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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Steuerungssystem und – verfahren
für einen
Verbrennungsmotor, der ein variables Ventilbetätigungssystem hat.
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Es ist ein Verbrennungsmotor bekannt,
der ein variables Ventilbetätigungssystem
hat, das die Menge an Einlassluft durch Ändern der Ventilöffnungsdauer
der Einlassventile steuert, während
das Drosselventil vollständig
offen gehalten wird, um Verluste zu vermeiden. Um die Einlassluftmenge
in einem derartigen Verbrennungsmotor genau zu steuern, muss der
Stellwert zum Steuern der Ventilöffnungsdauer
genau mit der Einlassluftmenge übereinstimmen.
Zu diesem Zweck hält
eine Technologie des Standes der Technik das Drosselventil bei einem festgelegten Öffnungsgrad
und ändert
die Ventilöffnungsdauer
der Einlassventile auf der Basis des Stellwerts und korrigiert den
Sollstellwert auf der Basis des Unterdrucks, der in der Einlassleitung
auftritt (siehe z.B. in der offengelegten Japanischen PAtentanmeldeschrift
Nr. 6-317129).
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Gemäß der Technologie des Stands
der Technik wird berücksichtig,
dass der Referenzstellwert auf der Basis des Einlassleitungsunterdrucks korrigiert
wird, der der Istmenge an Einlassluft entspricht, und daher, wenn
der somit korrigierte Stellwert als eine Basis für die Steuerung der Ventilöffnungsdauer
der Einlassventile verwendet wird, kann die Einlassluftmenge genau
gesteuert werden.
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In der Technologie des Stands der
Technik wirkt das Drosselventil nicht zusammen mit einem Gaspedal,
aber der Öffnungsgrad
des Drosselventils kann frei eingestellt werden. Hinsichtlich dieses Drosselventiltyps
kann jedoch der Istöffnungsgrad des
Drosselventils, der zur Korrektur des Referenzstellwerts fixiert
ist, von dem festgelegten Öffnungsgrad
verschieden sein. In einem solchen Fall kann der Referenzstellwert
nicht genau korrigiert werden, da der Einlassleitungsunterdruck
sich abhängig
von dem Öffnungsgrad
des Drosselventils ebenso breit verändert. Als ein Ergebnis wird
die Steuerung der Einlassluftmenge ungenau.
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe
der Erfindung eine genaue Steuerung der Einlassluftmenge in einem
Verbrennungsmotor zu ermöglichen, der
ein variables Ventilbetätigungssystem
hat, in dem ein Drosselventil, dessen Öffnungsgrad einstellbar ist,
vorgesehen ist, wobei eine Einlassluftmenge durch Ändern des Öffnungsgrads
des Drosselventils gesteuert wird, und das mindestens eins von der Ventilöffnungsdauer
eines Einlassventils und der Hubhöhe des Einlassventils über das
variable Ventilbetätigungssystem ändert.
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Ein Aspekt der Erfindung sieht ein
Steuerverfahren für
einen Verbrennungsmotor vor, der (i) ein Drosselventil, dessen Öffnungsgrad
einstellbar ist, und (ii) ein variables Ventilbetätigungssystem
hat, das ein Einlassventil hat und ermöglicht, den Öffnungsgrad
des Einlassventils variabel zu ändern,
wobei eine Einlassluftmenge durch Ändern von mindestens einem
von einer Ventilöffnungsdauer
des Einlassventils und einer Hubhöhe des Einlassventils basierend
auf einem vorhergehend festgelegten variablen Ventilstellwert (Stellwert
des variablen Ventils) und durch Ändern des Öffnungsgrades des Drosselventils
basierend auf einem vorhergehend festgelegten Drosselventilstellwert
in Übereinstimmung
mit einem Betriebszustand des Motors gesteuert wird. Das Steuerverfahren
ist wie folgendermaßen
gekennzeichnet. Das heißt,
wenn während
einem bestimmten stationären
Betriebszustand ein Isteinlassleitungsdruck von einem Solleinlassleitungsdruck
verschieden ist, der während
dem spezifischen stationären
Betriebszustand eingestellt ist, wird ein erster Korrekturbetrag
für eins
von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
durch Ändern des
einen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
berechnet, so dass der Isteinlassleitungsdruck gleich dem Solleinlassleitungsdruck
wird. Wenn zu dieser Zeit die Isteinlassluftmenge noch immer von
einer Solleinlassluftmenge verschieden ist, die während dem
spezifischen stationären
Betriebszustand festgelegt ist, wird ein zweiter Korrekturbetrag
für einen
anderen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
durch Ändern
des anderen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
berechnet, so dass die Isteinlassluftmenge gleich der Solleinlassluftmenge
wird. Der zweite Korrekturbetrag wird zum weiteren Korrigieren des
einen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
verwendet, der durch den ersten Korrekturbetrag korrigiert wird.
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In einer bevorzugten Form des vorstehend beschriebenen
Steuerverfahrens werden der erste Korrekturbetrag und der zweite
Korrekturbetrag auf aktuellen Stand gebracht.
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In einer anderen bevorzugten Form
des vorstehend beschriebenen Steuerverfahrens wird bestimmt, dass
das Drosselventil oder das variable Ventilbetätigungssystem fehlerhaft ist,
wenn der erste Korrekturbetrag außerhalb eines Schwellwertbereichs
ist oder wenn der zweite Korrekturbetrag außerhalb eines Schwellwertbereichs
ist.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung
sieht ein Steuerungssystem für
einen Verbrennungsmotor vor, der (i) ein Drosselventil, dessen Öffnungsgrad
einstellbar ist, (ii) ein variables Ventilbetätigungssystem, das ein Einlassventil
hat und ermöglicht,
den Öffnungsgrad
des Einlassventils variabel zu verändern; und (iii) eine Steuerung
hat, die eine Einlassluftmenge durch Ändern von mindestens einem
von einer Ventilöffnungsdauer
des Einlassventils und einer Hubhöhe des Einlassventils basierend
auf einem vorhergehend festgelegten variablen Ventilstellwert und durch Ändern des Ventilöffnungsgrades
basierend auf einem vorhergehend festgelegten Drosselventilstellwert
in Übereinstimmung
mit einem Betriebszustand des Motors steuert. Gemäß diesem
System berechnet, wenn während
einem spezifischen stationären
Betriebszustand ein Isteinlassleitungsdruck von einem Solleinlassleitungsdruck
verschieden ist, der während
dem spezifischen stationären
Betriebszustand festgelegt ist, die Steuerung einen ersten Korrekturbetrag
für einen
von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
durch Ändern
des einen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert,
so dass der Isteinlassleitungsdruck gleich dem Solleinlassleitungsdruck
wird. Zu diesem Zeitpunkt berechnet, wenn die Isteinlassluftmenge
von einer Solleinlassluftmenge verschieden ist, die während dem
spezifischen stationären
Betriebszustand festgelegt ist, die Steuerung einen zweiten Korrekturbetrag
für einen
anderen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
durch Ändern
des anderen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert,
so dass die Isteinlassluftmenge gleich der Solleinlassluftmenge
wird. Ferner verwendet die Steuerung den zweiten Korrekturbetrag,
um den anderen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen
Ventilstellwert zu berechnen, der durch den ersten Korrekturbetrag korrigiert
wird.
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In einer bevorzugten Form des vorstehend beschriebenen
Steuerungssystems ist die Steuerung angepasst, um den ersten Korrekturbetrag
und den zweiten Korrekturbetrag auf den neuesten Stand zu bringen.
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In einer weiteren bevorzugten Form
des vorstehend beschriebenen Steuerungssystems ist die Steuerung
angepasst, um zu Bestimmen, dass das Drosselventil oder das variable
Ventilbetätigungssystem
fehlerhaft ist, wenn der erste Korrekturbetrag außerhalb
eines Schwellwertbereichs ist oder wenn der zweite Korrekturbetrag
außerhalb
eines Schwellwertbereichs ist.
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In einer bevorzugten Form des vorstehend beschriebenen
Steuerungssystems ist die Steuerung angepasst, um, wenn der erste
Korrekturbetrag außerhalb
eines Schwellwertbereichs ist oder wenn der zweite Korrekturbetrag
außerhalb
eines Schwellwertbereichs ist, den Öffnungsgrand des Drosselventils zu
korrigieren oder mindestens eins von der Ventilöffnungsdauer des Einlassventils
und der Hubhöhe
des Einlassventils mit einer Schutzvorrichtung zu korrigieren, so
dass der erste oder der zweite Korrekturbetrag, der zu dieser Zeit
berechnet ist, nicht außerhalb
eines Schwellwertbereichs kommt, der schmäler ist, als der Schwellwertbereich,
der für
die Fehlerbestimmung verwendet wird.
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Die vorstehenden und/oder weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich, in denen gleiche
Bezugszeichen zum Kennzeichnen gleicher Elemente verwendet sind
und in denen:
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1 eine
schematische Schnittansicht eines Verbrennungsmotors ist, der ein
variables Ventilbetätigungssystem
hat, auf das ein Steuerungssystem und -verfahren gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung angewandt wird;
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2 ein
Zeitdiagramm ist, das die Hubhöhen
eines Auslassventils und eines Einlassventils kennzeichnet;
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3 ein
Abschnitt eines Ablaufdiagramms ist, das einen Prozess zum Steuern
der Einlassluftmenge darstellt;
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4 der
Rest des Ablaufdiagramms ist, das den Prozess zum Steuern der Einlassluftmenge
darstellt;
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5 ein
erstes Kennfeld zum Bestimmen einer Sollventilöffnungsdauer des Einlassventils zeigt;
und
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6 ein
zweites Kennfeld zum Bestimmen eines Sollöffnungsgrades eines Drosselventils
zeigt.
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1 ist
eine schematische Schnittansicht eines Verbrennungsmotors, der ein
variables Ventilbetätigungssystem
hat, auf das ein Steuerungssystem und -verfahren gemäß der Erfindung
angewandt wird. Bezugnehmend auf 1 kommunizieren
ein Einlassanschluss 1 und ein Auslassanschluss 2 mit dem
Inneren eines Zylinders über
ein Einlassventil 3 beziehungsweise ein Auslassventil 4.
Ein Kolben 5 ist in dem Zylinder vorgesehen. Eine Zündkerze 6 ist
im Wesentlichen an einer Mitte eines oberen Abschnitts des Zylinders
angeordnet. Ein Kraftstoffeinspritzventil 7 ist an einem
oberen Umfangsabschnitt des Zylinders vorgesehen, so dass es Kraftstoff
direkt in den Zylinder einspritzt.
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Ein gemeinsamer Ausgleichsbehälter 8 für alle Zylinder
ist mit dem Einlassanschluss 1 eines jeden Zylinders über eine
Einlassleitung 9 verbunden. Ein Einlasskanal 10,
der sich stromaufwärts
des Ausgleichsbehälters 8 erstreckt,
ist mit einem Drosselventil 11 versehen. Das Drosselventil 11 ist
kein Drosselventiltyp, der mit einem Gaspedal zusammenwirkt, aber
ein Drosselventiltyp, dessen Öffnungsgrad
frei über
eine Antriebsvorrichtung, wie beispielsweise einem Schrittmotor
oder dergleichen, einstellbar ist. Ein Drucksensor 12 ist
stromabwärts des
Drosselventils 11 angeordnet, so dass es den Druck in dem
Ausgleichsbehälter 8 erfasst.
Des Weiteren ist ein Luftdurchflussmesser (nicht gezeigt) zum Erfassen
der Einlassluftmenge in dem Einlasskanal 10 stromaufwärts des
Drosselventils 11 angeordnet.
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Der Betrieb des Einspritzventils 7,
des Drosselventils 11, des Einlass- und des Auslassventils 3, 4 wird
durch eine ECU 20 gesteuert. Die ECU 20 hat eine
CPU als ihre Hauptkomponente, eine ROM, eine RAM, einen Signaleingangsanschluss,
einen Signalausgangsanschluss und so weiter, die alle über einen bidirektionalen
Bus verbunden sind und somit als ein Computer ausbildet sind.
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Das Kraftstoffeinspritzventil 7 ist
so konstruiert, dass der Kraftstoff während des Einlasshubs in den
Zylinder eingespritzt werden kann, so dass ein homogenes Gemisch
in dem Zylinder ausgebildet wird und somit eine homogen Verbrennung
erreicht wird. Für
die homogen Verbrennung spritzt das Kraftstoffeinspritzventil 7 Kraftstoff
direkt in den Zylinder ein, so dass eingespritzter Kraftstoff zuverlässig in den
Zylinder zugeführt
wird. Daher kann die eingespritzte Kraftstoffmenge minimiert werden.
Das Kraftstoffeinspritzventil 7 kann anstelle der Einlassleitung 9 angeordnet
sein, um eine homogene Verbrennung zu erreichen.
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Um eine homogene Verbrennung zu erreichen,
wird die Einlassluftmenge auf eine Solleinlassluftmenge entsprechend
dem Betriebszustand des Motors gesteuert. Kraftstoff wird in einer
Menge eingespritzt, so dass zusammen mit der Solleinlassluftmenge
ein gewünschtes
Luftkraftstoffverhältnis
in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand des Motors erreicht werden wird. Der Betriebszustand
des Motors wird hauptsächlich
durch den Betätigungsgrad
des Gaspedals und der Motordrehzahl bestimmt. Die Solleinlassluftmenge
ist so festgelegt, dass sie in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand des Motors erhöht wird, das heißt mit Erhöhungen des
Gaspedalbetätigungsgrades
oder mit Erhöhungen
der Motordrehzahl. Im Allgemeinen wird die Einlassluftmenge durch
die Verwendung des Drosselventils 11 alleine gesteuert.
Zum Beispiel hat, wenn der Öffnungsgrad
des Drosselventils 11 während
einem Niedriglastmotorbetrieb klein wird, die stromabwärtige Seite
des Drosselventils 11 einen verhältnismäßig großen Unterdruck, so dass ein Druckverlust
auftritt und daher die Kraftstoffwirtschaftlichkeit abnimmt.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch die
Einlassluftmenge durch die Steuerung der Ventilöffnungsdauer des Einlassventils 3 zusätzlich zu
der Steuerung des Öffnungsgrades
des Drosselventils 11 gesteuert. Daher wird der Öffnungsgrad
des Drosselventils 11 sogar während einem Niedriglastmotorbetrieb
nicht sehr klein. Somit wird der Druckverlust abgemildert.
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Es ist auch vorstellbar, das Drosselventil 11 immer
vollständig
geöffnet
zu halten und die Einlassluftmenge auf der Basis der Ventilöffnungsdauer
des Einlassventils 3 alleine zu steuern. Eingespritzter Kraftstoff
verdampft jedoch sofort in dem Fall, in dem der Druck an der stromabwärtigen Seite
des Drosselventils 11 leicht unter dem atmosphärischen
Druck festgelegt ist, so dass Unterdruck in dem Zylinder vorgesehen
ist. In diesem Fall ist daher eine gute homogene Verbrennung realisiert
und daher ist die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert.
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In dem Ausführungsbeispiel werden das Einlassventil 3 und
das Auslassventil 4 durch elektromagnetische Antriebe 3a beziehungsweise 4a geöffnet und
geschlossen, so dass die Öffnungs-
und Schließzeitgebungen
der Ventile frei geändert
werden können. 2 ist ein Zeitdiagramm,
das die Hubhöhen des
Auslassventils und des Einlassventils darstellt. In diesem Zeitdiagramm
wird das Auslassventil 4 unmittelbar vor dem unteren Expansionstotpunkt
BDC1 geöffnet
und dem oberen Auslasstotpunkt TDC unmittelbar folgend geschlossen.
Das Einlassventil 3 wird, wenn die größte Einlassluftmenge als Ziel
gesetzt ist, unmittelbar vor dem oberen Auslasstotpunkt TDC geöffnet und
wird dem unteren Einlasstotpunkt BDC2 unmittelbar folgend geschlossen,
wie durch eine durchgezogene Linie in 2 gekennzeichnet ist.
Für verringerte
Solleinlassluftmengen wird die Öffnungszeitgebung
des Einlassventils 3 schrittweise zu dem oberen Auslasstotpunkt
TDC verzögert,
wie durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet ist, und die Schließzeitgebung
des Einlassventils 3 wird schrittweise zu dem oberen Auslasstotpunkt
TDC fortgeschritten, wie durch eine gestrichelte und eine stichpunktierte
Linie gekennzeichnet ist. Durch Kürzen der Ventilöffnungsdauer
des Einlassventils 3 auf diese Weise kann die Einlassluftmenge
verringert werden.
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5 zeigt
ein erstes Kennfeld, das die Sollventilöffnungsdauer At des Einlassventils 3 kennzeichnet,
die durch die Motordrehzahl Ne und den Solleinlassleitungsdruck
Pt bestimmt ist, der progressiv mit Steigerungen der Solleinlassluftmenge
Qt getrennt von verschiedenen Motordrehzahlen Ne festgelegt ist. 6 zeigt ein zweites Kennfeld,
das den Sollöffnungsgrad
Bt des Drosselventils 11 kennzeichnet, der durch den Solleinlassleitungsdruck
Pt und die Motordrehzahl Ne bestimmt wird.
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Wenn die Sollventilöffnungsdauer
At des Einlassventils 3 durch einen Stellwert für die Sollventilöffnungsdauer
At erreicht wird, die durch den elektronischen Antrieb 3a gegeben
ist, und wenn der Sollöffnungsgrad
Bt des Drosselventils 11 durch einen Stellwert für den Sollöffnungsgrad
Bt erreicht wird, der durch die Drosselventilantriebsvorrichtung
gegeben ist, kann der Einlassleitungsdruck auf einen gewünschten
Unterdruck (Solleinlassleitungsdruck Pt) entsprechend dem Motorbetriebszustand
gebracht werden und eine gewünschte
Einlassluftmenge (Solleinlassluftmenge Qt) kann in den Zylinder
zugeführt werden.
Daher kann gute homogen Verbrennung ohne Verursachen eines großen Druckverlustes
erreicht werden, wobei der Kraftstoffverbrauch minimiert werden
kann. In einigen Fällen
kann jedoch der Stellwert, der für
die Sollventilöffnungsdauer
At bestimmt ist, nicht die Sollventilöffnungsdauer At des Einlassventils 3 erreichen,
oder der Stellwert, der für den
Sollöffnungsgrad
Bt bestimmt ist, kann den Sollöffnungsgrad
Bt des Drosselventils 11 nicht erreichen. In derartigen
Fällen
wird der Zylinder nicht mit einer gewünschten Einlassluftmenge versorgt,
so dass ein beabsichtigter Motorbetriebszustand nicht eingerichtet
werden kann und der Kraftstoffwirkungsgrad vermindert wird.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel werden, um die
Zufuhr einer gewünschten
Einlassluftmenge in den Zylinder sicherzustellen und damit den Kraftstoffverbrauch
zu minimieren, eine Steuerung der Ventilöffnungsdauer des Einlassventils 3 und
eine Steuerung des Öffnungsgrades
des Drosselventils 11, wie durch das Ablaufdiagramm dargestellt
ist, das in 3 und 4 gezeigt ist, ausgeführt. Als
erstes wird bei Schritt 101 die Motordrehzahl Ne erfasst und ein Solleinlassleitungsdruck
Pt auf der Basis der Motordrehzahl Ne und der Solleinlassluftmenge
Qt bestimmt, die aus der Motordrehzahl Ne und dem Betätigungsgrad
des Gaspedals bestimmt wird. Danach wird bei Schritt 102 eine Sollventilöffnungsdauer
At des Einlassventils 3 aus der Motordrehzahl Ne und dem
Solleinlassleitungsdruck Pt unter Bezugnahme auf das erste Kennfeld
bestimmt, das in 5 gezeigt
ist. Danach wird bei Schritt 103 der Stellwert a für den elektronischen
Antrieb 3a des Einlassventils 3, der anfangs in
Bezug auf die Sollventilöffnungsdauer
At festgelegt wird, durch Multiplikation mit einem zweiten Korrekturfaktor
k2 korrigiert, wobei der korrigierte Stellwert zum Betätigen des
elektronischen Antriebs 3a verwendet wird. Der zweite Korrekturfaktor
k2 wird bei einem nachstehend beschriebenen Schritt berechnet und
wird anfangs auf „1" festgelegt.
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Danach wird bei Schritt 104 ein Sollöffnungsgrad
Bt des Drosselventils 11 aus der Motordrehzahl Ne und dem
Solleinlassleitungsdruck Pt unter Bezugnahme auf das zweite Kennfeld,
dass in 6 gezeigt ist,
bestimmt. Bei Schritt 105 wird der Stellwert b für die Drosselventilsteuervorrichtung,
der anfangs in Bezug auf den Sollöffnungsgrad Bt festgelegt ist, durch
Multiplikation mit einem ersten Korrekturfaktor k1 und dem vorstehend
genannten zweiten Korrekturfaktor k2 korrigiert, und der somit korrigierte
Stellwert wird verwendet, um die Antriebsvorrichtung des Drosselventils 11 zu
betreiben.
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Wenn der anfangs festgelegte Stellwert
a für den
elektronischen Antrieb 3a und der anfangs festgelegte Stellwert
b für die
Drosselventilantriebsvorrichtung die Sollventilöffnungsdauer At des Einlassventils 3 und
den Sollöffnungsgrad
Bt des Drosselventils 11 erreicht, ist es angemessen, dass
der erste Korrekturfaktor k1 und der zweite Korrekturfaktor k2 „1" sind, das heißt die Stellwerte
a, b müssen
nicht korrigiert werden. Wenn jedoch die Sollventilöffnungsdauer
At des Einlassventils 3 und der Sollöffnungsgrad Bt des Drosselventils 11 nicht
erreicht wird, wird der Solleinlassleitungsdruck Pt nicht erreicht,
so dass die Solleinlassluftmenge Qt nicht in den Zylinder zugeführt wird.
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Bei Schritt 106 in dem Ablaufdiagramm
wird bestimmt, ob der gegenwärtige
Motorbetriebszustand ein spezifischer stationärer Zustand ist. Wenn der gegenwärtige Motorbetriebszustand
der spezifische stationäre
Zustand ist, wird dann bei Schritt 107 bestimmt, ob der Solleinlassleitungsdruck
Pt erreicht worden ist. Der spezifische stationäre Zustand kann jeglicher stationäre Betriebszustand
des Motors sein, bei dem der Einlassluftmenge stabil ist. Die Bestimmung
bei Schritt 107 wird durch Bestimmen ausgeführt, ob der Druck P in dem
Ausgleichsbehälter 8, der
durch den Drucksensor 12 erfasst wird, im Wesentlichen
gleich dem Solleinlassleitungsdruck Pt ist. Insbesondere wird bestimmt,
ob eine Abweichung zwischen dem Solleinlassleitungsdruck Pt und
dem Druck P in dem Ausgleichsbehälter 8,
der durch den Drucksensor 12 erfasst wird, geringer als
ein festgelegter Wert ist. Wenn die Bestimmung positiv ist, ist die
Korrektur der Stellwerte a, b unnötig und der Prozess endet unmittelbar.
Umgekehrt, wenn die vorstehend genannte Abweichung größer als
oder gleich dem festgelegten Wert ist und daher bestimmt ist, dass
der Istdruck P in dem Ausgleichsbehälter 8 offensichtlich
nicht gleich dem Solleinlassleitungsdruck Pt ist, schreitet der
Prozess zu Schritt 108 fort.
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Bei Schritt 108 wird der Öffnungsgrad
des Drosselventils 11 eingestellt, so dass der Druck P
in dem Ausgleichsbehälter 8 gleich
dem Solleinlassleitungsdruck Pt wird, das heißt, dass die Abweichung zwischen
dem Druck P und dem Solleinlassleitungsdruck Pt geringer als der
eingestellte Wert wird. Der Stellwert b' wird für die Drosselventilantriebsvorrichtung
zum Zeitpunkt des Abschlusses der Einstellung bestimmt. Danach wird
bei Schritt 109 der Stellwert b' durch
den Anfangsstellwert b geteilt, um den ersten Korrekturfaktor k1
zu bestimmen.
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Wenn die Solleinlassluftmenge Qt
in dem Zylinder nach dieser Korrektur des Öffnungsgrades des Drosselventils 11 zugeführt werden
sollte, wird sich herausstellen, dass nur der Stellwert für die Antriebsvorrichtung
des Drosselventils 11 abgewichen ist. Daher wird bei Schritt
110 bestimmt, ob die Einlassluftmenge Q, die durch den Luftdurchflussmesser
erfasst wird, im Wesentlichen gleich der Solleinlassluftmenge Qt
ist. Insbesondere wird bestimmt, ob eine Abweichung zwischen der
Einlassluftmenge Q, die durch den Luftdurchflussmesser erfasst wird,
und der Solleinlassluftmenge Qt geringer als ein festgelegter Wert
ist. Wenn die Bestimmung positiv ist, wird nur der erste Korrekturfaktor
k1 korrigiert (Schritt 109) und dann endet der Prozess.
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Umgekehrt, wenn die Bestimmung bei Schritt
110 negativ ist, stellt sich heraus, dass die Sollventilöffnungsdauer
At des Einlassventils 3 nicht exakt erreicht worden ist.
Daher wird bei Schritt 111 die Ventilöffnungsdauer des Einlassventils 3 geändert und
so eingestellt, dass die Isteinlassluftmenge Q gleich der Solleinlassluftmenge
Qt wird, das heißt, dass
die Abweichung zwischen der Einlassluftmenge Q und der Solleinlassluftmenge
Qt geringer als der festgelegte Wert wird. Der Stellwert a' für den elektronischen
Antrieb 3a zum Zeitpunkt der Vervollständigung der Einstellung wird
bestimmt. Danach wird bei Schritt 112 dieser Stellwert a' durch den Anfangsstellwert
a geteilt, um den zweiten Korrekturfaktor k2 zu bestimmen.
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Danach wird bei Schritt 113 bestimmt,
ob mindestens einer von dem ersten Korrekturfaktor k1 und dem zweiten
Korrekturfaktor k2 innerhalb eines Schwellwertbereichs ist (α bis β). Wenn die
Bestimmung positiv ist, endet der Prozess unmittelbar.
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Umgekehrt, wenn die Bestimmung bei Schritt
113 negativ ist, wird berücksichtigt,
dass mindestens einer von dem elektronischen Antrieb 3a (das
heißt
eine variable Ventilbetätigungsvorrichtung des
Einlassventils 3), des Einlassventils 3 selber,
der Antriebsvorrichtung für
das Drosselventil 11 und dem Drosselventil 11 selber
eine Abnormalität
aufweist und repariert werden muss. Dann wird bei Schritt 114 das
Vorhandensein einer Abnormalität
bestimmt und einem Fahrer oder dergleichen über eine Lampe oder dergleichen
angezeigt.
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Entsprechend dem Ablaufdiagramm wird
in dem Fall, in dem der Solleinlassleitungsdruck Pt durch Abweichung
von nur dem Stellwert für
den elektronischen Antrieb 3a erreicht worden ist, der Öffnungsgrad
des Drosselventils 11 ebenso geändert, obwohl der Sollöffnungsgrad
Bt erreicht worden ist. Sogar wenn der erste Korrekturfaktor k1
für den
Stellwert b für
das Drosselventil 11 berechnet wird, wird jedoch der Anfangsstellwert
b für das
Drosselventil 11 nicht unnötigerweise korrigiert, da die
Korrektur des Stellwerts b auf der Basis von nicht nur dem ersten
Korrekturfaktor k1 sondern auch auf der Basis des Korrekturfaktors
k2 für
den Stellwert a für
das Einlassventil 3 ausgeführt wird.
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Zum Beispiel wird, wenn die Istventilöffnungsdauer
des Einlassventils 3 kürzer
als die Sollventilöffnungsdauer
At und der Isteinlassleitungsdruck P höher als der Solleinlassleitungsdruck
Pt ist, der Öffnungsgrad
des Drosselventils durch den ersten Korrekturfaktor k1 auf kleiner
als „1" auf ein Maß korrigiert,
das kleiner ist, als der Sollöffnungsgrad
Bt. In diesem Fall wird jedoch, da die Isteinlassluftmenge Q geringer
als die Solleinlassluftmenge Qt ist, die Ventilöffnungsdauer des Einlassventils 3 auf
eine erhöhte
Dauer korrigiert und somit wird der zweite Korrekturfaktor k2 größer als „1". Daher wird, wenn
der Stellwert b für
das Drosselventil 11 durch MultiplikAtion mit dem ersten
Korrekturfaktor k1 und dem zweiten Korrekturfaktor k2 korrigiert
wird, eine unnötige Korrektur
nicht auftritt.
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Es wird angemerkt, dass, wenn der
zweite Korrekturfaktor k2 anfangs berechnet wird, der zweite Korrekturfaktor
k2 einen Wert hat, der die Ventilöffnungsdauer des Einlassventils 3 ändert, so
dass die Solleinlassluftmenge Qt erreicht wird, während der Sollöffnungsgrad
Bt des Drosselventils 11 nicht erreicht worden ist, und
somit keinen angemessenen Wert hat. Wenn die Berechnung des ersten
Korrekturfaktors k1 und des zweiten Korrekturfaktors k2 jedoch wiederholt
ausgeführt
wird, während
der spezifische stationäre
Zustand bleibt, nähern
sich der erste Korrekturfaktor k1 und der zweite Korrekturfaktor k2
fortschreitend den geeigneten Werten.
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Wenn zum Beispiel in dem vorstehend
beschriebenen Fall der Prozess, der durch das Ablaufdiagramm von 3 und 4 dargestellt ist, wiederholt wird, wird
die Bestimmung bei Schritt 107 negativ, da der Istöffnungsgrad
des Drosselventils 11 geringer als der Sollöffnungsgrad
Bt geworden ist, und daher der Isteinlassleitungsdruck P geringer
als der Solleinlassleitungsdruck Pt ist. Daher wird, um den Öffnungsgrad
des Drosselventils 11 zu erhöhen, der erste Korrekturfaktor
k1, der in dem vorhergehenden Zyklus der Routine kleiner als „1" gemacht ist, zu „1" hin erhöht. Daher
wird die Isteinlassluftmenge Q größer als die Solleinlassluftmenge
Qt, so dass die Bestimmung bei Schritt 110 negativ ist. Des Weiteren
wird der zweite Korrekturfaktor k2, der in dem vorhergehenden Zyklus
größer als „1" festgelegt worden
ist, zu „1" hin verringert,
so dass die Ventilöffnungsdauer des
Einlassventils 3 gekürzt
wird. Da dieser Prozess zyklisch ausgeführt wird, werden der erste
Korrekturfaktor k1 und der zweite Korrekturfaktor k2 angemessene
Werte annehmen. Während
diesem Prozess wird die Solleinlassluftmenge Qt immer erreicht.
Daher wird ein unbeabsichtigter Betriebszustand nicht verwirklicht.
Daher ist es notwendig, um den ersten Korrekturfaktor k1 und den
zweiten Korrekturfaktor k2 bei geeigneten Werten festzulegen, dass
der spezifische stationäre
Zustand für
einige Zeit fortfährt.
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Daher wird gemäß dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel,
jedes Mal, wenn der Motor in dem spezifischen stationären Zustand betrieben
wird, der erste Korrekturfaktor k1 und der zweite Korrekturfaktor
k2 auf den neuesten Stand gebracht. Diese Korrekturfaktoren werden
auch während
anderen Motorbetriebszuständen
als dem spezifischen stationären
Zustand verwendet, wie bei Schritten 101 bis 105 gekennzeichnet
ist, so dass während
verschiedener Betriebszustände
der Solleinlassleitungsdruck erreicht werden kann und daher eine
gewünschte
Einlassluftmenge in den Zylinder zugeführt werden kann. Praktisch
werden der erste Korrekturfaktor k1 und der zweite Korrekturfaktor
k2 nicht sehr häufig
geändert.
Daher kann das Berechnungsintervall erhöht werden, so dass zum Beispiel
der erste Korrekturfaktor k1 und der zweite Korrekturfaktor k2 während dem
spezifischen stationären
Zustand nur einmal, bevor der Motor gestoppt wird, berechnet werden.
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Obwohl in dem Ausführungsbeispiel
der elektronische Antrieb 3a als ein Vorrichtung für das variable
Ventilbetätigungssystem
für das
Einlassventil 3 eingesetzt wird, kann der elektronische
Antrieb 3a durch eine hydraulischen Antrieb ersetzt werden. Mit
derartigen Antrieben ist es nicht leicht, die Hubhöhe des Einlassventils 3 zu ändern. Um
die Ventilöffnungsdauer
des Einlassventils 3 zu verringern und die Hubhöhe des Einlassventils 3 leicht
für Steuerung der Einlassluftmenge
in dem Fall zu ändern,
ist es angemessen, ein variables Ventilbetätigungssystem einzusetzen,
in dem ein Nocken, der im Bezug auf eine Achse der Nockenwelle eine
geneigte Fläche hat,
vorgesehen ist, und die Position des Kontakts des Nocken mit dem
Einlassventil durch Bewegen der Nockenwelle in die Richtung der
Achse geändert wird.
Es ist ferner möglich,
nur die Hubhöhe
des Einlassventils 3 zu ändern, um die Einlassluftmenge
zu steuern.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird, wenn der Solleinlassleitungsdruck nicht erreicht wird, der Öffnungsgrad
des Drosselventils 11 geändert. Des Weiteren wird, wenn die
Solleinlassluftmenge nicht erreicht wird, die Ventilöffnungsdauer
des Einlassventils 3 geändert.
Diese Vorgänge
werden jedoch wie nachstehend geschaltet. Das heißt, wenn
der Solleinlassleitungsdruck nicht erreicht wird, wird die Ventilöffnungsdauer
des Einlassventils 3 erreicht, und wenn die Solleinlassluftmenge
nicht erreicht wird, wird der Öffnungsgrad des
Drosselventils 11 geändert.
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Des Weiteren wird gemäß dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel,
wenn mindestens einer von dem ersten Korrekturfaktor k1 und dem
zweiten Korrekturfaktor k2 außerhalb
des gemeinsamen Schwellwertbereichs (α bis β) ist, bestimmt, dass eine Abnormalität vorliegt.
Es ist jedoch möglich,
verschiedene Schwellwertbereiche für die zwei Korrekturfaktoren
festzulegen. Des Weiteren wird, wenn der Solleinlassleitungsdruck
nicht erreicht wird, der Öffnungsgrad
des Drosselventils oder die Ventilöffnungsdauer des Einlassventils
geändert.
In diesem Fall kann der Öffnungsgrad
des Drosselventils oder die Ventilöffnungsdauer des Einlassventils mit
einem Schutz korrigiert werden, so dass der Korrekturfaktor, der
in diesem Fall berechnet ist, nicht außerhalb eines Schwellwertbereichs
kommt, der schmäler
als der Schwellwertbereich ist, der für die Bestimmung hinsichtlich
der Abnormalität
verwendet wird.
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In einem Steuerverfahren für einen
Verbrennungsmotor, der ein variables Ventilbetätigungssystem gemäß dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel
der Erfindung hat, wird, wenn während einem
spezifischen stationären
Zustand der Isteinlassleitungsdruck von einem Solleinlassleitungsdruck
verschieden ist, der während
dem spezifischen stationären
Betriebszustand festgelegt ist, ein erster Korrekturbetrag für einem
von einem Drosselventilstellwert und einem variablen Ventilstellwert
durch Ändern
des einen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
berechnet, so dass der Isteinlassleitungsdruck gleich dem Solleinlassleitungsdruck
wird. Wenn zu dieser Zeit die Isteinlassluftmenge noch immer von
einer Solleinlassluftmenge verschieden ist, die während dem
spezifischen stationären
Betriebszustand festgelegt ist, wird ein zweiter Korrekturbetrag
für einen
anderen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
durch Ändern
des anderen von dem Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert
berechnet, so dass die Isteinlassluftmenge gleich der Solleinlassluftmenge
wird. Der zweite Korrekturbetrag wird verwendet, um einen von dem
Drosselventilstellwert und dem variablen Ventilstellwert weiter
zu korrigieren, der durch den ersten Korrekturbetrag korrigiert
ist. Daher werden durch die Korrektur durch den ersten Korrekturbetrag
und den zweiten Korrekturbetrag der Öffnungsgrad des Drosselventils
und mindestens einer von der Ventilöffnungsdauer des Einlassventils
und der Hubhöhe
des Einlassventils auf ihre jeweiligen Sollwerte gesteuert, so dass
die Solleinlassluftmenge erreicht wird. Somit ist es möglich, die
Einlassluftmenge genau zu steuern.
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Wenn während einem spezifischen stationären Betriebszustand
eines Motors der Isteinlassleitungsdruck von einem Solleinlassleitungsdruck
verschieden ist, der während
dem spezifischen stationären
Betriebszustand festgelegt ist, wird ein erster Korrekturbetrag
für den
Drosselventilstellwert durch Bewirken berechnet, dass der Isteinlassleitungsdruck gleich
dem Solleinlassleitungsdruck wird. Wenn zu dieser Zeit die Isteinlassluftmenge
immer noch von einer Solleinlassluftmenge verschieden ist, die während dem
spezifischen stationären
Betriebszustand festgelegt ist, wird ein zweiter Korrekturbetrag
für den
variablen Ventilstellwert durch Bewirken berechnet, dass die Isteinlassluftmenge
gleich der Solleinlassluftmenge wird. Der zweite Korrekturbetrag
wird verwendet, um den Drosselventilstellwert weiter zu korrigieren,
der durch den ersten Korrekturbetrag korrigiert ist.