DE10352760A1

DE10352760A1 - Variable Ventilsteuervorrichtung und Verfahren bei einem Motor mit Innenverbrennung

Info

Publication number: DE10352760A1
Application number: DE10352760A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Atsugi Machida
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2003-11-12
Publication date: 2004-06-03
Also published as: JP2004176714A; US20060037571A1; US20040094109A1; US7021259B2; US6973901B2

Abstract

Bei einem Motor mit Innenverbrennung, welcher ausgestattet ist mit einer variablen Ventilvorrichtung, die eine Öffnungs-/Schließcharakteristik eines Einlassventils ändert, wird eine Zielöffnungs-/Schließcharakteristik des Einlassventils bestimmt, und gleichzeitig wird eine Steuergeschwindigkeit dahingehend bestimmt, wann das Einlassventil derart gesteuert wird, dass es die Zielöffnungs-/Schließcharakteristik aufweist, so dass die variable Ventilvorrichtung gemäß der Zielöffnungs-/Schließcharakteristik und der Steuergeschwindigkeit gesteuert wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine variable Ventilsteuervorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Öffnungs-/Schließ-Charakteristik eines Einlassventils bei einem Motor mit Innenverbrennung.
Stand der Technik
Bis jetzt ist eine Technik bekannt, bei welcher eine variable Ventilsteuervorrichtung vorgesehen ist, welche gestaltet ist zum aufeinanderfolgenden Ändern eines Ventilhubbetrags eines Einlassventils, und eine sogenannte drosselklappenfreie Steuerung wird ausgeführt zum Steuern einer Einlassluftmenge, um ein optimales Motordrehmoment entsprechend Betriebszuständen zu erhalten (japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2001-182563).
In dem Fall, in welchem die Einlassluftmengensteuerung ausgeführt wird durch Ändern des Hubbetrags des Einlassventils wie oben beschrieben, ist es, anders als bei der Einlassluftmengensteuerung durch ein Drosselklappenventil, aufgrund der Tatsache, dass kein Einfluss einer Verzögerung bei einer Einlassluftfüllung infolge einer Kollektorkapazität existiert, möglich, ein sehr schnelles Motordrehmoment-Ansprechverhalten auf eine Betätigung eines Gaspedals durch einen Fahrer zu erhalten.
Jedoch erfolgt, wenn das Ansprechverhalten auf die Betätigung eines Gaspedals zu schnell ist, ein Verhalten des Motors in Reaktion selbst auf eine kleine Betätigung eines Gaspedals. Daher ist es bei einem plötzlichen Starten/Beschleunigen oder wenn ein Fahrer, welcher beim Fahren unerfahren ist, das Gaspedal betätigt, aufgrund der Tatsache, dass die Motorleistung sich unmittelbar in Reaktion auf die Betätigung eines Gaspedals ändert, nicht möglich, ein gutes Fahrverhalten zu erhalten, welches die Anforderung eines Fahrers bewältigen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht in Anbetracht des oben beschriebenen Problems, und ihre Aufgabe ist ein Ermöglichen eines Erhaltens eines guten Fahrverhaltens bei einer Einlassluftmengensteuerung durch ein Einlassventil.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist die vorliegende Erfindung gestaltet zum Ändern einer Steuergeschwindigkeit eines Einlassventils gemäß Motorbetriebszuständen.
Die anderen Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1. ist eine Darstellung einer Systemstruktur eines Motors mit Innenverbrennung.
2 ist eine Querschnittsansicht einer variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung (A-A Querschnitt von 3).
3 ist eine Seitenansicht der variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung.
4 ist eine Draufsicht der variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Excenternockens zur Verwendung bei der variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung
6 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Betrieb der variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung bei einem niedrigen Hubzustand darstellt (B-B Querschnittsansicht von 3).
7 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Betrieb der variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung bei einem hohen Hubzustand darstellt (B-B Querschnittsansicht von 3).
8 ist ein Ventilhub-Kennliniendiagramm entsprechend einer Basisendseite und einer Nockenfläche eines Schwenknockens bei der variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung.
9 ist ein Kenndiagramm von Ventilzeiten und einem Ventilhub der variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer Drehantriebsvorrichtung einer Steuerwelle bei der variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung.
11 ist ein Blockdiagramm eines Einlasssteuerventils bei einem ersten Ausführungsbeispiel.
12 ist ein Graph von Ansprechkennlinien von Volumeneffizienzen bei einer Drosselklappensteuerung und einer Einlassventilsteuerung, wobei (A) die Ansprechkennlinie bei niedriger Drehzahl und (B) die Ansprechkennlinie bei hoher Drehzahl darstellt.
13 ist ein Blockdiagramm einer Einlassventilsteuerung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel.
14 ist ein Blockdiagramm einer Einlassventilsteuerung bei einem dritten Ausführungsbeispiel.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
1 ist ein Strukturdiagramm eines Motors mit Innenverbrennung für ein Fahrzeug bei dem Ausführungsbeispiel. In einem Einlasskanal 102 eines Motors mit Innenverbrennung 101 ist eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe 104 angeordnet zum Antreiben eines Drosselklappenventils 103b zum Öffnen und Schließen durch einen Drosselklappenmotor 103a. Luft wird gesaugt in eine Verbrennungskammer 106 über eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe 104 und ein Einlassventil 105.
Verbranntes Abgas wird ausgelassen aus einer Verbrennungskammer 106 über ein Auslassventil 107, gereinigt durch einen vorderen Katalysator 108 und einen hinteren Katalysator 109 und anschließend in die Atmosphäre abgegeben.
Das Auslassventil 107 wird angetrieben zum Öffnen und Schließen während eines Beibehaltens eines Ventilhubbetrags und eines Ventilbetätigungswinkels davon durch einen Nocken 111, welcher in Axialrichtung getragen wird durch eine auslassseitige Nockenwelle 110. Hingegen werden ein Ventilhubbetrag und ein Ventilbetätigungswinkel eines Einlassventils 105 nacheinander geändert durch eine variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung 112. Es sei darauf hingewiesen, dass der Ventilhubbetrag und der Ventilbetätigungswinkel gleichzeitig geändert werden, so dass, wenn eine Charakteristik des Ventilhubbetrags oder des Ventilbetätigungswinkels bestimmt ist, eine Charakteristik des jeweils anderen ebenfalls bestimmt ist.
Eine Steuereinheit 114 mit einem Mikrocomputer steuert die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 104 und die variable Ventilereignis- und Hubvorrichtung 112 gemäß einer Gaspedalöffnung, erfasst durch einen Gaspedalsensor APS 116, so dass eine Zieleinlassluftmenge entsprechend einer Gaspedalöffnung ACC erhalten werden kann durch ein Öffnen eines Drosselklappenventils 103b und eine Öffnungs-/Schließ-Charakteristik eines Einlassventils 105.
Die Steuereinheit 114 empfängt verschiedene Erfassungssignale von einem Luftdurchflussmesser 115, welcher eine Einlassluftmenge eines Motors 101 erfasst, einem Kurbelwinkelsensor 117, welcher ein Drehsignal von einer Kurbelwelle abnimmt, einem Drosselklappensensor 118, welcher ein Öffnungs-TVO eines Drosselklappenventils 103b erfasst, einem Wassertemperatursensor 119, welcher eine Kühlwassertemperatur Tw eines Motors 101 erfasst, und Ähnlichem, zusätzlich zu einem Gaspedalsensor APS 116.
Ferner ist ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil 131 angeordnet auf einem Einlasskanal 130 auf der Stromaufwärtsseite eines Einlassventils 105 jedes Zylinders. Ein Kraftstoffeinspritzventil 131 spritzt einen auf einen vorbestimmten Druck eingestellten Kraftstoff zu einem Einlassventil 105 ein, wenn dieses zum Öffnen angetrieben wird durch ein Einspritzimpulssignal von der Steuereinheit 114.
2 bis 4 zeigen die Struktur der variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung 112 in Einzelheiten.
Die variablen Ventilereignis- und Hubvorrichtung, dargestellt in 2 bis 4, umfasst ein Paar von Einlassventilen 105, 105, eine hohle Nockenwelle (Antriebswelle) 13, welche drehbar gelagert ist durch ein Nockenlager 14 eines Zylinderkopfs 11, zwei Excenternocken (Antriebsnocken) 15, 15, welche in Axialrichtung getragen werden durch eine Nockenwelle 13, eine Steuerwelle 16, welche drehbar gelagert ist durch ein Nockenlager 14 und angeordnet ist an einer oberen Position einer Nockenwelle 13, ein Paar von Kipphebeln 18, 18, welche schwenkbar getragen werden durch eine Steuerwelle 16 durch bzw. bis Steuernocken 17, und ein Paar von Schwenknocken 20, 20, welche unabhängig voneinander sind und jeweils angeordnet sind an oberen Endabschnitten von Einlassventilen 105, 105 durch bzw. bis Ventilstößel 19, 19.
Excenternocken 15, 15 sind jeweils verbunden mit Kipphebeln 18, 18 durch Verbindungsschenkel 25, 25. Kipphebel 18, 18 sind mit Schwenknocken 20, 20 durch Verbindungselemente 26, 26.
Kipphebel 18, 18, Verbindungsschenkel 25, 25 und Verbindungselemente 26, 26 bilden eine Übertragungsvorrichtung.
Jeder Excenternocken 15, wie dargestellt in 5, ist ausgebildet in einer im wesentlichen ringartigen Form und umfasst einen Nockenkörper 15a von kleinem Durchmesser, einen Flanschabschnitt 15b, welcher einstückig ausgebildet ist auf einer Außenfläche eines Nockenkörpers 15a. Ein Kurbelwelleneinsetzloch 15c ist ausgebildet durch das Innere eines Excenternocken 15 in einer Axialrichtung, und ferner ist eine Mittelachse X eines Nockenkörpers 15a vorgespannt bzw. versetzt bezüglich einer Mittelachse Y einer Nockenwelle 13 um einen vorbestimmten Betrag.
Excenternocken 15, 15 sind jeweils an die Nockenwelle 13 gedrückt und daran befestigt über Nockenwelleneinsetzlöcher 15c an Außenseiten von Ventilstößeln 19, 19, so dass eine Störung mit den Ventilstößeln 19, 19 nicht erfolgt. Ferner sind Außenumfangsflächen 15d, 15d eines Nockenkörpers 15a ausgebildet in dem selben Nockenprofil.
Jeder Kipphebel 18, wie dargestellt in 4, ist gebogen und ausgebildet in einer im wesentlichen kurbelartigen Form, und ein Mittenbasisabschnitt 18a davon ist drehbar gelagert durch einen Steuernocken 17.
Ein Stiftloch 18d ist ausgebildet durch einen Endabschnitt 18b, welcher ausgebildet ist zum Vorstehen aus einem äußeren Endabschnitt eines Basisabschnitts 18a. Ein Stift 21, welcher zu verbinden ist mit einem Spitzenabschnitt eines Verbindungsschenkels 25, ist in das Stiftloch 18d gedrückt bzw. gepresst. Ein Stiftloch 18e ist ausgebildet durch den anderen Endabschnitt 18c, welcher ausgebildet zum Vorstehen aus einem inneren Endabschnitt eines Basisabschnitts 18a. Ein Stift 28, welcher zu verbinden ist mit einem Endabschnitt 26a (unten beschrieben) jedes Verbindungselements 26, ist in das Stiftloch 18e gedrückt bzw. gepresst.
Ein Steuernocken 17 ist ausgebildet in einer zylindrischen Form und befestigt an einem Umfang einer Steuerwelle 1b. Wie dargestellt in 2, ist eine Position einer Mittelachse P1 eines Steuernocken 17 vorgespannt bzw. versetzt gegenüber einer Position einer Mittelachse P2 einer Steuerwelle 16 m α.
Ein Schwenknocken 20 ist ausgebildet in einer im wesentlichen seitlichen U-Form, wie dargestellt in 2, 6 und 7, und ein Tragloch 22a ist ausgebildet durch einen im wesentlichen ringförmigen Basisendabschnitt 22. Eine Nockenwelle 13 ist eingesetzt in ein Tragloch 22a, so dass sie drehbar gelagert ist. Ferner ist ein Stiftloch 23a ausgebildet durch einen Endabschnitt 23, angeordnet an dem anderen Endabschnitt 18c eines Kipphebels 18.
Eine Basiskreisfläche 24a einer Seite eines Basisendabschnitts 22 und eine Nockenfläche 24b, welche sich in einer Bogenform erstreckt von einer Basiskreisfläche 24a zu einer Kante eines Endabschnitts 23, sind ausgebildet auf einer unteren Fläche eines Schwenknockens 20. Eine Basiskreisfläche 24a und eine Nockenfläche 24b sind in Kontakt mit einer vorbestimmten Position einer oberen Fläche eines jeden Ventilstößels 19 entsprechend einer Schwenkposition eines Schwenknockens 20.
Das heißt, gemäß einer in 8 dargestellten Ventilhubkennlinie ist, wie dargestellt in 2, ein vorbestimmter Winkelbereich θ1 einer Basiskreisfläche 24a ein Basiskreisintervall, und ein Bereich von einem Basiskreisintervall θ1 einer Nockenfläche 24b zu einem vorbestimmten Winkelbereich θ2 ist ein sogenanntes Rampenintervall, und ein Bereich von einem Rampenintervall 82 einer Nockenfläche 24b einem vorbestimmten Winkelbereich θ3 ist ein Hubintervall.
Ein Verbindungsschenkel 25 umfasst einen ringförmigen Basisabschnitt 25a und ein Vorsprungsende 25b, welches vorstehend ausgebildet auf einer vorbestimmten Position einer Außenfläche eines Basisabschnitts 25a. Ein Passloch 25c, welches in Dreheingriff gebracht werden kann mit der Außenfläche eines Nockenkörpers 15a eines Excenternockens 15, ist ausgebildet auf einer Mittenposition eines Basisabschnitts 25a. Ferner ist ein Stiftloch 25d, in welches ein Stift 21 drehbar eingesetzt ist, ausgebildet durch ein Vorsprungsende 25b.
Ein Verbindungselement 26 ist ausgebildet in einer linearen Form von vorbestimmter Länge, und Stifteinsetzlöcher 26c, 26d, sind ausgebildet durch beide kreisartigen Endabschnitte 26a, 26b. Endabschnitte von Stiften 28, 29, welche in ein Stiftloch 18d des anderen Endabschnitts 18c eines Kipphebels 18 bzw. ein Stiftloch 23a eines Endabschnitts 23 eines Schwenknockens 20 gedrückt bzw. gepresst sind, sind drehbar eingesetzt in Stifteinsetzlöcher 26c, 26d.
Sicherungsringe 30, 31, 32, welche eine Axialverschiebung eines Verbindungsschenkels 25 und eines Verbindungselements 26 begrenzen, sind angeordnet auf jeweiligen Endabschnitten von Stiften 21, 28, 29.
Bei einem derartigen Aufbau wird, in Abhängigkeit von einer Positionsbeziehung zwischen der Mittelachse P2 einer Steuerwelle 16 und der Mittelachse P1 eines Steuernockens 17, wie dargestellt in 6 und 7, der Ventilhubbetrag geändert, und durch Antreiben einer Steuerwelle 16 zur Drehung wird die Position der Mittelachse P2 einer Steuerwelle 16 relativ zur Mittelachse P2 eines Steuernockens 17 geändert.
Eine Steuerwelle 16 wird angetrieben zur Drehung innerhalb eines vorbestimmten Drehwinkelbereichs durch einen DC-Servomotor (Aktuator) 121, wie dargestellt in 10. Durch Ändern eines, Betätigungswinkels einer Steuerwelle 16 durch einen DC-Servomotor 121 werden der Ventilhubbetrag und der Ventilbetätigungswinkel eines Einlassventils 105 nacheinander geändert (siehe 9).
^In 10 ist ein DC-Servomotor 121 derart angeordnet, dass die Drehwelle davon parallel zur einer Steuerwelle 16 ist, und ein Kegelrad 122 ist in Axialrichtung getragen durch den Spitzenabschnitt der Drehwelle.
Hingegen sind ein Paar von Stützen 123a, 123b befestigt am Spitzenende einer Steuerwelle 16. Eine Mutter 124 ist schwenkbar gelagert um eine Achse parallel zu einer Steuerwelle 16, welche die Spitzenabschnitte des Paars von Stützen 123a, 123b verbindet.
Ein Kegelrad 126, welches in Eingriff ist mit einem Kegelrad 122, ist in Axialrichtung gelagert an dem Spitzenende einer Gewindestange 125, welche in Eingriff ist mit einer Mutter 124. Eine Gewindestange 125 wird gedreht durch die Drehung eines DC-Servomotors 121, und die Position einer Mutter 124, welche in Eingriff ist mit einer Gewindestange 125, wird in einer Axialrichtung einer Gewindestange 125 verschoben, so dass eine Steuerwelle 16 gedreht wird.
Hier wird der Ventilhubbetrag verringert, wenn sich die Position einer Mutter 124 einem Kegelrad 126 annähert, während der Ventilhubbetrag vergrößert wird, wenn die Position einer Mutter 124 sich entfernt von einem Kegelrad 126.
Ferner ist ein Betätigungswinkelsensor 127 eines Potentiometertyps, welcher den Betätigungswinkel einer Steuerwelle 16 erfasst, angeordnet auf dem Spitzenende einer Steuerwelle 16, wie dargestellt in 10. Eine Steuereinheit 114 regelt einen DC-Servomotor 121, so dass ein tatsächlicher Betätigungswinkel, erfasst durch einen Betätigungswinkelsensor 127, übereinstimmt mit einem Zielbetätigungswinkel. Dabei erfasst, wie oben erwähnt, aufgrund der Tatsache, dass der Ventilhubbetrag und der Ventilbetätigungswinkel gleichzeitig geändert werden können, ein Betätigungswinkelsensor 127 den Ventilbetätigungswinkel und gleichzeitig den Ventilhubbetrag.
Die Einlassluftmenge wird gesteuert durch Ändern der Ventilbetätigungscharakteristik eines Einlassventils 105 durch eine derartige variable Ventilereignis- und Hubvorrichtung wie oben beschrieben. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Steuergeschwindigkeit eines Einlassventils 105 derart geändert, dass ein gewünschtes Motorleistungsdrehmoment-Ansprechverhalten gemäß Motorbetriebszuständen erhalten werden kann.
Nachfolgend wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Einlassluftmengensteuerung, auszuführen durch eine Steuereinheit 114, während eines Änderns der Steuergeschwindigkeit eines Einsatzventils 105 gemäß den Motorbetriebszuständen in Übereinstimmung mit einem Blockdiagramm in 11 beschrieben.
In Block 1 (bezeichnet als B1 in der Zeichnung; dies gilt für alle Blöcke) wird ein Zielbetätigungswinkel TGVELO eines Einlassventils 105 entsprechend einem Zieldrehmoment eingestellt auf der Grundlage der Gaspedalöffnung ACC, erfasst durch einen Gaspedalsensor 116, und einer Motordrehzahl Ne, erfasst durch einen Kurbelwellensensor 117.
In Block 2 wird ein Wichtungsfaktor KAJU für den neuesten Zielbetätigungswinkel TGVELO (entsprechend dem vorhandenen Betriebszustand) eingestellt in einer gewichteten Mittelwertberechnung (welche unten beschrieben wird) zur Bestimmung der Steuergeschwindigkeit auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne. Dabei wird der Wichtungsfaktor KAJU auf 1 eingestellt in einem hohen Geschwindigkeitsbereich, wie dargestellt in der Figur, jedoch wird er kleiner mit kleiner werdender Motordrehzahl.
In Block 3 wird der Wichtungsfaktor KAJU multipliziert mit dem Zielbetätigungswinkel TGVELO.
Hingegen wird in Block 5 der Wichtungsfaktor KAJU subtrahiert von der Konstante 1, ausgegeben von Block 4, und der Wichtungsfaktor (= 1-KAJU) für einen vorhergehenden Wert TGVELz eines Zielbetätigungswinkels wird berechnet.
In Block 6 wird der vorhergehende Wert TGVELz eines Zielbetätigungswinkels berechnet und in Block 7 wird der Wichtungsfaktor (= 1-KAJU) multipliziert mit dem vorhergehenden Wert TGVELz.
In Block 8 werden der in Block 3 berechnete Wert und der in Block 7 berechnete Wert addiert. Das heißt, der durch Multiplizieren des Wichtungsfaktors KAJU mit dem neuesten Zielbetätigungswinkel TGVELO erhaltene Wert und der durch Multiplizieren des Wichtungsfaktors (= 1-KAJU) mit dem vorhergehenden Wert TGVELz erhaltene Wert werden addiert, um einen gewichteten Mittelwert zu erhalten als ein Endzielbetätigungswinkel TGVEL (siehe nachfolgende Gleichung). TGVEL = TGVELO × KAJU × TGVELz × (1-KAJU)
In Block 9 wird eine gesteuerte variable VELDUTY eingestellt durch eine PID-Regelung auf der Grundlage des Zielbetätigungswinkels TGVEL und eines tatsächlichen Betätigungswinkels VELCOM, erfasst durch einen Betätigungswinkelsensor 127, welcher auszugeben ist zu einem DC-Servomotor 121.
Gemäß dem obigen Aufbau wird im hohen Drehzahlbereich aufgrund der Tatsache, dass der Wichtungsfaktor für den neuesten Zielbetätigungswinkel TVELO = KAJU = 1 ist und der Wichtungsfaktor für den vorhergehenden Wert TGVELz gleich (1-KAJU) = 0 ist, die gewichtete Mittelwertberechnung im wesentlichen nicht ausgeführt, und folglich wird der neueste Zielbetätigungswinkel TGVELO unverändert ausgegeben als der Endzielbetätigungswinkel TGVEL. Hingegen wird aufgrund der Tatsache, dass der Wichtungsfaktor KAJU kleiner wird und der Wichtungsfaktor (1-KAJU) größer mit abnehmender Motordrehzahl, die Ausgabe des Zielbetätigungswinkels TGVEL stark verzögert bezüglich der Ausgabe des neuesten Zielbetätigungswinkels TGVELO.
12 zeigt Ansprechcharakteristiken von Volumeneffizienzen bei der Drosselklappensteuerung und der Einlassventilsteuerung bei hoher Drehzahl ((A) in der Figur) und bei niedriger Drehzahl ((B) in der Figur). Wie aus der Figur ersichtlich, ist aufgrund der Tatsache, dass das Ansaugen der Einlassluft der Menge für eine Kollektorkapazität in den Zylinder bei hoher Drehzahl schnell beendet ist, die Ansprechcharakteristik zum Konvergieren auf die Zielvolumeneffizienz bei der Drosselklappensteuerung gleich derjenigen bei der Einlassventilsteuerung. Jedoch wird aufgrund der Tatsache, dass Zeit erforderlich ist zum Ansaugen der Einlassluft der Menge für eine Kollektorkapazität in den Zylinder bei niedriger Drehzahl, die Ansprechcharakteristik bei der Drosselklappensteuerung stark verzögert bezüglich derjenigen bei der Einlassventilsteuerung. Anders ausgedrückt, das Ansprechverhalten bei der Einlassventilsteuerung ist zu schnell, wodurch die Fahrbarkeit verschlechtert wird.
Folglich wird, wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei niedriger Drehzahl die Ausgabe eines Zielbetätigungswinkels TGVEL stark verzögert, so dass die Ausgabe des tatsächlich gesteuerten Betätigungswinkels VELCOM stark verzögert wird. So kann die Ansprechcharakteristik, welche sich näher an derjenigen bei der Drosselklappensteuerung befindet, erhalten werden, um die Fahrbarkeit zu erreichen, welche eine Anforderung eines Fahrers bewältigt. Ferner kann, da die Betätigung eines Gaspedals erleichtert werden kann, die Fahrbarkeit während einer Fahrt selbst in diesem Punkt verbessert werden.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel in Übereinstimmung mit einem Blockdiagramm in 13 beschrieben.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Aufbau derart, dass die Ausgabe des Zielbetätigungswinkels verzögert wird, um die Steuergeschwindigkeit zu ändern. Jedoch wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Ausgabe der gesteuerten Variable direkt verzögert, um die Steuergeschwindigkeit zu ändern.
In Block 11 wird in derselben Weise von Block 1 in 11 der Zielbetätigungswinkel TGVEL eingestellt auf der Grundlage der Gaspedalöffnung und der Motordrehzahl. Dieser Zielbetätigungswinkel TGVEL wird unverändert eingegeben in Block 12 zum Einstellen der gesteuerten Variablen VELDUTY durch die PID-Regelung.
Hingegen wird in Block 13 eine Proportionalverstärkung P bei der PID-Regelung eingestellt auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne. Dabei wird die Proportionalverstärkung P derart eingestellt, dass sie kleiner wird mit abnehmender Motordrehzahl, wie dargestellt in der Figur.
Die auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne, wie oben beschrieben, variabel eingestellte Proportionalverstärkung P, eine konstante Integralverstärkung I und eine konstante Differentialverstärkung D, eingestellt in den Blöcken 14 bzw. 15, werden eingegeben in Block 12.
Anschließend wird in Block 12 die gesteuerte Variable VELDUTY eingestellt durch die PID-Regelung unter Verwendung der Proportionalverstärkung P, der Integralverstärkung I und der Differentialverstärkung D auf der Grundlage des Zielbetätigungswinkels TGVEL und des tatsächlichen Betätigungswinkels VELCOM, erfasst durch einen Betätigungswinkelsensor 127, um ausgegeben zu werden zu einem DC-Servomotor 121.
So wird die Ausgabe der gesteuerten Variablen VELDUTY derart eingestellt, dass sie stark verzögert wird durch die Proportionalverstärkung P, welche derart eingestellt ist, dass sie klein ist bei niedriger Drehzahl, um die Konvergenz auf den Zielbetätigungswinkel zu verzögern. Dementsprechend kann, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, aufgrund der Tatsache, dass die Ausgabe des tatsächlich gesteuerten Betätigungswinkels VELCOM stark verzögert wird, die Ansprechcharakteristik, welche sich näher an derjenigen bei der Drosselklappensteuerung befindet, erreicht werden, die Fahrbarkeit (Start- bzw. Beschleunigungs-/Verzögerungs-Fähigkeit), welche die Anforderung eines Fahrers bewältigen kann, kann verbessert werden, und ferner kann die Betätigung eines Gaspedals erleichtert werden, um die Fahrbarkeit während einer Fahrt zu verbessern.
Ferner ist bei den obigen Ausführungsbeispielen der Aufbau derart, dass die Steuergeschwindigkeit des Einlassventils geändert wird auf der Grundlage der Motordrehzahl, um dem Ansprechverhalten eines Motorleistungsdrehmoments zu entsprechen. Jedoch kann der Aufbau derart sein, dass die Steuergeschwindigkeit geändert wird unter direkter Verwendung des Erfassungswerts eines Motorleistungsdrehmoments.
Ferner kann, wie dargestellt in 14, der Aufbau derart sein, dass eine Zieleinlassluftmenge, welche äquivalent ist zu dem Zieldrehmoment, eingestellt wird auf der Grundlage der Gaspedalöffnung ACC und der Motordrehzahl Ne, und die Zieleinlassluftmenge derart korrigiert wird, dass eine Verzögerung erfolgt, so dass der Zielbetätigungswinkel berechnet wird auf der Grundlage der korrigierten Zieleinlassluftmenge. So kann die Hubbetragsteuerung eines Einlassventils fein ausgeführt werden.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-328593 und Nr. 2003-339720, eingereicht am 12. November 2002 bzw. am 30. September 2003, sind hierin durch Verweis enthalten.
Während lediglich ausgewählte Ausführungsbeispiele gewählt wurden zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung, ist es für Fachleute auf diesem Gebiet anhand der vorliegenden Offenbarung offensichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können ohne Abweichung von dem Umfang der Erfindung, der in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Ferner dient die obige Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele lediglich der Veranschaulichung und hat nicht den Zweck, die Erfindung, definiert in den beiliegenden Ansprüchen und ihren Äquivalenten, zu beschränken.

Claims

Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung, welche eine Öffnungs-/Schließcharakteristik eines Einlassventils ändert, umfassend: eine einlassseitige variable Ventilvorrichtung, welche die Öffnungs-/Schließcharakteristik des Einlassventils ändert; einen Betriebszustandsdetektor, welcher Betriebszustände des Motors mit Innenverbrennung erfasst; und eine Steuereinheit, welche ein Erfassungssignal empfängt von dem Betriebszustandsdetektor und ein Steuersignal ausgibt an die einlassseitige variable Ventilvorrichtung auf der Grundlage des Erfassungssignals, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuereinheit eine Zielöffnungs-/Schließcharakteristik des Einlassventils und eine Steuergeschwindigkeit dahingehend bestimmt, wann das Einlassventil derart gesteuert wird, dass es die Zielöffnungs-/Schließcharakteristik aufweist, auf der Grundlage der Betriebszustände des Motors mit Innenverbrennung, um die einlassseitige Ventilvorrichtung zu steuern.
Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die Steuergeschwindigkeit des Einlassventils verlangsamt in dem Motorbetriebszustand, in welchem ein Ansprechverhalten eines Motorleistungsdrehmoments auf eine Änderung der Öffnungs-/Schließcharakteristik des Einlassventils schnell ist, verglichen mit dem Motorbetriebszustand, in welchem das Ansprechverhalten eines Motorleistungsdrehmoments langsam ist.
Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 2, wobei der Motorbetriebszustand, in welchem das Ansprechverhalten eines Motorleistungsdrehmoments schnell ist, ein Zustand ist, in welchem eine Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl oder weniger ist.
Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit das Steuersignal korrigiert, welches auszugeben ist zu der einlassseitigen variablen Ventilvorrichtung, um die Steuergeschwindigkeit zu ändern.
Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die Zielbetätigungscharakteristik des Einlassventils korrigiert, um die Steuergeschwindigkeit zu ändern.
Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die Zielbetätigungscharakteristik des Einlassventils auf der Grundlage einer Zieleinlassluftmenge einstellt.
Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit die zu korrigierende Zieleinlassluftmenge korrigiert, um die Steuergeschwindigkeit auf der Grundlage der korrigierten Zieleinlassluftmenge zu ändern.
Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 1, wobei die einlassseitige variable Ventilvorrichtung eine variable Ventilereignis- und Hubvorrichtung umfasst, welche einen Ventilhubbetrag und einen Ventilbetätigungswinkel des Einlassventils ändert.
Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 8, wobei die variable Ventilereignis- und Hubvorrichtung umfasst: eine Antriebswelle, welche synchron mit einer Kurbelwelle dreht; einen an der Antriebswelle befestigten Antriebsnocken; einen Schwenknocken, welcher schwenkt, um das Einlassventil zum Öffnen und Schließen anzutreiben; eine Übertragungsvorrichtung, deren eines Ende verbunden ist mit der Antriebsnockenseite und deren anderes Ende verbunden ist mit der Schwenknockenseite; eine Steuerwelle mit einem Steuernocken zum Ändern der Position, der Übertragungsvorrichtung; und einen Aktuator, welcher die Steuerwelle dreht und nacheinander den Ventilhubbetrag zusammen mit dem Ventilbetätigungswinkel ändert durch ein Drehsteuern der Steuerwelle durch den Aktuator.
Variable Ventilsteuervorrichtung in einem Motor mit Innenverbrennung, welche eine Öffnungs-/Schließcharakteristik eines Einlassventils ändert, umfassend: eine einlassseitige variable Ventileinrichtung zum Ändern der Öffnungs-/Schließcharakteristik des Einlassventils; eine Betriebszustands-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Betriebszuständen des Motors mit Innenverbrennung; und eine Einlassventilsteuereinrichtung zum Steuern der einlassseitigen variablen Ventileinrichtung auf der Grundlage der Betriebszustände des Motors mit Innenverbrennung, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Einlassventilsteuereinrichtung eine Zielöffnungs-/Schließcharakteristik des Einlassventils und eine Steuergeschwindigkeit dahingehend bestimmt, wann das Einlassventil derart gesteuert wird, dass es die Zielöffnungs/Schließcharakteristik aufweist, auf der Grundlage der Betriebszustände des Motors mit Innenverbrennung, um die einlassseitige variable Ventileinrichtung zu steuern.
Variables Ventilsteuerverfahren bei einem Motor mit Innenverbrennung zum Steuern einer einlassseitigen variablen Ventilvorrichtung, welche eine Öffnungs-/Schließcharakteristik eines Einlassventils ändert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen von Betriebszuständen des Motors mit Innenverbrennung; Bestimmen einer Zielöffnungs-/Schließcharakteristik des Einlassventils auf der Grundlage der Betriebszustände des Motors mit Innenverbrennung; Bestimmen einer Steuergeschwindigkeit dahingehend, wann das Einlassventil derart gesteuert wird, dass es die Zielöffnungs-/Schließcharakteristik aufweist, auf der Grundlage der Betriebszustände des Motors mit Innenverbrennung; und Steuern der einlassseitigen variablen Ventilvorrichtung auf der Grundlage der Zielöffnungs-/Schließcharakteristik und der Steuergeschwindigkeit.
Variables Ventilsteuerverfahren bei einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 11, wobei der Schritt eines Bestimmens einer Steuergeschwindigkeit des Einlassventils die Steuergeschwindigkeit des Einlassventils verlangsamt in dem Motorbetriebszustand, in welchem ein Ansprechverhalten eines Motorleistungsdrehmoments auf eine Änderung der Öffnungs-/Schließcharakteristik des Einlassventils schnell ist, verglichen mit dem Motorbetriebszustand, in welchem das Ansprechverhalten des Motorleistungsdrehmoments langsam ist.
Variables Ventilsteuerverfahren bei einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 12, wobei der Motorbetriebszustand, in welchem das Ansprechverhalten eines Motorleistungsdrehmoments schnell ist, ein Zustand ist, in welchem eine Motordrehzahl eine vorbestimmte Drehzahl oder weniger ist.
Variables Ventilsteuerverfahren bei einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 11, wobei der Schritt eines Bestimmens einer Steuergeschwindigkeit des Einlassventils das zu der einlassseitigen variablen Ventilvorrichtung auszugebende Steuersignal korrigiert, um die Steuergeschwindigkeit zu ändern.
Variables Ventilsteuerverfahren bei einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 11, wobei der Schritt eines Bestimmens einer Steuergeschwindigkeit des Einlassventils die Zielbetätigungscharakteristik des Einlassventils korrigiert, um die Steuergeschwindigkeit zu ändern.
Variables Ventilsteuerverfahren bei einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 11, wobei der Schritt eines Bestimmens einer Zielbetätigungscharakteristik des Einlassventils die Zielbetätigungscharakteristik des Einlassventils einstellt auf der Grundlage einer Zieleinlassluftmenge.
Variables Ventilsteuerverfahren bei einem Motor mit Innenverbrennung nach Anspruch 16, wobei der Schritt eines Bestimmens einer Steuergeschwindigkeit des Einlassventils die zu verzögernde Zieleinlassluftmenge korrigiert, um die Steuergeschwindigkeit auf der Grundlage der korrigierten Zieleinlassluftmenge zu ändern.