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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät und ein
Steuerungsverfahren für eine Brennkraftmaschine, die mit
einem Hubbetragänderungsmechanismus ausgestattet ist, der
den maximalen Hubbetrag des Einlassventils ändert.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Als
ein variabler Ventilmechanismus, der die Ventilcharakteristiken
einer Brennkraftmaschine ändert, offenbaren die
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2005-188286 (
JP-A-2005-188286 ) und die
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. 2007-187062 (
JP-A-2007-187062 ) einen Hubbetragänderungsmechanismus,
der den maximalen Betrag eines Hubs eines Einlassventils durch Antreiben
eines bewegbaren Teils mit Hilfe eines Stellglieds und Bewirken ändern
kann, dass sich der bewegbare Teil in einem vorgeschriebenen bewegbaren
Bereich bewegt. Mit diesem Hubbetragänderungsmechanismus
ist der maximale Hubbetrag am Höchsten, wenn der bewegbare
Teil zu einer bewegbaren Grenzposition in dem bewegbaren Bereich
bewegt ist. Mit einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine,
die mit dieser Art von Hubbetragänderungsmechanismus ausgerüstet ist,
wird eine Grundposition auf der Basis der bewegbaren Grenzposition
festgelegt, wo der maximale Hubbetrag des Einlassventils am Größten
ist, und der maximale Hubbetrag wird auf der Basis der kumulativen
Bewegung des bewegbaren Teils von dieser Grundposition erfasst.
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Falls
eine momentane Unterbrechung der Stromversorgung oder, in anderen
Worten gesagt, eine augenblickliche Unterbrechung aufgrund eines Verbindungsdefekts
oder dergleichen in der Stromleitung auftritt, die Strom zu dem
Steuergerät zuführt, wird die kumulative Bewegung
des bewegbaren Teils, die in einem Speicher gespeichert ist, gelöscht, und
der maximale Hubbetrag kann nicht bestimmt werden. Des Weiteren,
falls der bewegbare Teil seine Position aus irgendeinem Grund ändert,
während die Brennkraftmaschine gestoppt ist und ein Strom
nicht zu dem Steuergerät zugeführt wird, so dass
die Verschiebung des bewegbaren Teils nicht überwacht werden
kann, kann eine Verschiebung zwischen dem maximalen Hubbetrag, der
durch das Steuergerät bestimmt ist, und dem tatsächlichen
Betrag eines maximalen Hubs auftreten.
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Deshalb
wird bei dem Steuergerät, das in
JP-A-2007-187062 gezeigt
ist, ein Lernen durchgeführt, um die kumulative Bewegung
des bewegbaren Teils zu korrigieren. Im Speziellen wird der bewegbare
Teil mit einer festen Antriebskraft bewegt, und die kumulative Bewegung
wird durch Lernen der Position, bei der der bewegbare Teil stoppt,
als die bewegbare Grenzposition gelernt, wodurch die Verschiebung
zwischen dem maximalen Hubbetrag, der durch das Steuergerät
bestimmt ist, und dem tatsächlichen maximalen Hubbetrag
korrigiert wird.
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Im Übrigen
wird sich, wenn der bewegbare Teil in der Richtung angetrieben wird,
die den maximalen Hubbetrag des Einlassventils erhöht,
und die Position, bei der der bewegbare Teil stoppt, als die bewegbare
Grenzposition gelernt wird (nachstehend als ein Maximalpositionslernen
bezeichnet), die Reaktionskraft, die von der Ventilfeder des Einlassventils
aufgenommen wird, sukzessive erhöhen, wenn sich der maximale
Hubbetrag erhöht. Deshalb ist eine starke Antriebskraft
erfordert, um ein Maximalpositionslernen durchzuführen.
Darüber hinaus ist der Verlust der Antriebskraft aufgrund
einer Schwingung der verschiedenen Teile in dem Hubbetragänderungsmechanismus,
die während eines Ventilanhebens auftritt, der Verlust
der Antriebskraft aufgrund der Reaktionskraft von der Ventilfeder
und dergleichen größer, wenn die Maschinendrehzahl
höher ist, wo die Anzahl von Ventilhüben pro Zeiteinheit
groß ist. Deshalb ist bei hohen Maschinendrehzahlen eine noch
stärkere Antriebskraft für das Maximalpositionslernen
erfordert. Als eine Folge gibt es eine Möglichkeit, dass
die Antriebskraft für das Stellglied ungenügend
wird, der bewegbare Teil vorzeitig stoppt und diese gestoppte Position
versehentlich als die bewegbare Grenzposition gelernt wird.
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Des
Weiteren ist es denkbar, die Antriebskraft auf einen großen
Wert festzulegen, bevor das Maximalpositionslernen durchgeführt
wird, um das Maximalpositionslernen selbst bei hohen Maschinendrehzahlen
sicher durchzuführen. Wenn jedoch das Maximalpositionslernen
durchgeführt wird, kann die kumulative Bewegung des bewegbaren
Teils nicht genau bestimmt werden, und auf diese Weise kann der
Abstand der bewegbaren Grenzposition nicht genau bestimmt werden.
Wenn der Hubbetragänderungsmechanismus mit einer großen
Antriebskraft angetrieben wird, ist deshalb der Aufprall, der auftritt, wenn
der bewegbare Teil die bewegbare Grenzposition erreicht, extrem
hoch. Als eine Folge gibt es eine Möglichkeit, dass der
Hubbetragänderungsmechanismus und das Stellglied, das den
Hubbetragänderungsmechanismus antreibt, beschädigt
werden. Deshalb gibt es eine inhärente Grenze für
den Grad, bis zu dem die Antriebskraft während des Maximalpositionslernens
erhöht werden kann, und von dieser Perspektive herbesteht
Raum für eine Verbesserung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung sieht ein Brennkraftmaschinensteuergerät
vor, das das Auftreten eines fehlerhaften Lernens verringern kann,
das durch eine ungenügende Antriebskraft während
des Maximalpositionslernens verursacht wird.
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Ein
Aspekt der Erfindung betrifft ein Brennkraftmaschinensteuergerät,
das einen Hubbetragänderungsmechanismus, der ein bewegbares
Teil mittels eines Stellglieds bewegt und den maximalen Hubbetrag
eines Einlassventils ändert; eine Erfassungseinrichtung,
die eine Grundposition auf der Basis einer bewegbaren Grenzposition
festlegt, wo der maximale Hubbetrag am größten
ist, und den maximalen Hubbetrag auf der Basis der kumulativen Bewegung
des bewegbaren Teils von der Grundposition erfasst; und eine Lerneinrichtung
hat, die das Stellglied derart antreibt, dass der maximale Hubbetrag höher
wird, und das Maximalpositionslernen durchführt, um die
kumulative Bewegung durch Lernen der Position, wo das bewegbare
Teil stoppt, als die bewegbare Grenzposition zu korrigieren. Dieses
Brennkraftmaschinensteuergerät hat eine Verbietungseinrichtung,
die verbietet, dass das Maximalpositionslernen durch die Lerneinrichtung
durchgeführt wird, wenn die Maschinendrehzahl oberhalb
einer vorgeschriebenen Drehzahl ist.
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Das
Steuergerät kann des Weiteren eine Temperaturschätzeinrichtung
haben, die die Temperatur des Stellglieds schätzt, und
die vorgeschriebene Drehzahl kann auf einen kleineren Wert festgelegt werden,
wenn die Temperatur des Stellglieds, die durch die Temperaturschätzeinrichtung
geschätzt wird, niedriger ist.
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Die
Temperaturschätzeinrichtung kann die Temperatur des Stellglieds
auf der Basis der Maschinenkühlmitteltemperatur schätzen.
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Des
Weiteren kann die Temperaturschätzeinrichtung die Temperatur
des Stellglieds auf der Basis des Brennkraftmaschinenlufteinlasskumulativwerts
während der letzten vorgeschriebenen Zeitspanne schätzen.
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Im
Speziellen kann die Temperaturschätzeinrichtung die Maschinenkühlmitteltemperatur
als einen Korrelationswert verwenden, der auf die Stellgliedtemperatur
bezogen ist, und schätzen, dass die Stellgliedtemperatur
hoch ist, wenn die Maschinenkühlmitteltemperatur hoch ist.
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Des
Weiteren, obwohl die Temperatur der Brennkraftmaschine sich aufgrund
der Verbrennungswärme ändert, ändert
sich die Verbrennungswärme gemäß der
Lufteinlassmenge, und deshalb kann der Brennkraftmaschinenlufteinlasskumulativwert
während der letzten vorgeschriebenen Zeitspanne als ein
Korrelationswert verwendet werden, der auf die Temperatur des Stellglieds
bezogen ist, um zu schätzen, dass die Temperatur des Stellglieds hoch
ist, wenn dieser Kumulativwert hoch ist.
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Im Übrigen
hat der Kraftstoffeinspritzkumulativwert eine starke Korrelation
zu dem Einlassluftkumulativwert, und dieser kann auch verwendet
werden.
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Das
Steuergerät kann des Weiteren eine Begrenzungseinrichtung
haben, die die Antriebskraft des Stellglieds während des
Maximalpositionslernens begrenzt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Das
Vorstehende und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden offensichtlich von der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen
verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht ist, die einen Aufbau eines Ventilmechanismus
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
zeigt;
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2 eine
geschnittene perspektivische Ansicht eines Hubbetragänderungsmechanismus
derselben Ausführungsform ist;
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3 eine
schematische Ansicht ist, die einen grundlegenden Aufbau eines Stellglieds
für den Hubbetragänderungsmechanismus und ein
Steuergerät für dieselbe Ausführungsform
zeigt;
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4A bis 4D Zeitablaufdiagramme
sind, die den Verlauf von Ausgabesignalen von Positionssensoren,
eines Positionszählerwerts und eines Hubzählerwerts
in Verbindung mit der Drehung eines bürstenlosen Motors
zeigen;
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5 eine
Tabelle ist, die die Beziehung zwischen den Ausgabesignalen von
Positionssensoren und der Erhöhung oder Abnahme des Positionszählerwerts
für dieselbe Ausführungsform zeigt;
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6A bis 6C beschreibende
Diagramme sind, die die Beziehung zwischen der Steuerwellenposition
und dem Hubzählerwert zeigen, wobei 6A den
Fall zu einer normalen Zeit zeigt, 6B den
Fall bei einer momentanen Unterbrechungszeit zeigt, und 6C den
Fall zeigt, wenn gelernt wird;
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7 ein
Flussdiagramm ist, das den Ablauf einer Begrenzungsprozessabfolge
für dieselbe Ausführungsform zeigt; und
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8 ein
Graph ist, der die Beziehung zwischen der Stellgliedtemperatur und
der vorgeschriebenen Drehzahl zeigt;
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9 ein
Graph ist, der die Beziehung zwischen einer Maschinendrehzahl und
der erforderten Antriebskraft für das Maximalpositionslernen
zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
spezifische Ausführungsform des Brennkraftmaschinensteuergeräts
der vorliegenden Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf 1 bis 9 beschrieben. 1 ist
eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Brennkraftmaschinenventilmechanismus
gemäß der vorliegenden Ausführungsform
zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Maschinenhauptkörper 1 einer
Brennkraftmaschine durch Zusammenbauen eines Zylinderblocks 10 und eines
Zylinderkopfs 20 aufgebaut. Ein Zylinder 11, der
in dem Zylinderblock 10 ausgebildet ist, enthält einen
Kolben 12 in solch einer Weise, das der Kolben 12 gleiten
kann. Des Weiteren ist der Zylinderkopf 20 an dem oberen
Teil des Zylinderblocks 10 befestigt, und eine Brennkammer 13 ist
durch die Innenumfangsfläche 11 des Zylinders,
die obere Fläche des Kolbens 12 und die Bodenfläche
des Zylinderkopfs 20 abgegrenzt und gebildet.
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Ein
Einlassanschluss 21 und ein Auslassanschluss 22,
die mit der Brennkammer 13 verbunden sind, sind in dem Zylinderkopf 20 ausgebildet.
Der Einlassanschluss 21 ist mit einem Einlasskrümmer verbunden,
der in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, und bildet einen Teil
eines Einlasskanals 30. Des Weiteren ist der Auslassanschluss 22 mit
einem Auslasskrümmer verbunden, der in den Zeichnungen nicht
gezeigt ist, und bildet einen Teil eines Abgaskanals 40.
Im Übrigen ist eine Drosselklappe 33, die die Luftmenge
reguliert, die in die Brennkammer 13 eingeleitet wird,
in dem Einlasskanal 30 vorgesehen.
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Ein
Einlassventil 31, das den Einlasskanal 30 und
die Brennkammer 13 verbindet und voneinander trennt, und
ein Auslassventil 41, das den Abgaskanal 40 und
die Brennkammer 13 miteinander verbindet und voneinander
trennt, sind in dem Zylinderkopf 20 ausgebildet, wie in 1 gezeigt
ist. Ein Haltebauteil 23 ist an jedem dieser Ventile 31, 41 befestigt,
und eine Ventilfeder 24 ist zwischen dem Zylinderkopf 20 und
diesen Haltebauteilen 23 vorgesehen. Dadurch wird jedes
Ventil 31, 41 durch eine Drängkraft der Ventilfeder 24 in
die Ventilschließrichtung gedrängt.
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Des
Weiteren ist ein Spieleinsteller 25 korrespondierend zu
jedem Ventil 31, 41 im Inneren des Zylinderkopfs 20 vorgesehen,
und ein Ventilkipphebel 26 erstreckt sich zwischen dem
Spieleinsteller 25 und jedem Ventil 31, 41.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Ventilkipphebel 26 an
einem Ende durch den Spieleinsteller 25 gestützt,
und ist an dem anderen Ende in Kontakt mit dem Basisende jedes Ventils 31, 41.
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Des
Weiteren sind eine Einlassnockenwelle 32 und eine Auslassnockenwelle 42,
die beide Ventile 31, 41 antreiben, drehbar in
dem Zylinderkopf 20 gestützt. Einlassnocken 32a sind
an der Einlassnockenwelle 32 ausgebildet und Auslassnocken 42a sind
an der Auslassnockenwelle 42 ausgebildet. Die Außenumfangsfläche
des Auslassnockens 42a berührt eine Rolle 26a an
dem Ventilkipphebel 26, der sich mit dem Auslassventil 41 in
Kontakt befindet. Wenn die Auslassnockenwelle 42 während
eines Maschinenbetriebs dreht, verschwenkt der Ventilkipphebel 26 deshalb
durch den Einfluss des Auslassnockens 42a mit dem Abschnitt,
der durch den Spieleinsteller 25 gestützt ist,
als einen Drehpunkt. Als eine Folge hebt sich das Auslassventil 41 in
der Ventilöffnungsrichtung aufgrund des Ventilkipphebels 26 an.
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Andererseits
ist ein Hubbetragänderungsmechanismus 300 zwischen
der Einlassnocke 32a und dem Ventilkipphebel 26 vorgesehen,
der sich mit der Einlassventil 31 in Kontakt befindet.
Dieser Hubbetragänderungsmechanismus 300 hat einen
Eingabearm 311 und einen Ausgabearm 321, und der
Eingabearm 311 und der Ausgabearm 321 sind durch ein
Stützrohr 330 gestützt, so dass sie um
das Stützrohr 330 schwingen können, das
an dem Zylinderkopf 20 befestigt ist. Der Ventilkipphebel 26 wird durch
die Drängkraft der Ventilfeder 24 zu der Seite des
Ausgabearms 321 gedrängt, und die Rolle 26a, die
in dem mittleren Abschnitt dieses Ventilkipphebels 26 vorgesehen
ist, befindet sich in Kontakt mit der Außenumfangsfläche
des Ausgabearms 321. Dadurch wird der Hubbetragänderungsmechanismus 300 in
einer Uhrzeigersinnrichtung W1 gedrängt, wie in 1 gezeigt
ist, und eine Rolle 311a, die an dem vorderen Ende des
Eingabearms 311 vorgesehen ist, wird gegen die Außenumfangsfläche
des Einlassnockens 32a gedrückt. Wenn der Einlassnocken 32a während
eines Maschinenbetriebs dreht, schwenkt deshalb der Hubbetragänderungsmechanismus 300 durch
den Einfluss des Einlassnockens 32a um das Stützrohr 330.
Darüber hinaus verschwenkt der Ventilkipphebel 26 mit
dem Abschnitt, der durch den Spieleinsteller 25 gestützt
ist, als ein Drehpunkt durch den Einfluss des Ausgabearms 321,
und als eine Folge wird das Einlassventil 31 in der Ventilöffnungsrichtung
durch den Ventilkipphebel 26 angehoben.
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Des
Weiteren ist eine Steuerwelle 340 in das Stützrohr 330 bewegbar
entlang der Axialrichtung eingesetzt. Der Hubbetragänderungsmechanismus 300 kann
den relativen Phasenunterschied oder, mit anderen Worten gesagt,
einen in 1 gezeigten Winkel a, zwischen
dem Eingabearm 311 und dem Ausgabearm 321 mit
dem Stützrohr 330 in der Mitte durch Verschieben
der Steuerwelle 340 in der Axialrichtung ändern.
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Als
nächstes wird der Aufbau des Hubbetragänderungsmechanismus 300 im
Detail mit Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Im Übrigen ist 2 eine perspektivische Schnittansicht,
die den inneren Aufbau des Hubbetragänderungsmechanismus 300 zeigt.
Die Steuerwelle 340 ist in das Stützrohr 330, das
an dem Zylinderkopf 20 befestigt ist, so eingesetzt, dass
sie in der Axialrichtung bewegbar ist, wie in 2 gezeigt
ist. Des Weiteren ist ein zylindrisches Gleitbauteil 350 über
das Stützrohr 330 gestülpt, so dass es
in der Axialrichtung bewegbar ist.
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Eine
Nut 353, die sich in der Umfangsrichtung erstreckt, ist
in der Innenwand des zylindrischen Gleitbauteils 350 ausgebildet,
und eine Hülse 354 greift mit dieser Nut 353 ein.
Des Weiteren ist ein Langloch 331, das sich in der Axialrichtung
erstreckt, in der Rohrwand des Stützrohrs 330 ausgebildet,
und ein Sperrstift 341, der durch das Langloch 331 hindurchgeht
und das Gleitbauteil 350 und die Steuerwelle 340 verbindet,
ist zwischen dem Gleitbauteil 350 und der Steuerwelle 340 vorgesehen.
Des Weiteren ist ein Ende des Sperrstifts 341 in eine Aussparung
(in den Zeichnungen nicht gezeigt) eingesetzt, die in der Steuerwelle 340 ausgebildet
ist, und das andere Ende ist in ein Durchgangsloch eingesetzt, das
in der Hülse 354 ausgebildet ist. Dadurch dreht das
Gleitbauteil 350 frei um das Stützrohr 330 und die
Steuerwelle 340 und bewegt sich in der Axialrichtung in
Verbindung mit der Steuerwelle 340.
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Des
Weiteren sind Schraubenkeile 351 in dem Mittenbereich der
Außenumfangsfläche des Gleitbauteils 350 ausgebildet,
und Schraubenkeile 352 mit einer in die entgegengesetzte
Richtung wie die Schraubenkeile 351 geneigten Gewinderichtung sind
an beiden Seiten ausgebildet.
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Wie
in 2 gezeigt ist, sind ein Paar Ausgabeteile 320 um
die Außenseite des Gleitbauteils 350 befestigt
und sind so positioniert, dass sie das Eingabeteil 310 sandwichartig
umgeben. Schraubenkeile 312 sind in der Innenumfangsfläche
des Eingabeteils 310 ausgebildet, und die Schraubenkeile
greifen mit den Schraubenkeilen 351 des Gleitbauteils 350 ein.
Des Weiteren ist ein Paar Eingabearme 311 ausgebildet,
um in der Radialrichtung der Steuerwelle 340 von der Außenumfangsfläche
des Eingabeteils 310 vorzustehen, und die Rolle 311a ist
zwischen diesem Paar Eingabearme 311 drehbar gestützt.
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Andererseits
sind Schraubenkeile 322 in der Innenumfangsfläche
des Paars Ausgabeteile 320 ausgebildet, und diese Schraubenkeile 322 greifen mit
den Schraubenkeile 352 des Gleitbauteils 350 ein.
Des Weiteren sind Ausgabearme 321 ausgebildet, um in der
Radialrichtung der Steuerwelle 340 an der Außenumfangsfläche
des Ausgabeteils 320 vorzustehen.
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Bei
dieser Art von Hubbetragänderungsmechanismus 300 bewegt
sich, wenn sich die Steuerwelle 340 entlang der Axialrichtung
bewegt, das Gleitbauteil 350 in Verbindung damit in der
Axialrichtung. Die Schraubenkeile 351, 352, die
an der Außenumfangsfläche des Gleitbauteils 350 ausgebildet sind,
greifen mit den Schraubenkeilen 312, 322 ein, die
in der Innenumfangsfläche des Eingabeteils 310 und
des Ausgabeteils 320 ausgebildet sind, und deshalb, wenn
sich das Gleitbauteil 350 in der Axialrichtung bewegt,
drehen das Eingabeteil 310 und das Ausgabeteil 320 in
entgegengesetzte Richtungen. Als eine Folge ändert sich
der relative Phasenunterschied zwischen dem Eingabearm 311 und
dem Ausgabearm 321 und der maximale Hubbetrag des Einlassventils 31 ändert
sich. Im Speziellen, wenn die Steuerwelle 340 in der Richtung
des Pfeils Hi bewegt wird, der in 2 gezeigt
ist, bewegen sich die Steuerwelle 340 und das Gleitbauteil 350 in
der Hi-Richtung. In Verbindung damit erhöht sich der relative Phasenunterschied
zwischen dem Eingabearm 311 und dem Ausgabearm 321 oder,
mit anderen Worten gesagt, ein Winkel a in 1 erhöht
sich und der maximale Hubbetrag des Einlassventils 31 erhöht
sich. Wenn andererseits die Steuerwelle 340 in der Richtung
des in 2 gezeigten Pfeils Lo bewegt wird, bewegen sich
die Steuerwelle 340 und das Gleitbauteil 350 in
der Lo-Richtung und der relative Phasenunterschied zwischen dem
Eingabearm 311 und dem Ausgabearm 321 nimmt ab,
und somit nimmt der maximale Hubbetrag des Einlassventils 31 ab.
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Bei
der Brennkraftmaschine der vorliegenden Ausführungsform
verbleibt die Drosselklappe 33, die in dem Einlasskanal 30 vorgesehen
ist, in einem vollständig geöffneten Zustand während
eines Maschinenbetriebs, und die Lufteinlassmenge wird durch Ändern
des maximalen Hubbetrags des Einlassventils 31 mit Hilfe
des Hubbetragänderungsmechanismus 300 reguliert.
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Als
nächstes wird der Antriebsmechanismus zum Bewegen der Steuerwelle 340 in
der Axialrichtung und die Steuerung des Antriebsmechanismus mit
Bezug auf 3 bis 6 beschrieben. 3 ist
eine schematische Ansicht, die einen grundlegenden Aufbau eines
Stellglieds und eines Steuergeräts für den Hubbetragänderungsmechanismus 300 zeigt.
Wie in 3 gezeigt ist, ist als ein Stellglied 50 ein
bürstenloser Motor 52 über einen Übertragungsmechanismus 51 mit
dem Basisende (rechtes Ende, das in 3 gezeigt
ist) der Steuerwelle 340. verbunden. Die Drehbewegung des
bürstenlosen Motors 52 wird durch den Übertragungsmechanismus 51 in
eine Linearbewegung in der Axialrichtung der Steuerwelle 340 umgewandelt.
Des Weiteren bewegt sich die Steuerwelle 340 in der Axialrichtung
und treibt den Hubbetragänderungsmechanismus 300 unter
Verwendung eines Drehantriebs innerhalb eines vorgeschriebenen Drehwinkelbereichs
des bürstenlosen Motors 52 an, beispielsweise
innerhalb eines Drehwinkelbereichs von 10 Umdrehungen (0 bis 3600°) des
bürstenlosen Motors 52.
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Im Übrigen
bewegt sich die Steuerwelle 340, wenn der bürstenlose
Motor 52 in der Vorwärtsrichtung gedreht wird,
in die Hi-Pfeilrichtung in 3, und wie
vorstehend beschrieben ist, erhöht sich der relative Phasenunterschied zwischen
dem Eingabearm 311 und dem Ausgabearm 321 des
Hubbetragänderungsmechanismus 300. Des Weiteren
ist die Bewegung der Steuerwelle 340 in der Hi-Pfeilrichtung
durch einen Hi-Endstopper 343 beschränkt, der an
der Steuerwelle 340 vorgesehen ist. Die Position, an der
der Hi-Endstopper 343 einen Teil des Zylinderkopfs 20 berührt,
ist die bewegbare Grenzposition (nachstehend als das Hi-Ende bezeichnet),
bei der der maximale Hubbetrag des Einlassventils 31 am größten
ist.
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Wenn
der bürstenlose Motor 52 andererseits in der Rückwärtsrichtung
gedreht wird, bewegt sich die Steuerwelle 340 in der Richtung
des Lo-Pfeils in 3, und der relative Phasenunterschied
zwischen dem Eingabearm 311 und dem Ausgabearm 321 nimmt
ab. Die Bewegung der Steuerwelle 340 in der Richtung des
Pfeils Lo ist durch einen Lo-Endstopper 342 beschränkt,
der an der Steuerwelle 340 vorgesehen ist. Die Position,
an der der Lo-Endstopper 342 einen Teil des Zylinderkopfs 20 berührt,
ist die bewegbare Grenzposition (nachstehend als das Lo-Ende bezeichnet),
bei der der maximale Hubbetrag des Einlassventils 31 am
kleinsten ist.
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Die
Steuerwelle 340 wird auf diese Weise in der Axialrichtung
bewegt, wodurch sich der maximale Hubbetrag des Einlassventils 31 in
Abhängigkeit der Position der Steuerwelle 340 in
der Axialrichtung ändert. Des Weiteren ändert
sich die Position der Steuerwelle 340 in der Axialrichtung
in Abhängigkeit des Drehwinkels innerhalb des vorgeschriebenen
Drehwinkelbereichs des bürstenlosen Motors 52.
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Der
bürstenlose Motor 52 hat zwei Positionssensoren
S1, S2. Jeder der Positionssensoren S1, S2 gibt abwechselnd ein
Pulssignal, oder mit anderen Worten gesagt, ein hohes Signal „H” und
ein niedriges Signal „1” aus, wie in 4A und 4B gezeigt
ist, und zwar korrespondierend zu einer Änderung des magnetischen
Flusses eines 48-poligen Vielpolmagneten, der einstückig
mit einem Rotor des bürstenlosen Motors 52 dreht,
wenn der bürstenlose Motor 52 dreht. Es sei angemerkt,
dass 4 ein Zeitablaufdiagramm ist, das die Verläufe
der Signale von den Positionssensoren S1, S2, den Positionszählerwert
P und den Hubzählerwert S in Verbindung mit der Drehung
des bürstenlosen Motors 52 zeigt.
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Des
Weiteren werden die Pulssignale von den Positionssensoren S1, S2
in zueinander verschobenen Phasen ausgegeben, und während
einer Vorwärtsdrehung tritt die ansteigende Flanke und
die absteigende Flanke des Pulssignals von dem Positionssensor S
vor der ansteigenden Flanke und der absteigenden Flanke des Pulssignals
von dem Positionssensor S2 auf. Es sei angemerkt, dass eine Flanke
des Pulssignals, das von einem der Positionssensoren S1, S2 ausgegeben
wird, für jede Drehung von 7,5° von dem bürstenlosen
Motor 52 ausgegeben wird. Des Weiteren wird das Pulssignal
von einem Sensor mit einer Phase erzeugt, die um eine Drehung von
3,75° des bürstenlosen Motors 52 mit Bezug
auf das Pulssignal von dem anderen Sensor verschoben ist. Deshalb
ist der Abstand zwischen den Flanken der Pulssignale von den Positionssensoren
S1, S2 3,75°.
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Wie
in 3 gezeigt ist, wird das Signal von den Positionssensoren
S1, S2 durch eine elektronische Steuerungseinheit 60 empfangen,
die die Brennkraftmaschine umfangreich steuert. Des Weiteren treibt
die elektronische Steuerungseinheit 60 den bürstenlosen
Motor 52 auf der Basis der Signale an und steuert diesen.
Die elektronische Steuerungseinheit 60 hat eine zentrale
Verarbeitungseinheit (CPU) 61, einen Nur-Lese-Speicher
(ROM) 62, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 63,
einen EEPROM 64, der ein nicht flüchtiger Speicher
ist, in dem gespeicherte Daten überschrieben werden können, und
dergleichen.
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Die
CPU 61 führt Betriebe in Bezug auf ein Steuern
der Menge von eingespritztem Kraftstoff und der Zündzeitabstimmung
durch und führt auch verschiedene Betriebe in Bezug auch
ein Antreiben des Hubbetragänderungsmechanismus 300 oder,
in anderen Worten gesagt, ein Antreiben des bürstenlosen Motors 52 durch.
Im Speziellen wird die Position der Steuerwelle 340 auf
der Basis der Signale von den Positionssensoren S1, S2 erfasst.
Des Weiteren wird die Zielposition der Steuerwelle 340,
die für die Betriebsbedingungen der Maschine geeignet ist,
die durch die verschiedenen Sensoren erfasst werden, die später
beschrieben werden, berechnet, und das Antreiben des bürstenlosen
Motors 52 wird so gesteuert, dass die Position der Steuerwelle 340 mit dieser
Zielposition übereinstimmt. Die verschiedenen Steuerungsprogramme
und dergleichen sind im Voraus in dem ROM 62 gespeichert.
Der RAM 63 ist ein flüchtiger Speicher, der eine
Batterieversorgung braucht, um die Speicherdaten zu behalten, und
speichert temporär die Berechnungsergebnisse und dergleichen
der CPU 61. Der EEPROM ist ein Speicher, in dem gespeicherte
Daten elektrisch umgeschrieben werden können, und braucht
keine Batteriesicherung, um die gespeicherten Daten zu behalten.
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Die
elektronische Steuerungseinheit 60 ist mit einem Beschleunigersensor 71,
der den Betrag erfasst, um den das Gaspedal durch die Bedienperson
nach unten gedrückt wird (Beschleunigerbetätigungsbetrag
ACCP), einem Drosselsensor 72, der den Grad einer Öffnung
der Drosselklappe 33 (Drosselöffnungsgrad TA)
erfasst, die in dem Einlasskanal 30 vorgesehen ist, einem
Luftmengenmesser 73, der die Luftmenge erfasst, die durch
den Einlasskanal 30 strömt und in die Brennkammer 13 angesaugt
wird, oder, in anderen Worten gesagt, die Menge eines Lufteinlasses
GA erfasst, einem Kurbelwinkelsensor 74, der die Maschinendrehzahl
NE erfasst, einem Wassertemperatursensor 75, der die Maschinenkühlmitteltemperatur
THW erfasst, und dergleichen verbunden, und die elektronische Steuerungseinheit 60 empfängt
ein Signal von jedem dieser Sensoren 71–75.
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Die
elektronische Steuerungseinheit 60 treibt an und steuert
den bürstenlosen Motor 52 auf der Basis des Unterschieds
zwischen der Zielposition, die auf der Basis der Signale von den
verschiedenen Sensoren 71–75 berechnet
wird, die vorstehend beschrieben sind, und der erfassten Position
der Steuerwelle. Deshalb muss die Position der Steuerwelle 340 genau
erfasst werden, um den maximalen Hubbetrag des Einlassventils 31 präzise
zu steuern.
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Als
nächstes wird das Verfahren zum Erfassen der Position der
Steuerwelle 340 in der Axialrichtung im Detail mit Bezug
auf 4 und 5 beschrieben. Es sei angemerkt,
dass 5 eine Tabelle ist, die die Beziehung zwischen
dem Signal von jedem der Positionssensoren S1, S2 und der Erhöhung oder
Abnahme des Positionszählerwerts P zeigt.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, zeigen (a) und (b) von 4 das
Ausgabemuster des Pulssignals, das von jedem der Positionssensoren
S1, S2 ausgegeben wird, wenn der bürstenlose Motor 52 dreht.
Des Weiteren zeigen (c) und (d) von 4 den Verlauf
des Positionszählerwerts P und des Hubzählerwerts
S in Verbindung mit der Drehung des bürstenlosen Motors 52.
Es sei angemerkt, dass der Positionszählerwert P der kumulativen
Bewegung entspricht, die zeigt, wie sich die Position der Steuerwelle 340 in
der Axialrichtung verändert hat oder, mit anderen Worten
gesagt, wie weit sich die Steuerwelle 340 von der Grundposition
in Verbindung mit der Drehung des bürstenlosen Motors 52 bewegt
hat, nachdem der Zündschalter auf An gestellt worden ist
(IG AN), wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird. Des Weiteren
wird der Hubzählerwert S auf der Basis des Standardwerts
Sst, der die Grundposition zeigt, und des Positionszählerwerts
P berechnet und drückt die Position der Steuerwelle 340 in
der Axialrichtung aus. Es sei angemerkt, dass der Standardwert Sst der
Hubzählerwert S ist, wenn der vorherige Maschinenbetrieb
beendet wurde, und dieser Wert wird in dem EEPROM 64 nach
einer Beendigung des Maschinenbetriebs gespeichert.
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Wenn
die Position der Steuerwelle 340 erfasst wird, wird zuerst
der Positionszählerwert P erhöht oder verringert
für jede Flanke des Pulssignals auf der Basis des Ausgabemusters
des Pulssignals von jedem der Positionssensoren S1, S2. Im Detail wird,
wie in 5 gezeigt ist, entweder „+1” oder „–1” zu
dem Positionszählerwert P auf der Basis davon addiert,
ob eine ansteigende Flanke oder eine abfallende Flanke durch das
Pulssignal von einem der Positionssensoren S1, S2 gebildet wird
und ob ein Hi-Signal „H” oder ein Lo-Signal „L” von
dem anderen Sensor ausgegeben wird. Es sei angemerkt, dass in 5 der
Pfeil nach oben „↑” die ansteigende Flanke des
Pulssignals darstellt, und der Pfeil nach unten „↓” die
absteigende Flanke des Pulssignals darstellt. Der Positionszählerwert
P, der auf diese Weise erhalten wird, ist ein Wert, der die Gesamtanzahl
von Flanken der Pulssignale von den Positionssensoren S1, S2 darstellt.
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Wenn
der bürstenlose Motor 52 in einer Vorwärtsrichtung
dreht, wird der Positionszählerwert P um „1” für
jede Flanke des Pulssignals von den Positionssensoren S1, S2 erhöht,
wie in 4C gezeigt ist. Wenn der bürstenlose
Motor 52 in der Rückwärtsrichtung dreht,
wird des Weiteren der Positionszählerwert P um „1” für
jede Flanke verringert. Es sei angemerkt, dass der Positionszählerwert
P in dem RAM 63 der elektronischen Steuerungseinheit 60 gespeichert
wird, so dass, wenn der Zündschalter auf Aus gestellt wird
(IG AUS) und die Stromzufuhr zu dem RAM 63 angehalten ist,
der Positionszählerwert P auf „0” zurückgestellt
wird, wie in 4C gezeigt ist.
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Wenn
der Positionszählerwert P auf diese Weise berechnet wird,
berechnet die CPU 61 den Hubzählerwert S auf der
Basis des Standardwerts Sst, der in dem EEPROM 64 gespeichert
ist, und des berechneten Positionszählerwerts P. Im Speziellen wird
der Positionszählerwert P zu dem Standardwert Sst addiert,
der im Voraus in dem EEPROM 64 gespeichert ist, und der
erhaltene Wert wird als der neue Hubzählerwert S berechnet.
Auf diese Weise wird die Position der Steuerwelle 340 erfasst,
wenn der Hubzählerwert S aktualisiert wird.
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Deshalb
erhöht sich, wie in 4D gezeigt ist,
wenn der bürstenlose Motor 52 in der Vorwärtsrichtung
dreht, der Hubzählerwert S gemäß einer
Erhöhung des Positionszählerwerts P. Wenn der
bürstenlose Motor 52 andererseits in der Rückwärtsrichtung
dreht, verringert sich der Hubzählerwert S gemäß einer
Verringerung des Positionszählerwerts P.
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Wenn
der Hubzählerwert S berechnet wird, vergleicht die elektronische
Steuerungseinheit 60 den Hubzählerwert S mit dem
Zielhubzählerwert Sp als die Zielposition für
die Steuerwelle 340. Des Weiteren wird der bürstenlose
Motor 52 angetrieben und gesteuert, um zu drehen, oder
in anderen Worten gesagt wird der Hubbetragänderungsmechanismus 300 so
angetrieben und gesteuert, dass der berechnete Hubzählerwert
S mit dem Zielhubzählerwert Sp übereinstimmt.
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Die
Beziehung zwischen dem Hubzählerwert S, wenn die Position
der Steuerwelle 340 erfasst wird, und der tatsächlichen
Position der Steuerwelle 340 für die vorliegende
Ausführungsform wird nachstehend im Detail mit Bezug auf 6 beschrieben.
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6A bis 6C sind
beschreibende Diagramme, die die Beziehung zwischen dem Hubzählerwert
S und der tatsächlichen Position der Steuerwelle 340 zeigen,
wenn der Hubbetragänderungsmechanismus in dem bewegbaren
Bereich angetrieben wird, der 10 Umdrehungen (0 bis 3600°)
des bürstenlosen Motors 52 entspricht.
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Bei
der Brennkraftmaschine der vorliegenden Ausführungsform,
die vorstehend beschrieben ist, werden sowohl der Positionszählerwert
P als auch der Hubzählerwert S um „1” jedes
Mal dann erhöht, wenn der bürstenlose Motor 52 um
3,75° dreht. Falls der Hubzählerwert S, der zu
dem Lo-Ende korrespondiert, „0” ist, wird deshalb
der Wert für den Hubzählerwert S, der zu dem Hi-Ende
korrespondiert, „960”. Der Fall, in dem die Grundposition
eine mittlere Position zwischen dem Lo-Ende und dem Hi-Ende (Sst
= 480) ist, wird nachstehend beschrieben.
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Wie
beispielsweise in 6A gezeigt ist, wenn die Steuerwelle 340 zu
dem Hi-Ende um die Strecke angetrieben wird, die äquivalent
zu zwei Drehungen (720°) des bürstenlosen Motors 52 ist,
und von der Grundposition zu der Position bewegt wird, die durch
den Pfeil gezeigt ist, wird der Positionszählerwert P „192” und
der Hubzählerwert S wird „672”. Falls
die Strecke von dem Lo-Ende zu dem Hi-Ende „1” ist,
wird deshalb die Steuerwelle 340 an einer Position von „672/960” in
Richtung zu dem Hi-Ende erfasst, oder, in anderen Worten gesagt,
an einer Position „7/10”.
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Im Übrigen,
falls die Stromzufuhr aufgrund eines Verbindungsdefekts oder dergleichen
in der Stromleitung, die Strom zu der elektrischen Steuerungseinheit 60 zuführt,
temporär unterbrochen ist, und ein Auftreten einer sogenannten
momentanen Unterbrechung verursacht wird, wird der Positionszählerwert
P, der in dem RAM 63 gespeichert ist, in manchen Fällen
gelöscht. Wenn der Positionszählerwert P aufgrund
solch einer momentanen Unterbrechung gelöscht wird, wird,
falls bspw. der Positionszählerwert P der Anfangswert „0” wird,
der Hubzählerwert S oder in anderen Worten gesagt die Position der
Steuerwelle 340, die durch die elektronische Steuerungseinheit 60 bestimmt
wird, von der tatsächlichen Position der Steuerwelle 340 verschoben.
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Im
Speziellen wird, falls der Positionszählerwert P aufgrund
einer momentanen Unterbrechung „0” wird, der Hubzählerwert
S „480”, obwohl sich die Steuerwelle 340 tatsächlich
in einer Position „7/10” in Richtung zu dem Hi-Ende
befindet, wie durch den Pfeil in 6B gezeigt
ist. Deshalb wird die elektronische Steuerungseinheit 60 fehlerhaft
bestimmen, dass sich die Steuerwelle 340 bei der Grundposition befindet
oder, in anderen Worten gesagt, bei einer mittleren Position zwischen
dem Lo-Ende und dem Hi-Ende.
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Falls
die Position der Steuerwelle 340 auf diese Weise fehlerhaft
erfasst wird, wird die Menge eines Lufteinlasses GA auf der Basis
der fehlerhaft erfassten Position geschätzt und wird von
der tatsächlichen Menge eines Lufteinlasses GA abweichen.
Darüber hinaus, falls der Hubbetragänderungsmechanismus 300 weiter
in diesem Zustand angetrieben wird, gibt es beispielsweise eine
Möglichkeit, dass die Kraftstoffeinspritzmenge, die durch die
elektronische Steuerungseinheit 60 festgelegt wird, in
großem Umfang von der Kraftstoffeinspritzmenge abweicht,
die zu der tatsächlichen Menge eines Lufteinlasses GA korrespondiert,
und das tatsächliche Luft-Kraftstoffverhältnis
wird stark von dem Luft-Kraftstoffverhältnis abweichen,
das günstige Abgasbedingungen vorsieht.
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Um
zu verhindern, dass der Positionszählerwert P durch eine
momentane Unterbrechung gelöscht wird, ist es des Weiteren
denkbar, einen Aufbau zu verwenden, in dem der Wert für
den Positionszählerwert P in dem EEPROM 64 gespeichert
wird, der keine Batteriesicherung benötigt, um die gespeicherten Daten
zu behalten. Jedoch ist der EEPROM 64 im Hinblick auf die
Anzahl von Malen begrenzt, zu denen die gespeicherten Daten umgeschrieben
werden können, und falls der Positionszählerwert
P, der sich sukzessive ändert, gespeichert wird, während die
Steuerwelle 340 angetrieben wird, wird eine Haltbarkeit
dramatisch verringert, und deshalb ist diese Art von Aufbau nicht
praktisch.
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Somit
werden mit der Brennkraftmaschine der vorliegenden Ausführungsform
Probleme, die als eine Folge davon auftreten, dass der Positionszählerwert
P gelöscht wird, durch Durchführen des Maximalpositionslernens,
wie es nachstehend beschrieben ist, unterdrückt.
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Falls
der Positionszählerwert P aufgrund einer momentanen Unterbrechung
gelöscht wird, wird die Steuerwelle 340 zu dem
Hi-Ende durch eine festgelegte Antriebskraft bewegt, wie durch den
gestrichelten Pfeil in 6C gezeigt ist. Des Weiteren
wird die Position, an der der Hi-Endstopper 343 den Zylinderkopf 20 berührt
und eine Bewegung der Steuerwelle 340 gestoppt wird, als
das Hi-Ende gelernt. Im Speziellen wird der Wert für den
Positionszählerwert P auf „480” gesetzt,
so dass der Hubzählerwert S bei dieser Position „960” wird.
Es sei angemerkt, dass während des Maximalpositionslernens
die Menge eines Lufteinlasses GA durch die Drosselklappe 33 reguliert
wird. Im Speziellen wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 33 eingestellt
und die Menge eines Lufteinlasses GA wird korrespondierend zu dem
Beschleunigerbetätigungsbetrag ACCP reguliert, so dass
sich der Drosselöffnungsgrad TA erhöht, wenn sich
der Beschleunigerbetätigungsbetrag ACCP erhöht.
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Deshalb
kann die Abweichung zwischen der Position der Steuerwelle 340,
wie sie durch die elektronische Steuerungseinheit 60 bestimmt
wird, und der tatsächlichen Position der Steuerwelle 340 durch Durchführen
des Maximalpositionslernens beseitigt werden, in dem die Steuerwelle 340 zu
dem Hi-Ende angetrieben wird und die Stoppposition als das Hi-Ende
gelernt wird.
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Es
sei angemerkt, dass unter Bedingungen, bei denen der Positionszählerwert
P aufgrund einer momentanen Unterbrechung gelöscht wird,
die Position der Steuerwelle 340 nicht genau bestimmt werden
kann und der Abstand zu dem Hi-Ende kann nicht genau bestimmt werden.
Falls die Steuerwelle 340 mit einer großen Antriebskraft
angetrieben wird, ist deshalb der Aufprall, wenn der Hi-Endstopper 343 den
Zylinderkopf 20 berührt und eine Bewegung stoppt,
extrem groß, und es gibt eine Möglichkeit, dass
der Hubbetragänderungsmechanismus 300, der bürstenlose
Motor 52 oder der Übertragungsmechanismus 51 beschädigt
werden. Deshalb ist bei der vorliegenden Ausführungsform
die Antriebskraft des bürstenlosen Motors 52 während
des Maximalpositionslernens beschränkt und die Steuerwelle 340 wird durch
eine Antriebskraft angetrieben, die ungefähr die Hälfte
der Antriebskraft ist, die durch den bürstenlosen Motor 52 erzeugt
werden kann. Deshalb kann eine Beschädigung des Hubbetragänderungsmechanismus 300,
des bürstenlosen Motors 52 und des Übertragungsmechanismus 51 verhindert
werden.
-
Des
Weiteren erhöht sich, wenn die Steuerwelle 340 zu
dem Hi-Ende bewegt wird, die Reaktionskraft, die von der Ventilfeder 24 aufgenommen wird,
sukzessive, wenn sich der maximale Hubbetrag erhöht. Deshalb
erfordert das Maximalpositionslernen, wo die Steuerwelle 340 zu
dem Hi-Ende bewegt wird, eine starke Antriebskraft. Darüber
hinaus erhöhen sich der Verlust aufgrund einer Schwingung
der verschiedenen Teile in dem Hubbetragänderungsmechanismus 300,
die während des Ventilanhebens auftritt, und der Verlust
der Antriebskraft aufgrund der Reaktionskraft und dergleichen von
der Ventilfeder 24 bei höheren Maschinendrehzahlen,
wo sich die Anzahl von Ventilhüben pro Zeiteinheit erhöht,
und deshalb ist eine noch größere Antriebskraft
erfordert, um das Maximalpositionslernen bei hohen Maschinendrehzahlen
durchzuführen. Als eine Folge gibt es eine Möglichkeit,
dass die Antriebskraft während des Maximalpositionslernens
ungenügend wird, die Steuerwelle 340 verfrüht
stoppt, und diese Stoppposition versehentlich als das Hi-Ende gelernt
wird.
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Deshalb
wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Maximalpositionslernen
durch den folgenden Begrenzungsprozess begrenzt, und somit wird
das Auftreten eines irrtümlichen Lernens unterdrückt.
Der Begrenzungsprozess ist nachstehend mit Bezug auf 7 beschrieben.
Es sei angemerkt, dass 7 ein Flussdiagramm ist, das
den Ablauf für eine Begrenzungsprozessabfolge zeigt.
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Dieser
Prozess wird wiederholt durch die elektronische Steuerungseinheit 60 durchgeführt, wenn
bestimmt ist, dass das Maximalpositionslernen durchgeführt
werden muss, beispielsweise wenn die Batteriespannung niedrig ist
und es bestimmt wird, dass eine momentane Unterbrechung aufgetreten ist.
Zu Beginn dieses Prozesses schätzt die elektronische Steuerungseinheit 60 in
Schritt S100 die Temperatur THact des Stellglieds 50 auf
der Basis der Maschinenkühlmitteltemperatur THW oder, mit
anderen Worten gesagt, der Temperatur des bürstenlosen Motors 52 und
des Austauschmechanismus 51. Im Speziellen wird geschätzt,
dass die Temperatur THact des Stellglieds 50, das in der
Nähe des Zylinderkopfs 20 montiert ist, hoch ist,
wenn die Maschinenkühlmitteltemperatur THW hoch ist.
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Des
Weiteren wird im nächsten Schritt S200 eine vorgeschriebene
Drehzahl NEst auf eine Maschinendrehzahl NE, bei der ein Durchführen
des Maximalpositionslernens verboten ist, auf der Basis der geschätzten
Temperatur THact festgelegt. Die vorgeschriebene Drehzahl NEst wird
durch Bezugnahme auf ein Betriebskennfeld, das in dem ROM voraufgezeichnet
ist, auf der Basis des Werts für die Maschinendrehzahl
NE festgelegt, wo das Maximalpositionslernen durchgeführt
werden kann, während das Auftreten eines irrtümlichen
Lernens aufgrund einer ungenügenden Antriebskraft unterdrückt
wird. Das Betriebskennfeld ist derart festgelegt, dass die vorgeschriebene
Drehzahl NEst niedriger ist, wenn die Temperatur THact, die in Schritt
S100 geschätzt wird, niedriger ist, wie in 8 gezeigt
ist.
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Nachdem
die vorgeschriebene Drehzahl NEst in Schritt S200 festgelegt worden
ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S300 und eine Bestimmung wird
gemacht, ob die Maschinendrehzahl NE kleiner als die vorgeschriebene
Drehzahl NEst ist. Falls in Schritt S300 bestimmt wird, dass die
Maschinendrehzahl NE niedriger als die vorgeschriebene Drehzahl NEst
ist (JA in Schritt S300), geht der Prozess weiter zu Schritt S400,
das Maximalpositionslernen wird zugelassen, und dieser Prozess wird
temporär beendet.
-
Falls
andererseits in Schritt S300 bestimmt wird, dass die Maschinendrehzahl
NE gleich wie oder höher als die vorgeschriebene Drehzahl
Nest (NEIN in Schritt S300) ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S450,
das Maximalpositionslernen wird verboten, und dieser Prozess wird
temporär beendet.
-
Durch
wiederholtes Durchführen dieses Prozesses wird das Maximalpositionslernen
verboten, wenn die Maschinendrehzahl NE gleich wie oder größer
als die vorgeschriebene Drehzahl NEst ist. Die Wirkung des Durchführens
dieses Prozesses wird auch mit Bezug auf 9 beschrieben.
Es sei angemerkt, dass 9 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen
der Maschinendrehzahl NE und der Antriebskraft zeigt, die zum Durchführen
des Maximalpositionslernens erfordert ist, wobei die durchgehende
Linie die Antriebskraft darstellt, die erfordert ist, wenn die Temperatur
THact des Stellglieds 50 bei der Temperatur TH2 ist, die
in 8 gezeigt ist, und die gestrichelte Linie die
Antriebskraft darstellt, die erfordert ist, wenn die Temperatur
THact des Stellglieds 50 bei einer Temperatur TH1 ist,
die niedriger als TH2 ist.
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Wie
durch die gestrichelten Linien in 9 gezeigt
ist, ist während des Maximalpositionslernens die Antriebskraft
des bürstenlosen Motors 52 auf die Antriebskraft
Fres begrenzt, die ungefähr die Hälfte der maximalen
Antriebskraft Fmax ist, und der bürstenlose Motor 52 wird
angetrieben, um eine festgelegte Antriebskraft Fres zu erzeugen.
Wie durch die durchgehende Linie in 9 gezeigt
ist, falls das Maximalpositionslernen durchgeführt wird,
wenn die Temperatur THact des Stellglieds 50 TH2 ist und
die Maschinendrehzahl NE NE3 ist, ist die Antriebskraft Fres kleiner
als die Antriebskraft F3, die für das Maximalpositionslernen
erfordert ist, und deshalb gibt es eine Möglichkeit, dass
die Steuerwelle 340 während eines Betriebs stoppt
und ein irrtümliches Lernen auftritt.
-
Bei
der Brennkraftmaschine der vorliegenden Ausführungsform
wird jedoch, falls die Temperatur THact des Stellglieds 50 TH2
ist, die vorgeschriebene Drehzahl NEst, wo das Maximalpositionslernen verboten
ist, durch einen Begrenzungsprozess auf NE2 festgelegt. Als eine
Folge kann das Maximalpositionslernen nicht durchgeführt
werden, wenn die Maschinendrehzahl NE NE3 ist, das größer
als NE2 ist.
-
Des
Weiteren, falls die Temperatur THact des Stellglieds 50 niedrig
ist, werden Verluste der Antriebskraft sogar noch höher,
wenn das bewegbare Teil bewegt wird, selbst bei der gleichen Drehzahl NE,
und zwar aufgrund einer Erhöhung der Reibung der Öldichtungsteile
und einer Erhöhung der Viskosität des Schmieröls,
das für das Stellglied 50 bereitgestellt ist.
Falls die Temperatur THact des Stellglieds 50 bei TH1 ist,
das unterhalb TH2 ist, ist deshalb die Antriebskraft, die für
ein Durchführen des Maximalpositionslernens erfordert ist,
höher, wie durch die gestrichelte Linie in 9 gezeigt
ist.
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Falls
die Temperatur THact des Stellglieds 50 TH1 ist, was niedriger
als TH2 ist, wie in 9 gezeigt ist, ist deshalb,
selbst falls das Maximalpositionslernen bei den Bedingungen durchgeführt
wird, wo die Maschinendrehzahl NE NE2 ist, die Antriebskraft Fres
kleiner als die Antriebskraft F2, die für das Maximalpositionslernen
erfordert ist, und deshalb gibt es eine Möglichkeit, dass
die Antriebskraft ungenügend wird, die Steuerwelle 340 während
eines Betriebs stoppt, und ein irrtümliches Lernen auftritt.
-
In
Bezug auf diesen Punkt ist bei der Brennkraftmaschine der vorliegenden
Ausführungsform, wenn die Temperatur THact des Stellglieds 50 bei TH1
ist, wie in 8 gezeigt ist, aufgrund des
vorstehenden Begrenzungsprozesses die vorgeschriebene Drehzahl NEst,
wo das Maximalpositionslernen verboten ist, auf NE1 festgelegt,
was noch kleiner als NE2 ist. Als eine Folge wird das Maximalpositionslernen
verboten, wenn die Maschinendrehzahl NE NE2 ist, was größer
als NE1 ist.
-
Die
folgenden Effekte können durch die vorstehend beschriebene
vorliegende Ausführungsform erreicht werden.
- (1) Wenn die Maschinendrehzahl hoch ist, ist der Verlust der
Antriebskraft, wenn die Steuerwelle 340 bewegt wird, hoch,
und eine große Antriebskraft ist erfordert, wenn das Maximalpositionslernen
durchgeführt wird, so dass das Maximalpositionslernen verboten
ist. Deshalb kann das Problem vermieden werden, dass die Antriebskraft ungenügend
wird, die Steuerwelle 340 verfrüht stoppt, und
diese Stoppposition irrtümlich als das Hi-Ende gelernt
wird. Auf diese Weise wird es bei der vorstehend beschriebenen vorliegenden
Ausführungsform möglich, das Auftreten eines irrtümlichen
Lernens aufgrund einer unzureichenden Antriebskraft während
des Maximalpositionslernens zu unterdrücken.
- (2) Falls die Temperatur THact des Stellglieds 50 niedrig
ist, sind Verluste der Antriebskraft noch höher, wenn die
Steuerwelle 340 bewegt wird, selbst bei der gleichen Maschinendrehzahl
NE, und zwar aufgrund einer Erhöhung einer Reibung der Öldichtungsteile
und einer Erhöhung der Viskosität des Schmieröls,
das für das Stellglied bereitgestellt wird. Deshalb ist
die Maschinendrehzahl NE, wo das Maximalpositionslernen durchgeführt
werden kann, während das Auftreten eines fehlerhaften Lernens
unterdrückt wird, niedriger, wenn die Temperatur THact
des Stellglieds 50 niedriger ist. Deshalb wird bei der vorliegenden Ausführungsform
die Temperatur THact des Stellglieds 50 geschätzt
und die vorgeschriebene Drehzahl NEst, wo das Maximalpositionslernen verboten
ist, wird auf einen kleineren Wert festgelegt, wenn die geschätzte
Temperatur THact niedriger ist. Als eine Folge kann die vorgeschriebene Drehzahl
NEst, wo das Maximalpositionslernen verboten ist, entsprechend der
Möglichkeit eines Auftretens eines fehlerhaften Lernens
aufgrund einer ungenügenden Antriebskraft festgelegt werden.
- (3) Wenn das Maximalpositionslernen durchgeführt wird,
kann die kumulative Bewegung der Steuerwelle 340 oder,
mit anderen Worten gesagt, der Hubzählerwert S nicht genau
bestimmt werden, und somit kann der Abstand zu dem Hi-Ende nicht
genau bestimmt werden. Falls die Steuerwelle 340 deshalb
durch eine große Antriebskraft angetrieben wird, gibt es
eine Möglichkeit, dass der Aufprall, wenn der Hi-Endstopper 343 den
Zylinderkopf 20 berührt und die Steuerwelle 340 stoppt,
extrem stark ist und der Hubbetragänderungsmechanismus 300 und
das Stellglied 50, das diesen antreibt, deshalb beschädigt werden.
In Bezug auf diesen Punkt kann mit der vorliegenden Ausführungsform
der Aufprall, wenn die Steuerwelle 340 stoppt, durch Begrenzen
der Antriebskraft des bürstenlosen Motors 52 während
des Maximalpositionslernens minimiert werden, und deshalb können
eine Beschädigung des Hubbetragänderungsmechanismus 300 und
des Stellglieds 50 vermieden werden. Wenn jedoch ein Aufbau
verwendet wird, bei dem die Antriebskraft des bürstenlosen
Motors während des Maximalpositionslernens auf diese Weise
begrenzt ist, gibt es eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass
die Steuerwelle 340 aufgrund einer ungenügenden Antriebskraft
stoppt, obwohl das Hi-Ende noch nicht erreicht worden ist, und deshalb
die falsche Position als das Hi-Ende gelernt wird. In Bezug auf
diesen Punkt wird bei der vorliegenden Ausführungsform
ein Aufbau verwendet, der das Maximalpositionslernen auf der Basis
der Maschinendrehzahl NE verbietet, und deshalb kann, selbst falls
die Antriebskraft des bürstenlosen Motors 52 während
des Maximalpositionslernens begrenzt ist, das Auftreten eines irrtümlichen
Lernens, das durch eine ungenügende Antriebskraft verursacht
wird, vermieden werden.
-
Es
sei angemerkt, dass die zuvor beschriebene Ausführungsform
in geeigneter Weise geändert werden kann und auch die folgenden
Formen haben kann.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform ist ein Aufbau gezeigt
worden, wo der Öffnungsgrad der Drosselklappe 33 geändert
wird und die Menge eines Lufteinlasses GA auf der Basis des Beschleunigerbetätigungsbetrags
ACCP während des Maximalpositionslernens reguliert wird,
aber es kann auch ein Aufbau realisiert sein, in dem die Menge eines
Lufteinlasses GA nicht durch die Drosselklappe 33 reguliert wird.
Während des Maximalpositionslernens erhöht sich
jedoch der maximale Hubbetrag des Einlassventils 31 sukzessive,
so dass es Bedenken gibt, dass sich die Maschinendrehzahl NE erhöht.
Falls deshalb die Menge eines Lufteinlasses GA nicht durch die Drosselklappe 33 reguliert
wird, kann ein Aufbau verwendet werden, in dem die Drosselklappe 33 in
einem vollständig geschlossenen Zustand während des
Maximalpositionslernens gehalten wird, und somit wird eine Erhöhung
der Maschinendrehzahl NE aufgrund einer Erhöhung des maximalen
Hubbetrags des Einlassventils 31 unterdrückt.
Es sei angemerkt, dass selbst falls ein Aufbau verwendet wird, in
dem die Drosselklappe 33 in einem vollständig
geschlossenen Zustand während des Maximalpositionslernens
gehalten wird, es einen Fall gibt, in dem sich die Maschinendrehzahl
NE erhöht, selbst obwohl die Menge eines Lufteinlasses
GA begrenzt ist, beispielsweise wenn das Maximalpositionslernen
durchgeführt wird, wenn unter Ausnutzung eines Maschinenbremsens
gefahren wird. Deshalb ist es selbst wenn dieser Aufbau verwendet
wird, durch Verwenden des Steuergeräts gemäß der
vorstehenden Ausführungsform möglich, das Maximalpositionslernen zu
verbieten, wenn die Maschinendrehzahl NE gleich wie oder über
einer vorgeschriebenen Drehzahl NEst ist, und das Auftreten eines
irrtümlichen Lernens zu unterdrücken, das durch
eine unzureichende Antriebskraft während des Maximalpositionslernens verursacht
wird.
-
Des
Weiteren kann das Steuergerät der vorstehend genannten
Ausführungsform auf eine Brennkraftmaschine angewendet
werden, in der die Drosselklappe 33 in einem vollständig
geöffneten Zustand während des Maximalpositionslernens
in einer Weise gehalten wird, die gleich zu der während
eines normalen Maschinenbetriebs ist, oder auf eine Brennkraftmaschine,
die nicht mit einer Drosselklappe 33 ausgestattet ist und
in der das Maximalpositionslernen durchgeführt wird. Falls
jedoch die Menge eines Lufteinlasses GA während des Maximalpositionslernens
auf diese Weise nicht begrenzt ist, erhöht sich der maximale
Hubbetrag des Einlassventils 31 sukzessive in Verbindung
mit dem Maximalpositionslernen, die Menge eines Lufteinlasses GA
erhöht sich und die Maschinendrehzahl NE erhöht
sich auch. Falls dieser Aufbau verwendet wird, werden deshalb die
Bedingungen zum Durchführen des Maximalpositionslernens
so festgelegt, dass das Maximalpositionslernen unter den Bedingungen
durchgeführt wird, wo sich die Maschinendrehzahl NE nicht
erhöht, selbst obwohl sich die Menge einer Einlassluft
GA in Verbindung mit einem Durchführen des Maximalpositionslernens
erhöht, wie beispielsweise während einer Kraftstoffabsperrung
oder dergleichen. Es sei angemerkt, dass selbst falls die Bedingungen
zum Durchführen des Maximalpositionslernens auf diese Weise
festgelegt werden, sich die Maschinendrehzahl NE erhöhen
könnte, wenn das Maximalpositionslernen oder dergleichen
durchgeführt wird, wenn gefahren wird, während
ein Maschinenbremsen genutzt wird. Jedoch kann das Auftreten eines
irrtümlichen Lernens, das durch eine ungenügende
Antriebskraft während des Maximalpositionslernens verursacht
wird, durch Realisieren des Steuergeräts der vorstehend
genannten Ausführungsform und Verbieten der Ausführung
des Maximalpositionslernens unterdrückt werden, wenn die
Maschinendrehzahl NE gleich wie oder über einer vorgeschriebenen Drehzahl
NEst ist.
-
Bei
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist ein Aufbau
gezeigt worden, in dem ein Begrenzungsprozess durchgeführt
wird und eine Bestimmung gemacht wird, ob ein Durchführen
des Maximalpositionslernens zu gestatten ist, wenn bestimmt ist,
dass das Maximalpositionslernen erfordert ist, wie beispielsweise
wenn bestimmt wird, dass die Batteriespannung abgefallen ist und
eine momentane Unterbrechung aufgetreten ist. Jedoch kann selbst
in dem Fall, in dem das Maximalpositionslernen periodisch während
eines Maschinenbetriebs durchgeführt wird, das Steuergerät
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform realisiert
sein und der zuvor genannte Begrenzungsprozess durchgeführt
werden. Im Speziellen, wenn durch Verwenden eines Begrenzungsprozesses
bestimmt worden ist, ob das Maximalpositionslernen durchgeführt
werden sollte, ungeachtet der Bedingungen, in denen das Maximalpositionslernen
durchgeführt wird, ist es möglich, das Auftreten
eines irrtümlichen Lernens zu unterdrücken, das
durch eine unzureichende Antriebskraft verursacht wird, wenn das
Maximalpositionslernen durchgeführt wird.
-
Obwohl
ein Aufbau gezeigt worden ist, in dem die Antriebskraft des bürstenlosen
Motors 52 auf eine Antriebskraft Fres, die ungefähr
die Hälfte der maximalen Antriebskraft Fmax ist, begrenzt
ist, wenn das Maximalpositionslernen durchgeführt wird,
kann die Antriebskraft Fres während des Maximalpositionslernen
in geeigneter Weise geändert sein. Die Antriebskraft sollte
auf ein Niveau begrenzt sein, wo der Aufprall minimiert ist und
eine Beschädigung des Stellglieds 50 vermieden
wird, wenn die Steuerwelle 340 in Verbindung mit dem Maximalpositionslernen stoppt.
-
Selbst
wenn die Antriebskraft nicht auf diese Weise während des
Maximalpositionslernens begrenzt ist, kann des Weiteren das Auftreten
eines irrtümlichen Lernens, das durch eine ungenügende
Antriebskraft verursacht wird, durch Realisieren des Steuergeräts
der vorstehend genannten Ausführungsform unterdrückt
werden.
-
Obwohl
ein Aufbau gezeigt worden ist, in dem die Temperatur THact des Stellglieds 50 auf
der Basis der Maschinenkühlmitteltemperatur THW geschätzt
wird, kann das Verfahren des Schätzens der Temperatur THact
des Stellglieds 50 in geeigneter Weise geändert
sein. Beispielsweise kann auch ein Aufbau realisiert sein, in dem
ein Temperatursensor vorgesehen ist, um die Temperatur des Stellglieds 50 direkt
zu erfassen.
-
Des
Weiteren ändert sich die Temperatur der Brennkraftmaschine
aufgrund der Verbrennungswärme, aber der Betrag der Verbrennungswärme ändert sich
auf der Basis der Menge eines Lufteinlasses GA. Deshalb kann ein
Aufbau realisiert sein, der den kumulativen Wert für die
Menge eines Lufteinlasses GA der Brennkraftmaschine während
der letzten vorgeschriebenen Zeitspanne als einen Korrelationswert verwendet,
der auf die Temperatur THact des Stellglieds 50 bezogen
ist, und schätzt, dass die Temperatur THact des Stellglieds 50 hoch
ist, wenn dieser kumulative Wert hoch ist.
-
Darüber
hinaus, falls das Schmieröl, das zu dem Stellglied 50 zugeführt
wird, zugeführt wird, um den Kolben 12 zu schmieren,
der sich in dem Zylinder 11 nach vorne und hinten bewegt,
und das Schmieröl, das zu dem Stellglied 50 zugeführt
wird, eine starke Beziehung zu der Temperatur der Brennkammer 13 hat,
reagiert die Temperatur THact des Stellglieds 50 empfindlich
und variiert entsprechend gegenwärtigen Maschinenverbrennungsbedingungen.
Deshalb können in diesem Fall sowohl die Maschinenkühlmitteltemperatur
THW als auch der kumulative Wert für die Menge eines Lufteinlasses
GA während der letzen vorgeschriebenen Zeitspanne als ein
Korrelationswert verwendet werden, der auf die Temperatur THact
des Stellglieds 50 bezogen ist, um die Temperatur THact
des Stellglieds 50 zu schätzen. Mit anderen Worten
gesagt hat die Maschinenkühlmitteltemperatur THW eine starke
Beziehung zu der Durchschnittstemperatur der gesamten Brennkraftmaschine,
aber der kumulative Wert für die Menge eines Lufteinlasses
GA neigt dazu, eine starke Beziehung zu den lokalen Temperaturänderungen
in der Nähe der Brennkammer 13 zu haben. Deshalb
kann mit einem Aufbau, der sowohl die Maschinenkühlmitteltemperatur
THW als auch den kumulativen Wert für die Menge eines Lufteinlasses
als Korrelationswerte verwendet, die auf die Temperatur THact des Stellglieds 50 bezogen
sind, die Temperatur THact des Stellglieds 50 genauer geschätzt
werden, indem diese Tendenz in Betracht gezogen wird.
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Es
sei angemerkt, dass der kumulative Wert für die Menge eines
Lufteinlasses auf der Basis des kumulativen Werts für die
Menge eines eingespritzten Kraftstoffs geschätzt werden
kann, der eine starke Beziehung zu dem kumulativen Wert für
die Menge eines Lufteinlasses hat, um die Temperatur THact des Stellglieds 50 zu
schätzen.
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Obwohl
ein Aufbau gezeigt worden ist, in dem die Temperatur THact des Stellglieds 50 geschätzt
worden ist und die vorgeschriebene Drehzahl NEst, wo das Maximalpositionslernen
nicht gestattet ist, auf der Basis der Temperatur THact des Stellglieds 50 geändert
wird, kann auch ein Aufbau verwendet werden, in dem der Wert für
die vorgeschriebene Drehzahl NEst im Voraus auf einen festen Wert festgelegt
ist, ohne die vorgeschriebene Drehzahl NEst zu ändern,
und das Maximalpositionslernen durchgeführt wird. Es sei
angemerkt dass, falls dieser Aufbau verwendet wird, die vorgeschriebene
Drehzahl NEst auf einen Wert festgelegt sein sollte, der klein genug
ist, um das Auftreten eines irrtümlichen Lernens zu unterdrücken,
das durch eine ungenügende Antriebskraft verursacht wird,
selbst falls die Temperatur THact des Stellglieds 50 niedrig
ist und Verluste der Antriebskraft, wenn die Steuerwelle 340 angetrieben
wird, hoch sind.
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Der
Hubbetragänderungsmechanismus 300, der in Zusammenhang
mit der vorstehend genannten Ausführungsform beschrieben
ist, ist ein Beispiel und andere Aufbauten können verwendet
werden, solange ein Hubbetragänderungsmechanismus vorgesehen
ist, der den maximalen Hubbetrag des Einlassventils 31 durch
Bewegen eines bewegbaren Teils ändert, und es ein Brennkraftmaschinensteuergerät ist,
das den maximalen Hubbetrag auf der Basis der kumulativen Bewegung
des bewegbaren Teils von der Grundposition erfasst.
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Des
Weiteren ist das Verfahren des Berechnens der kumulativen Bewegung
der Steuerwelle 340 auf der Basis der Pulssignale, die
von den Positionssensoren S1, S2 ausgegeben werden, und des anschließenden
Schätzens des maximalen Hubbetrags ein Beispiel einer Erfassungseinrichtung
zum Erfassen des maximalen Hubbetrags auf der Basis der relativen
Bewegung von der Grundposition, und diese Einrichtung kann in geeigneter
Weise geändert werden.
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Zusammenfassung
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Eine
elektronische Steuerungseinheit (60) führt ein
Maximalpositionslernen durch, und zwar durch Antreiben eines Stellglieds
(50), um eine Steuerwelle (340) zu bewegen, und
Lernen der Position, wo ein Stoppen auftritt, weil der Zylinderkopf
(20) den Hi-Endstopper (343) berührt,
als die bewegbare Grenzposition (Hi-Ende), wo der maximale Hubbetrag
des Einlassventils am größten ist, um die kumulative
Bewegung der Steuerwelle (340) zu korrigieren. Die elektronische
Steuerungseinheit (60) verhindert ein Maximalpositionslernen,
wenn die Maschinendrehzahl NE höher als eine vorgeschriebene Drehzahl
NEst ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-188286 [0002]
- - JP 2005-188286 A [0002]
- - JP 2007-187062 [0002]
- - JP 2007-187062 A [0002, 0004]