprechenden Schritten in Fig. 2 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, so dass eine erneute Erläuterung dieser Schritte nicht mehr erfolgt.
In der in Fig. 7 gezeigten Routine wird demnach, wenn im Schritt 104 bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abgefallen ist, oder im Besonderen, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE bis auf den ersten vorgegebenen Wert NE₀ abfällt, während der Ansaugleitungsdruck PM größer ist als α, bestimmt, ob die Brennkraftmaschine mit einer reduzierten Zahl von Zylindern arbeitet (Schritt 130).
In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Brennkraftmaschine 10 in einem Modus arbeiten, in dem nur einer oder mehrere (d. h. eine sub-maximale Zahl) der Zylinder arbeiten, während der wenigstens eine verbleibende Zylinder abgeschaltet ist. Das heißt, dass die Brennkraftmaschine 10 in der Lage ist, mit einer reduzierten Zahl ihrer Zylinder (d. h. in einem Betrieb mit einer reduzierten Zahl von Zylindern bzw. Zylinderabschaltbetrieb) zu arbeiten. Im Schritt 130 wird bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 10 in diesem Zustand arbeitet.
Wenn im Schritt 130 bestimmt wurde, dass die Brennkraftmaschine 10 mit einer reduzierten Zahl ihrer Zylinder arbeitet, erfolgt ein Prozess zum Erhöhen der Zahl der arbeitenden Zylinder, d. h. der effektiven Zylinder (Schritt 132).
Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine unter Verwendung sämtlicher Zylinder arbeitet, wird der Prozess im Schritt 132 übersprungen, da die Zahl der effektiven Zylinder nicht erhöht werden kann.
Anschließend werden die Prozesse des Schritts 106 und der folgenden Schritte wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform ausgeführt.
Wenn der Ansaugleitungsdruck PM über dem vorgegebenen Druck α liegt, wird das Luftvolumen, das jeder der effektiven Zylinder ansaugen kann, selbst dann nicht stark vermindert, wenn die Zahl der effektiven Zylinder erhöht wird. Daher bedeutet in diesem Fall eine Erhöhung der Zahl der effektiven Zylinder eine Erhöhung der Zylinder, die eine Ausgangsleistung erzeugen, ohne die Ausgangsleistung der einzelnen Zylinder zu verkleinern. Im Ergebnis kann die gesamte Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 10 erhöht werden. Daher kann gemäß dem System dieser beispielhaften Ausführungsform, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE sinkt, während die Brennkraftmaschine 10 mit einer reduzierten Zahl ihrer Zylinder arbeitet, die Brennkraftmaschinendrehzahl NE rasch wieder erhöht werden.
Weiter wird in der Fig. 7 gezeigten Routine, wenn durch die Prozesse in den Schritten 120 und 122 bestimmt wurde, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abgefallen ist, oder im Besonderen, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE rasch auf den zweiten vorgegebenen Wert NE₁ abfällt, während der Ansaugleitungsdruck PM gleich oder kleiner ist als α, bestimmt, ob die Zahl der effektiven Zylinder verkleinert werden kann (Schritt 134).
Wenn bestimmt wird, dass die Zahl der effektiven Zylinder reduziert werden kann, wird ein Prozess zur Reduzierung der Zahl der effektiven Zylinder ausgeführt (Schritt 136).
Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Zahl der effektiven Zylinder nicht reduziert werden kann, wird der Prozess im Schritt 136 übersprungen, da es nicht möglich ist, die Zahl der effektiven Zylinder zu reduzieren.
Anschließend werden die Prozesse des Schritts 124 und der folgenden Schritte wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform ausgeführt.
Wenn der Ansaugleitungsdruck PM gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Druck α, d. h. wenn der Ansaugleitungsdruck PM sehr klein ist, lässt sich das Luftvolumen, das jeder der effektiven Zylinder ansaugen kann, durch eine Reduzierung der Zahl der effektiven Zylinder erhöhen. Würde im Gegensatz dazu die Zahl der effektiven Zylinder unter diesen Bedingungen erhöht werden, so würde das Luftvolumen, das in jeden der effektiven Zylinder gesaugt wird, weiter abnehmen, so dass die Brennkraftmaschine zum Stillstand kommen könnte. Daher ist es in diesem Fall effektiv, die Zahl der effektiven Zylinder zu reduzieren und die Brennkraftmaschinendrehzahl NE vorübergehend zu erhöhen, um die Brennkraftmaschinendrehzahl NE wieder auf die Soll-Leerlaufdrehzahl zurückzubringen.
Gemäß dem System in dieser beispielhaften Ausführungsform wird, wie vorstehend geschildert, bei einem niedrigen Ansaugleitungsdruck PM die Zahl der effektiven Zylinder reduziert, um einem Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE entgegenzuwirken. Daher kann mit dem System gemäß der beispielhaften Ausführungsform die verminderte Brennkraftmaschinendrehzahl NE selbst in diesem Fall wieder rasch erhöht werden.
In der zweiten beispielhaften Ausführungsform wird ein "Teil zur Erhöhung der Zahl der effektiven Zylinder" durch die ECU 50, die den Prozess im Schritt 132 ausführt, und ein "Abschnitt zur Reduzierung der Zahl der effektiven Zylinder" durch die ECU 50, die den Prozess im Schritt 136 ausführt, realisiert.

Dritte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird anschließend eine erfindungsgemäße dritte beispielhafte Ausführungsform erläutert.
Das System gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann dadurch realisiert werden, dass die ECU 50 die in Fig. 8 gezeigte Routine durchläuft. Zusätzlich zu den in Fig. 1 gezeigten Elementen ist das System dieser beispielhaften Ausführungsform ferner mit einem Wechselstromgenerator ausgestattet, der entsprechend einer Last aus einer Leistungsaufnahme im Ansprechen auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 arbeitet.
Fig. 8 ist ein Flussschema einer Ausgangsleistungskorrekturroutine, die die ECU 50 in dieser beispielhaften Ausführungsform ausführt, um die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 10 zu erhöhen, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abfällt. Die in Fig. 8 gezeigte Routine ist bis auf die Schritte 140 und 142, die zwischen den Schritten 104 und 106 eingefügt sind, der in Fig. 2 gezeigten Routine ähnlich. Im Folgenden sind die Schritte in Fig. 8, die mit denjenigen in Fig. 2 identisch sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, so dass deren Erläuterung nicht mehr erfolgt.
In der in Fig. 8 gezeigten Routine wird, wenn im Schritt 104 bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abgefallen ist, oder im Besonderen, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE bis auf den ersten vorgegebenen Wert NE₀ abfällt, während der Ansaugleitungsdruck PM größer ist als α, bestimmt, ob die Brennkraftmaschine unter Verwendung nur eines oder mehrerer (d. h. unter Verwendung einer sub-maximalen Zahl) ihrer Ventile arbeitet (Schritt 140).
In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die Brennkraftmaschine 10 in einem Modus arbeiten, in dem nur eines oder eine Vielzahl der Einlassventile 36 (oder Auslassventile 40), die je Zylinder vorgesehen sind, betrieben werden, während das wenigstens eine verbleibende Ventil abgeschaltet ist. Die Brennkraftmaschine 10 kann im Besonderen unter Verwendung nur eines der beiden Einlassventile 36 (oder Auslassventile 40) arbeiten, während das andere Ventil abgeschaltet ist, d. h. die Brennkraftmaschine 10 kann mit einem Teilventilbetrieb arbeiten. Im Schritt 140 wird bestimmt, ob die Brennkraftmaschine 10 in diesem Zustand arbeitet.
Wenn im Schritt 140 bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine 10 im Teilventilbetrieb arbeitet, wird ein Prozess zum Schalten vom Teilventilbetrieb in den Vollventilbetrieb ausgeführt, um die Zahl der öffnenden und schließenden Ventile zu erhöhen (Schritt 142).
Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Brennkraftmaschine 10 nicht im Teilventilbetrieb arbeitet, wird bestimmt, dass die Brennkraftmaschine 10 in einem Vollventilbetrieb arbeitet. In diesem Fall wird der Prozess im Schritt 142 übersprungen.
Anschließend werden die Prozesse in den Schritt 106 und die folgenden Schritte wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform ausgeführt.
Wenn der Ansaugleitungsdruck PM größer ist als der vorgegebene Druck α, kann das Luftvolumen, das jeder Zylinder ansaugen kann, dadurch erhöht werden, dass vom Teilventilbetrieb in den Vollventilbetrieb geschaltet wird. Daher kann durch Schalten in den Vollventilbetrieb die Ausgangsleistung, die durch jeden Zylinder erzeugt wird, erhöht werden. Im Ergebnis kann mit dem System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE sinkt, während die Brennkraftmaschine 10 mit einer reduzierten Zahl ihrer Zylinder arbeitet, die Brennkraftmaschinendrehzahl NE rasch erhöht werden.
Im System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform erfolgt, wenn der Ansaugleitungsdruck PM nicht größer ist als α, jedoch selbst dann keine erhebliche Änderung des in jeden der Zylinder gesaugten Luftvolumens, wenn die Brennkraftmaschine 10 vom Teilventilbetrieb in den Vollventilbetrieb geschaltet wird. Weiter steigt, wenn diese Schaltung durchgeführt wird, die für den Antrieb des elektromagnetisch gesteuerten Einlassventils 38 und des elektromagnetisch gesteuerten Auslassventils 42 benötigte Leistung an, was wiederum die Leistungserzeugungslast auf den Wechselstromgenerator erhöht. Im Ergebnis ist die Brennkraftmaschine 10 anfällig für einen Stillstand. Daher wird in der in Fig. 8 gezeigten Routine, wenn bestimmt wird, dass der Ansaugleitungsdruck PM nicht größer ist α, die Brennkraftmaschine 10 selbst dann nicht in den Vollventilbetrieb geschaltet, wenn ein Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE vorliegt.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform wird jedoch, wenn der Ansaugleitungsdruck PM nicht größer ist als α, wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform die Drosselöffnung TA bei einem Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE vergrößert (siehe Schritt 126). Nach einer ausreichenden Vergrößerung der Drosselöffnung TA wird die Brennkraftmaschine 10 anschließend vom Teilventilbetrieb in den Vollventilbetrieb geschaltet, um die gesamte Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 10 zu erhöhen. Daher kann die Brennkraftmaschine 10 ebenfalls vom Teilventilbetrieb in den Vollventilbetrieb geschaltet werden, sobald der Ansaugleitungsdruck PM größer ist als α, und zwar selbst dann, wenn der Ansaugleitungsdruck PM bei einem Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE zunächst gleich oder kleiner war als α.
In der dritten beispielhaften Ausführungsform entspricht der Teilventilbetrieb einem "Betrieb mit einer reduzierten Zahl von Ventilen", und ein "Teil zur Erhöhung der Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile" wird durch die ECU 50 realisiert, die den Prozess im Schritt 142 ausführt.

Vierte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird anschließend eine erfindungsgemäße vierte beispielhafte Ausführungsform erläutert.
Das System gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform kann dadurch realisiert werden dass die ECU 50 im System der ersten beispielhaften Ausführungsform neben der in Fig. 2 gezeigten Routine die in Fig. 9 gezeigte Routine ausführt. Neben den in Fig. 1 gezeigten Elementen ist das System dieser beispielhaften Ausführungsform ebenfalls mit einem Wechselstromgenerator ausgestattet, der in Abhängigkeit von einer Last aus einer Leistungsaufnahme im Ansprechen auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 arbeitet.
Fig. 9 ist ein Flussschema einer Steuerungsroutine zur Lastreduzierung, die die ECU 50 in dieser beispielhaften Ausführungsform ausführt, um die Last auf die Brennkraftmaschine 10 zu reduzieren, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE sinkt.
In der in Fig. 9 gezeigten Routine, wird zunächst bestimmt, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abgefallen ist (Schritt 150).
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform wird ein Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE beispielsweise dann festgestellt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE kleiner wird als der erste vorgegebene Wert NE₀.
Wenn im Schritt 150 bestimmt wird, dass ein Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE nicht festgestellt wurde, endet die gegenwärtige Routine unmittelbar, ohne zu den anderen Prozessen zu gehen. Wenn dagegen ein Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE festgestellt wurde, wird anschließend bestimmt, ob es möglich ist, die Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile zu reduzieren (Schritt 152).
Das System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform kann wie in der dritten beispielhaften Ausführungsform mit einer reduzierten Zahl ihrer Zylinder als effektive Zylinder wie auch unter Verwendung sämtlicher Zylinder als effektive Zylinder arbeiten. Wie in der dritten beispielhaften Ausführungsform kann auch dieses System mit einer reduzierten Zahl ihrer je Zylinder vorgesehenen Ventile (d. h. im Teilventilbetrieb) oder unter Verwendung sämtlicher Ventile (d. h. im Vollventilbetrieb) arbeiten. Im Schritt 152 wird bestimmt, ob es möglich ist, die Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile sogar noch weiter zu reduzieren, und zwar entweder durch einen Betrieb mit einer reduzierten Zahl von Zylindern oder durch einen Betrieb mit einer reduzierten Zahl von Ventilen.
Wenn bestimmt wird, dass es möglich ist, die Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile zu reduzieren, wird die Zahl der abgeschalteten Ventile erhöht (Schritt 154).
Wenn dagegen bestimmt wird, dass die Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile nicht reduziert werden kann, wird der Prozess im Schritt 154 übersprungen, da die Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile nicht mehr reduziert werden kann.
Wie vorstehend geschildert ist es gemäß der in Fig. 9 gezeigten Routine möglich, die Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile in einem zulässigen Bereich zu reduzieren, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abfällt. Eine Reduzierung der Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile bedeutet eine Reduzierung der Leistungsaufnahme aus dem Betrieb der Brennkraftmaschine 10, was wiederum zu einer Reduzierung der Last auf den Wechselstromgenerator führt. Das heißt, dass mit dem System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform dann, wenn es möglich ist, die Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile zu reduzieren, die Last auf die Brennkraftmaschine 10 zur selben Zeit reduziert werden kann, wie die Brennkraftmaschinendrehzahl NE sinkt. Daher kann mit dem System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE unter die Soll-Leerlaufdrehzahl fällt, die Brennkraftmaschinendrehzahl NE unmittelbar wieder auf die Soll-Leerlaufdrehzahl zurückgebracht werden.
Das System gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform kombiniert die Funktion der Reduzierung der Last auf den Wechselstromgenerator durch eine Reduzierung der Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile bei einem Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE mit dem System der ersten beispielhaften Ausführungsform. Alternativ dazu kann diese Funktion aber auch mit mit dem System der dritten beispielhaften Ausführungsform kombiniert werden.
Das System der dritten beispielhaften Ausführungsform zielt, wie vorstehend geschildert, darauf ab, die Brennkraftmaschinendrehzahl NE durch eine Erhöhung der Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile wiederherzustellen, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abfällt, während der Ansaugleitungsdruck PM hoch ist (siehe Fig. 8). In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die vorstehend erwähnte, zu realisierende Funktion (d. h. die Funktion der Reduzierung der Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile bei einem Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE) auch als eine Funktion zur Reduzierung der Last auf den Wechselstromgenerator verwendet werden, um dadurch die Brennkraftmaschinendrehzahl NE zu erhöhen, wenn sie nicht ansteigt, nachdem die Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile durch das System in der dritten beispielhaften Ausführungsform vergrößert wurde. Die Verwendung dieser Funktion in der Weise ermöglicht, dass die Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile in Abhängigkeit von der tatsächlich vorherrschenden Situation selektiv vergrößert und reduziert wird, so dass die Brennkraftmaschinendrehzahl NE effektiver wiederhergestellt werden kann.
In der vorstehenden vierten beispielhaften Ausführungsform wird der "Teil zur Reduzierung der Zahl der in Betrieb befindlichen Ventile" dadurch realisiert, dass die ECU 50 den Prozess im Schritt 154 ausführt.

Fünfte Ausführungsform

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 wird anschließend eine erfindungsgemäß fünfte beispielhafte Ausführungsform erläutert.
Das System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform kann dadurch realisiert werden, dass die ECU 50 im System der ersten beispielhaften Ausführungsform neben der in Fig. 2 gezeigten Routine die in Fig. 10 gezeigte Routine ausführt. Neben den in Fig. 1 gezeigten Elementen ist das System dieser beispielhaften Ausführungsform auch mit einem Wechselstromgenerator ausgestattet, der in Abhängigkeit von einer Last aus einer Leistungsaufnahme im Ansprechen auf einen Betrieb der Brennkraftmaschine 10 arbeitet. Weiter kann dieser Wechselstromgenerator gemäß einem Befehl von der ECU 50 nach Belieben in einen Zustand versetzt werden, in dem keine Last anliegt (d. h. in einen abgeschalteten Zustand ohne Stromerzeugung).
Fig. 10 ist ein Flussschema einer Steuerungsroutine zur Reduzierung der Last, die die ECU 50 in dieser beispielhaften Ausführungsform ausführt, um die Last auf die Brennkraftmaschine 10 zu reduzieren, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abfällt.
In der in Fig. 10 gezeigten Routine wird zunächst bestimmt, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl NE abgefallen ist (Schritt 160).
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform kann ein Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE beispielsweise dann festgestellt werden, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE kleiner wird als der erste vorgegebene Wert NE₀.
Wenn bestimmt wird, dass ein Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE nicht festgestellt wurde, endet die gegenwärtige Routine unmittelbar, ohne zu irgend einem anderen Prozess zu gehen. Wenn dagegen ein Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl NE festgestellt wurde, wird anschließend bestimmt, ob der Wechselstromgenerator abzuschalten ist (Schritt 162).
Wenn der Wechselstromgenerator abgeschaltet wird, sinkt die Last auf die Brennkraftmaschine 10 und steigt die Brennkraftmaschinendrehzahl NE an. Daher kann mit dem System gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl NE unter die Soll-Leerlaufdrehzahl fällt, die Brennkraftmaschinendrehzahl NE unmittelbar wieder auf die Soll-Leerlaufdrehzahl angehoben werden.
In der vorstehenden fünften beispielhaften Ausführungsform wird ein "Teil zum Abschalten des Wechselstromgenerators" durch die ECU 50 realisiert, die den Prozess im Schritt 162 ausführt.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung (die ECU 50) als eine universelle programmierte elektronische Steuereinheit ausgeführt. Selbstverständlich kann die Steuereinrichtung auch unter Verwendung einer einzigen anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (zum Beispiel ASIC) mit einem Haupt- oder Zentralprozessor für eine umfassende Steuerung auf Systemebene und separaten Gliedern zur Ausführung verschiedenartiger, spezifischer Berechnungen, Funktionen und anderer Prozesse unter der Steuerung des Zentralprozessors ausgeführt sein. Die Steuereinrichtung kann eine Vielzahl von separaten, zweckgebundenen oder programmierbaren integrierten oder anderen elektronischen Schaltungen oder Vorrichtungen (zum Beispiel verdrahtete elektronische oder logische Schaltungen wie Schaltungen mit diskreten Elementen oder programmierbare Logikvorrichtungen wie PLD, PLA, PAL oder dergleichen) umfassen. Die Steuereinrichtung unter Verwendung eines geeignet programmierten, universalen Computers, zum Beispiel eines Mikroprozessors, eines Mikrocontrollers oder einer anderen Prozessorvorrichtung (CPU oder MPU), entweder für sich oder in Verbindung mit einem oder weiteren peripheren (zum Beispiel integrierte Schaltung) Daten- und Signalverarbeitungsvorrichtungen ausgeführt sein. Grundsätzlich kann als die Steuereinrichtung jede beliebige Vorrichtung oder Anordnung von Vorrichtungen verwendet werden, auf der eine Maschine endlicher Zustände zur Ausführung der vorstehend beschriebenen Prozeduren vorgesehen ist, verwendet werden. Für eine maximale Daten- /Signalverarbeitungsfähigkeit und -geschwindigkeit kann eine verteilte Verarbeitungsarchitektur verwendet werden.
Wenngleich die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsforms erläutert wurde, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die erläuterten und gezeigten beispielhaften Ausführungsformen oder Ausgestaltungen beschränkt ist. Vielmehr umfasst die Erfindung verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnung. Während die verschiedenen Elemente der beispielhaften Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen beschrieben und gezeigt wurden, die beispielhaft sind, sind auch andere Kombinationen und Konfigurationen mit mehreren, weniger oder nur einem einzigen Element ebenso Gegenstand des in den Ansprüchen definierten Konzepts und Umfangs der Erfindung.
Zusammenfassend wird das durch eine Drosselöffnung (TA) in eine Ansaugleitung strömende Ansaugluftvolumen (GA) wird gesteuert. Bei einem Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) werden die Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils (36) und eines Auslassventils (40) so korrigiert (Schritte 108, 128), dass das Moment der Brennkraftmaschine (10) ansteigt. Die Drosselöffnung (TA) wird so korrigiert (Schritt 126), dass das Ansaugluftvolumen (GA) ansteigt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter eine gewünschte Brennkraftmaschinendrehzahl (NE₁) fällt (Schritte 120, 122) und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Druck (α) (Schritt 102).

Claims

1. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine (10), mit:
einem variablen Ventiltrieb (38, 42) zum Öffnen und Schließen wenigstens eines Einlassventils (36) oder eines Auslassventils (40), und
einem Ansaugsteuerungsmechanismus (22) zum Steuern des Ansaugluftvolumens (GA), das in eine Ansaugleitung strömt, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (50) zum:
Steuern des variablen Ventiltriebs (38, 42) so, dass das Moment der Brennkraftmaschine (10) ansteigt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter eine gewünschte Drehzahl fällt, und
Steuern des Ansaugsteuerungsmechanismus (22) so, dass das Ansaugluftvolumen (GA) zunimmt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Druck (α).

2. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: eine Bedingung zum Steuern des Ansaugsteuerungsmechanismus (22) durch die Steuereinrichtung (50) leichter erfüllt wird als eine Bedingung zum Erhöhen des Moments der Brennkraftmaschine (10), wenn der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Druck (α).

3. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Druck (α), die Steuereinrichtung (50) den Ansaugsteuerungsmechanismus (22) steuert, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter einen zweiten vorgegebenen Wert (NE₁) fällt, der größer ist αls ein erster vorgegebener Wert (NE₀) einer Bedingung zum Steuern des variablen Ventiltriebs (38, 42) durch die Steuereinrichtung (50), und ein Betrag der Änderung (ΔNE) der Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) kleiner wird als ein vorgegebener Wert (ΔNE₀).

4. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50):
eine Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) nach einer Erhöhung des Moments der Brennkraftmaschine (10) durch die Steuereinrichtung (50) erfasst, und
den Anstiegspegel des Moments in der Weise lernt, dass die durch die Steuereinrichtung (50) erfasste Änderung sich einer Soll-Änderung nähert.

5. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50):
die Zahl der Zylinder, in denen das Einlassventil (36) und Auslassventil (40) durch den variablen Ventiltrieb (38, 42) angetrieben werden, erhöht, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) größer ist als der vorgegebene Druck (α), während die Brennkraftmaschine (10) mit einer reduzierten Zahl von Zylindern arbeitet, wobei der variable Ventiltrieb (38, 42) das in einer sub-maximalen Zahl der Zylinder vorgesehene Einlassventil (36) und Auslassventil (40) betreibt und das in dem wenigstens einen verbleibenden Zylinder vorgesehene Einlassventil (36) und Auslassventil (40) abschaltet, und
die Zahl der Zylinder, bei denen das Einlassventil (36) und Auslassventil (40) durch den variablen Ventiltrieb (38, 42) betrieben werden, reduziert, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Druck (α).

6. Steuerungssystem der Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) aufweist: eine Einrichtung zum Erhöhen der in Betrieb befindlichen Ventile, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) größer ist als der vorgegebene Druck (α), während die Brennkraftmaschine mit einer reduzierten Zahl von Ventilen arbeitet, wobei der variable Ventiltrieb (38, 42) eine sub-maximale Zahl einer Vielzahl der in jedem der Zylinder vorgesehenen Ventile betreibt und das wenigstens eine verbleibende Ventil abschaltet.

7. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung: die Zahl der durch den variablen Ventiltrieb (38, 42) zu betreibenden Ventile reduziert, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt.

8. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, weiter gekennzeichnet durch:
einen Wechselstromgenerator, und dadurch, dass
die Steuereinrichtung die Zahl der durch den variablen Ventiltrieb (38, 42) zu betreibenden Ventile in Abhängigkeit von der Last auf den Wechselstromgenerator reduziert.

9. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiter gekennzeichnet durch:
einen Wechselstromgenerator, und
eine Steuereinrichtung zum Unterbrechen des Betriebs des Wechselstromgenerators, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt.

10. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung:
ein Soll-Moment berechnet, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt, um einen Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) zu beseitigen, und
einen Zündzeitpunkt auf der Basis des Soll-Moments einstellt.

11. Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine (10), mit:
einem variablen Ventiltrieb (38, 42) zum Öffnen und Schließen wenigstens eines Einlassventils (36) oder eines Auslassventils (40), und
einem Ansaugsteuerungsmechanismus (22) zum Steuern des Ansaugluftvolumens (GA), das in eine Ansaugleitung strömt, gekennzeichnet durch
eine Steuereinrichtung (50) mit:
einem dem variablen Ventiltrieb zugeordneten Steuerteil zum Steuern des variablen Ventiltriebs (38, 42) so, dass das Moment der Brennkraftmaschine ansteigt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter eine gewünschte Drehzahl fällt, und
einem dem Ansaugsteuerungsmechanismus (22) zugeordneten Steuerteil zum Steuern des Ansaugsteuerungsmechanismus so, dass das Ansaugluftvolumen (GA) ansteigt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Druck α).

12. Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine, die mit einem variablen Ventiltrieb (38, 42) zum Öffnen und Schließen wenigstens eines Einlassventils (36) oder eines Auslassventils (40) und einer Steuereinrichtung zum Steuern des Ansaugluftvolumens (GA), das in eine Ansaugleitung strömt, durch einen Ansaugsteuerungsmechanismus (22) ausgestattet ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Steuern des variablen Ventiltriebs (38, 42) so, dass das Moment der Brennkraftmaschine (10) ansteigt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter eine gewünschte Drehzahl fällt, und
Steuern des Ansaugsteuerungsmechanismus (22) so, dass das Ansaugluftvolumen (GA) zunimmt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener Druck (α).

13. Steuerungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass: eine Bedingung zum Steuern des Ansaugsteuerungsmechanismus (22) durch die Steuereinrichtung (50) leichter erfüllt wird als eine Bedingung zum Erhöhen des Moments der Brennkraftmaschine (10), wenn der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Druck (α).

14. Steuerungsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Druck (α), der Ansaugsteuerungsmechanismus (22) gesteuert wird, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter einen zweiten vorgegebenen Wert (NE₁) fällt, der größer ist als ein erster vorgegebener Wert (NE₀) einer Bedingung zum Steuern des variablen Ventiltriebs (38, 42), und der Betrag der Änderung (ΔNE) der Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) kleiner wird als ein gewünschter vorgegebener Wert (ΔNE₀).

15. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch die Schritte:
Erfassen einer Änderung der Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) nach einer Erhöhung des Moments der Brennkraftmaschine (10) durch die Steuereinrichtung (50), und
Lernen des Anstiegspegels des Moments durch die Steuereinrichtung (50) so, dass die durch die Steuereinrichtung (50) erfasste Änderung sich einer Soll-Änderung nähert.

16. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch die Schritte:
Erhöhen der Zahl der Zylinder, bei denen das Einlassventil (36) und Auslassventil (40) durch den variablen Ventiltrieb (38, 42) angetrieben werden, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) größer ist als der vorgegebene Druck (α), während die Brennkraftmaschine mit einer reduzierten Zahl von Zylindern arbeitet, wobei der variable Ventiltrieb (38, 42) das in einer sub-maximalen Zahl der Zylinder vorgesehene Einlassventil (36) und Auslassventil (40) antreibt und das in dem wenigstens einem verbleibenden Zylinder vorgesehene Einlassventil (36) und Auslassventil (40) abschaltet, und
Reduzieren der Zahl der Zylinder, bei denen das Einlassventil (36) und Auslassventil (40) durch den variablen Ventiltrieb (38, 42) angetrieben werden, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl (NE₀) fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) gleich oder kleiner ist als der vorgegebene Druck (α).

17. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch die Schritte: Erhöhen der Zahl der anzutreibenden Ventile, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt und gleichzeitig der Ansaugleitungsdruck (PM) größer ist als der vorgegebene Druck (α), während die Brennkraftmaschine mit einer reduzierten Zahl von Ventilen arbeitet, wobei der variable Ventiltrieb eine sub-maximale Zahl einer Vielzahl von in jedem Zylinder vorgesehenen Ventilen antreibt und das wenigstens eine verbleibende Ventil abschaltet.

18. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, gekennzeichnet durch den Schritt: Reduzieren der Zahl der durch den variablen Ventiltrieb (38, 42) anzutreibenden Ventile, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt.

19. Steuerungsverfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch den Schritt: Reduzieren der Zahl der durch den variablen Ventiltrieb anzutreibenden Ventile in Abhängigkeit von einer Last auf den Wechselstromgenerator.

20. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, gekennzeichnet durch den Schritt: Unterbrechen des Betriebs des Wechselstromgenerators, der im Ansprechen auf eine Last entsprechend einer Leistungsaufnahme aus einem Betrieb der Brennkraftmaschine (10) arbeitet, um die Leistungsaufnahme zu kompensieren, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt.

21. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, gekennzeichnet durch die Schritte:
Berechnen eines Soll-Moments, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) unter die gewünschte Drehzahl fällt, um einen Abfall der Brennkraftmaschinendrehzahl (NE) zu beseitigen, und
Einstellen des Zündzeitpunkts auf der Basis des Soll-Moments, wenn die Steuereinrichtung entweder den variablen Ventiltrieb (38, 42) auf der Basis des Soll-Moments oder den Ansaugsteuerungsmechanismus (22) auf der Basis des Soll-Moments steuert.