DE112013001353T5

DE112013001353T5 - Motorsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112013001353T5
Application number: DE112013001353.3T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Automotive Systems Shimizu Hirokazu
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2014-11-27
Also published as: WO2014030671A1; US20150034052A1; JP2014040775A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zur Verwendung mit einem Motor, der einen variablen Ventilmechanismus und einen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus umfasst, der eine obere Totpunktposition eines Kolbens ändert. Die Steuervorrichtung berechnet ein Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis basierend auf Motor-Betriebsbedingungen und stellt eine Verdichtungsverhältnis-Obergrenze in Verbindung mit einem Betriebswinkel eines Einlassventils und einer Phase einer Öffnungszeit des Einlassventils ein. Die Steuervorrichtung wählt danach das niedrigere Verdichtungsverhältnis aus dem Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis und der Verdichtungsverhältnis-Obergrenze aus und steuert den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus (23) unter Verwendung des gewählten Verdichtungsverhältnisses als endgültigem Ziel-Verdichtungsverhältnis. Auf diese Weise kann eine Verschlechterung der Steuerbarkeit über den variablen Ventilmechanismus und den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus reduziert werden, während eine Beeinträchtigung zwischen dem Einlassventil und dem Kolben verhindert werden kann.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung zur Verwendung mit einem Motor, der einen variablen Ventilmechanismus und einen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus umfasst.
STAND DER TECHNIK
Eine im Patentdokument 1 offenbarte Motorsteuervorrichtung erfasst eine Betriebsposition eines Aktuators für einen variablen Ventilmechanismus, der eine Änderung einer Öffnungscharakteristik eines Einlassventils und eine Betriebsposition eines Aktuators für einen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus ermöglicht, der die obere Totpunktposition eines Kolbens ändert, und die Motorsteuervorrichtung prognostiziert den Abstand zwischen dem Kolben am oberen Totpunkt und dem Einlassventil basierend auf den erfassten Betriebspositionen. Wenn der prognostizierte Abstand zwischen dem Kolben und dem Einlassventil geringer als ein Grenzwert ist, bewirkt die Steuervorrichtung sodann, dass alle zum Reduzieren des Abstands wirksamen Aktuatoren deren Betrieb entweder einstellen, die Betriebsgeschwindigkeit reduzieren oder die Betriebsrichtung umkehren, um eine Beeinträchtigung zwischen dem Einlassventil und dem Kolben zu verhindern.
REFERENZDOKUMENT-LISTE
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2010-203269

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Das Einstellen des Betriebs oder dergleichen eines Aktuators zum Verhindern einer Beeinträchtigung zwischen dem Einlassventil und dem Kolben stellt eine dringende Vermeidung einer Ventilbeeinträchtigung, möglicherweise einer Verschlechterung eines Ansprechverhaltens und eine Konvergenz in der Steuerung durch den variablen Ventilmechanismus und den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus dar.
Die Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Probleme erreicht und es ist Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuervorrichtung zur Verwendung mit einem Motor bereitzustellen, die einen variablen Ventilmechanismus und einen Kompressionsverhältnis-Änderungsmechanismus umfasst und die in der Lage ist, eine Beeinträchtigung zwischen einem Einlassventil und einem Kolben zu verhindern und einen Abbau der Steuerbarkeit zu verhindern.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Die Erfindung stellt eine Motorsteuervorrichtung zur Verwendung mit einem Motor bereit, wobei der Motor umfasst: einen variablen Ventilmechanismus, der zum Ändern einer Öffnungscharakteristik zumindest eines von einem Einlassventil und einem Auslassventil konfiguriert ist; und einen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus, der zum Ändern einer oberen Totpunktposition eines Kolbens konfiguriert ist, wobei die Motorsteuervorrichtung zum Ändern eines Betriebsbereichs als Reaktion auf eine Steuergröße des variablen Ventilmechanismus oder des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus konfiguriert ist, wobei der Betriebsbereich der andere Mechanismus ist.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung kann eine Beeinträchtigung zwischen einem Einlassventil und einem Kolben verhindert werden, wobei eine Verschlechterung der Steuerbarkeit durch einen variablen Ventilmechanismus und einen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus reduziert werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Systemdarstellung eines Motors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine grafische Darstellung, die Änderungen einer Öffnungscharakteristik eines Einlassventils gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
3A bis 3D zeigen grafische Darstellungen von Änderungen der Öffnungscharakteristik des Einlassventils und des Verdichtungsverhältnis gemäß einer Änderung eines Betriebszustands gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Beschränkungsprozess eines Ziel-Verdichtungsverhältnisses gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
5 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Beschränkungsprozess eines Ziel-Betriebswinkels gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
6 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Beschränkungsprozess einer Ziel-Phase gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
7 zeigt ein Blockschaltbild, das einen Änderungsprozess eines oberen Grenzwerts eines Verdichtungsverhältnisses gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
1 zeigt eine Darstellung eines beispielhaften Motors, mit dem eine Steuervorrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird.
Ein Motor 1, der ein Verbrennungsmotor ist, umfasst einen Zylinderblock 2, einen Kolben 4, der in einer im Zylinderblock 2 ausgebildeten Zylinderbohrung 3 vorgesehen ist, einen Zylinderkopf 10, der einen darin ausgebildeten Einlasskanal 5 und einen Auslasskanal 6 umfasst, ein Paar von Einlassventilen 7 und 7 und ein Paar von Auslassventilen 8 und 8 pro Zylinder zum Öffnen und Schließen der Öffnungsenden des Einlasskanals 5 und des Auslasskanals 6.
Der Kolben 4 ist mit einer Kurbelwelle 9 durch eine Pleuelstange 13 verbunden, die eine untere Anbindung 11 und eine obere Anbindung 12 umfasst.
Eine Brennkammer 14 ist zwischen einer Kronenoberfläche 4a des Kolbens 4 und einer Unterseite des Zylinderkopfs 10 ausgebildet. Eine Zündkerze 15 ist im Wesentlichen in der Mitte des Zylinderkopfes 10 vorgesehen, der die Brennkammer 14 bildet.
Der Motor 1 ist außerdem mit einem variablen Ventilhubmechanismus 21, der eine Änderung des Ventilhubmaßes und eines Betriebswinkels der Einlassventile 7 und 7 ermöglicht, einem variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22, der eine Änderung einer Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 in Bezug auf die Kurbelwelle 9 ermöglicht, und einem Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 versehen, der eine obere Totpunktposition des Kolbens 4 ändert, um eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses zu ermöglichen.
Der variable Ventilhubmechanismus 21 und der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 bilden einen variablen Ventilmechanismus, der die Öffnungscharakteristik der Einlassventile 7 und 7 ändert.
Hierbei sei angemerkt, dass der Motor 1 den variablen Ventilhubmechanismus 21 oder den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 als variablen Ventilmechanismus umfassen kann, der die Öffnungscharakteristik der Einlassventile 7 und 7 ändert.
Der variable Ventilhubmechanismus 21 ist, wie zum Beispiel in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-172112 offenbart, ein Mechanismus, der einen Winkel einer Steuerwelle durch einen Aktuator, wie z. B. einen Elektromotor ändert, um ein maximales Ventilhubmaß der Einlassventile 7 und 7 zu ändern, und den Betriebswinkel in Verbindung mit der Änderung des maximalen Ventilhubmaßes zu ändern.
Der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 ist ein Mechanismus, der die Phase einer Einlass-Nockenwelle 24 in Bezug auf die Kurbelwelle 9 ändert, um eine Mittelphase des Betriebswinkels der Einlassventile 7 und 7 ohne eine Änderung des Betriebswinkels zu ändern.
Als variabler Ventilsteuerungsmechanismus 22, kann z. B. ein hydraulischer Flügelmechanismus, wie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-132473 offenbart, oder ein Mechanismus verwendet werden, der ein Zahnrad umfasst, das eine Drehung der Einlassnockenwelle 24 in Bezug auf die Kurbelwelle 9 ermöglicht. Darüber hinaus kann gegebenenfalls ein Mechanismus eingesetzt werden, der einen hydraulischen Aktuator oder einen Antrieb oder eine elektromagnetische Bremse umfasst, die als Aktuator verwendet werden.
Der Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 ist ein Mechanismus, der eine Struktur umfasst, wie sie zum Beispiel in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-276446 zum Ändern der oberen Totpunktposition des Kolbens 4 offenbart ist, um eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses des Motors 1 zu ermöglichen. Nachfolgend wird ein Beispiel der Struktur des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 beschrieben.
Die Kurbelwelle 9 umfasst eine Vielzahl von Zapfenbereichen 9a und einen Kurbelzapfenbereich 9b. Die Zapfenbereiche 9a werden durch Hauptlager des Zylinderblocks 2 drehbar abgestützt.
Der Kurbelzapfenbereich 9b ist in Bezug auf die Zapfenbereiche 9a exzentrisch und die untere Anbindung 11 ist mit dem Kurbelzapfenbereich 9b drehbar verbunden.
Die untere Anbindung 11 setzt sich aus zwei Segmenten zusammen und weist eine Verbindungsöffnung auf, die im Wesentlichen an deren Mitte vorgesehen ist. Der Kurbelzapfenbereich 9b ist in die Verbindungsöffnung eingepasst.
Die obere Anbindung 12 ist mit deren unterem Ende an einem Ende der unteren Anbindung 11 durch einen Verbindungsstift 25 schwenkbar verbunden und ist an deren oberem Ende mit dem Kolben 4 durch einen Kolbenbolzen 26 schwenkbar verbunden.
Ein Steuerglied 27 ist an dessen oberem Ende mit dem anderen Ende der unteren Anbindung 11 durch einen Verbindungsstift 28 schwenkbar verbunden und ist an dessen unterem Ende mit einem Unterteil des Zylinderblocks 2 über eine Steuerwelle 29 schwenkbar verbunden. Genauer gesagt wird die Steuerwelle 29 am Zylinderblock 2 drehbar abgestützt und weist einen exzentrischen Nockenbereich 29a auf, der in Bezug auf das Drehzentrum der Steuerwelle 29 exzentrisch ist. Das untere Ende des Steuerglieds 27 ist am exzentrischen Nockenbereich 29a drehbar befestigt.
Die Steuerwelle 29 weist einen Winkel auf, der durch ein Verdichtungsverhältnis-Stellglied 30 unter Verwendung eines Elektromotors gesteuert wird.
Wenn im oben beschriebenen kombiniert-verbundenen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 die Steuerwelle 29 durch einen Verdichtungsverhältnis-Steuerungsaktuator 30 gedreht wird, ändert sich die Position der Mitte des exzentrischen Nockenbereichs 29a, das heißt, die relative Position des exzentrischen Nockenbereichs 29a in Bezug auf den Zylinderblock 2.
Dies ändert die Schwenk-Abstützposition des unteren Endes des Steuerglieds 27. Eine Änderung der Schwenk-Abstützposition des Steuergliedes 27 verändert den Hub des Kolbens 4 zum Anheben oder Senken der Position des Kolbens 4 am oberen Kolben-Totpunkt TDC, wodurch sich das Verdichtungsverhältnis des Motors 1 ändert.
Der variable Ventilhubmechanismus 21, der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 und der Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 arbeiten als Reaktion auf Manipulationsgrößen, die von einer Steuereinheit 31 gesendet werden, um eine Änderung der Öffnungscharakteristik der Einlassventile 7 und 7, wie zum Beispiel das maximale Ventilhubmaß, den Betriebswinkel und die Mittelphase der Öffnungszeit und das Verdichtungsverhältnis des Motors 1 zu ermöglichen.
Die Steuereinheit 31 vergleicht Steuergrößen des variablen Ventilhubmechanismus 21, des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 und des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 mit Zielwerten, die als Reaktion auf Motor-Betriebszustände für die Steuergrößen der Mechanismen 21 und 22 berechnet wurden, um die Manipulationsgrößen zu ermitteln. Die ermittelten Manipulationsgrößen werden an die Aktuatoren des variablen Ventilhubmechanismus 21, des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 und des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 ausgegeben.
Die Steuereinheit 31 berechnet Zielwerte der Steuergrößen für die Mechanismen 21 und 22 z. B. aus einer Motordrehzahl, einer Motorlast und einer Motortemperatur.
Der Betriebswinkel des maximalen Ventilhubmaßes der Einlassventile 7 und 7 oder eine damit korrelierende Zustandsgröße bildet die Steuergröße für den variablen Ventilhubmechanismus 21. Die Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 oder eine mit der Phase korrelierende Zustandsgröße bildet die Steuergröße für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22. Die obere Totpunktposition des Kolbens 4 oder eine mit der oberen Totpunktposition korrelierende Zustandsgröße bildet die Steuergröße für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23.
Die Steuereinheit 31 empfängt Signale von Sensoren, die Betriebszustände des Motors 1 beziehen.
Derartige Sensoren, die Betriebszustände des Motors 1 beziehen, umfassen einen Kurbelwellensensor 32, der ein Impulssignal POS bei einer Frequenz proportional zur Drehzahl des Motors 1 ausgibt, einen Luftmassensensor 23, der ein Signal QA ausgibt, das eine Ansaugluftströmung des Motors 1 kennzeichnet, einen Gaspedal-Öffnungssensor 34, der ein Signal ACC ausgibt, das die Öffnung eines Gaspedals kennzeichnet, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 35, der ein Signal VSP ausgibt, das die Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs kennzeichnet, in dem der Motor 1 eingebaut ist, einen Gangpositionssensor 36, der ein Signal GP ausgibt, das eine Gangposition eines Getriebes zur Verwendung mit dem Motor 1 kennzeichnet, und einen Kühlmitteltemperatursensor 37, der ein Signal TW ausgibt, das eine Temperatur eines Kühlmittels für den Motor 1 kennzeichnet.
Außerdem ist ein Winkelsensor 41 vorgesehen, wobei der Winkelsensor 41 einen Winkel einer Steuerwelle zum Ermitteln der Steuergröße für den variablen Ventilhubmechanismus 21 misst. Ein Signal CA, das vom Winkelsensor 41 ausgegeben wird und den Winkel der Steuerwelle kennzeichnet, wird als Signal in die Steuereinheit 31 eingegeben, das die Steuergröße für den variablen Ventilhubmechanismus 21 kennzeichnet.
Da der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 die Phase der Einlassnockenwelle 24 in Bezug auf die Kurbelwelle 9, wie oben beschrieben, ändert, ermittelt die Steuereinheit 31 eine Phase PH der Einlassnockenwelle 24 in Bezug auf die Kurbelwelle 9 basierend auf Informationen über eine Drehposition der Kurbelwelle 9 und Informationen über eine Drehposition der Einlassnockenwelle 24.
Mit anderen Worten empfängt die Steuereinheit 31 das Signal POS vom Kurbelwinkelsensor 32 als Information über die Drehposition der Kurbelwelle 9. Die Steuereinheit 31 empfängt außerdem ein Impulssignal CRP von einem Nockenwinkelsensor 42 als Information über die Drehposition der Einlassnockenwelle 24. Der Nockenwinkelsensor 42 gibt das Impulssignal CRP für jeden vorgegebenen Nockenwinkel aus. Die Steuereinheit 31 ermittelt die Phase PH der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7, die vom variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 geändert werden soll, aus dem Signal POS vom Kurbelwinkelsensor 32 und dem Signal CRP vom Nockenwinkelsensor 42.
Da der Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 die Änderung des Verdichtungsverhältnisses als Reaktion auf die Drehung der Steuerwelle 29 ermöglicht, empfängt die Steuereinheit 31 ein Signal CVP, das den Winkel der Steuerwelle 29 kennzeichnet, von einem Winkelsensor 43 als Signal, das die Steuergröße für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 kennzeichnet.
2 zeigt eine grafische Darstellung, die Änderungen des maximalen Ventilhubmaßes und des Betriebswinkels der Einlassventile 7 und 7 veranschaulicht, die vom variablen Ventilhubmechanismus 21 geändert werden, und Änderungen der Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7, die vom variablen Ventilhubmechanismus 21 zusammen mit einer Betätigung des Kolbens 4 geändert wurden.
Wie in 2 anhand des maximalen Ventilhubmaßes und des Betriebswinkels der Einlassventile 7 und 7 veranschaulicht, die vom variablen Ventilhubmechanismus 21 vergrößert wurden, wird eine Öffnungssteuerzeit IVO für die Einlassventile 7 und 7 vorverstellt (advanced), wobei sich das Ventilhubmaß der Einlassventile 7 und 7 am oberen Kolben-Totpunkt TDC vergrößert.
Die in 2 veranschaulichte Öffnungscharakteristik der Einlassventile 7 und 7 wird mit der Phase der Öffnungszeit erreicht, die vom variablen Ventilhubmechanismus 21 an der maximal nacheilenden Position ermöglicht wird, die eine Anfangsposition ist. Mit der durch den variablen Ventilhubmechanismus 21 vorverstellten Phase der Öffnungszeit wird sich das Ventilhubmaß der Einlassventile 7 und 7 vergrößern.
Die Steuereinheit 31 berechnet die Zielwerte der Steuergrößen für den variablen Ventilhubmechanismus 21, den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 und den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 aus Betriebsbedingungen des Motors 1 so, dass die Steuergrößen zu ihren jeweiligen Zielwerten konvergieren und keine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 verursacht wird.
3A zeigt eine grafische Darstellung, die einen Beispiel-Zielwert für den oberen Kolben-Totpunkt und Beispiel-Zielwerte für die Öffnungscharakteristik der Einlassventile 7 und 7 in einem Niederlastzustand des Motors 1 vor einer Beschleunigung veranschaulicht. 3B zeigt eine grafische Darstellung, die einen Beispiel-Zielwert für den oberen Kolben-Totpunkt und Beispiel-Zielwerte für die Öffnungscharakteristik der Einlassventile 7 und 7 nach einem Übergang vom Niederlastzustand des Motors 1, der in 3A dargestellt ist, auf einen Hochlastzustand des Motors 1 mit niedergedrücktem Gaspedal veranschaulicht. Bei jeder der in 3A bis 3B veranschaulichten Betriebsbedingungen wird keine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 verursacht.
Mit dem Übergang der Motorlast von der niedrigen Last zur hohen Last wird in einem in 3A bis 3D veranschaulichen Beispiel das Verdichtungsverhältnis gesenkt, der Betriebswinkel (das maximale Ventilhubmaß) der Einlassventile 7 und 7 vergrößert und die Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 verzögert. Wenn der variable Ventilhubmechanismus 21, der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 und der Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 hierbei gleichzeitig betrieben werden, wird keine Beeinträchtigung zwischen den Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 während dem Prozess der Änderung der Motorlast von der niedrigen Last zur hohen Last verursacht, wie dies in 3C veranschaulicht ist.
Wenn jedoch z. B. lediglich der variable Ventilhubmechanismus 21 zum Vergrößern des Betriebswinkels ohne die Betätigung des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 und des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 in einem Fall arbeitet, bei dem die Zielwerte als Reaktion auf die Änderung der Motorlast von der niedrigen Last zur hohen Last, wie in 3D veranschaulicht, geändert werden, vergrößert sich der Betriebswinkel der Einlassventile 7 und 7, wobei das Verdichtungsverhältnis hoch bleibt und die Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 vorverstellt bleibt, was zu einer möglichen Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 führt.
Um eine Beeinträchtigung des Kolbens 4 in einem solchen Übergangszustand zu verhindern, führt die Steuereinheit 31 sodann einen Prozess der Änderung eines Betriebsbereichs von der derzeitigen Steuergröße jeweils für den variablen Ventilhubmechanismus 21, den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 und den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 aus.
In einem in 3D veranschaulichten Beispiel beschränkt die Steuereinheit 31 den Zielwert des Betriebswinkels z. B. auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert, um eine Ventil-Beeinträchtigung für das hohe Verdichtungsverhältnis und die vorverstellt Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 zu verhindern, sodass der Betriebswinkel gesteuert wird, sich innerhalb eines Betriebsbereichs zu vergrößern, der keine Ventil-Beeinträchtigung verursacht.
Mit anderen Worten beschränkt der durch die Steuereinheit 31 ausgeführte Prozess zum Ändern der Betriebsbereiche der Mechanismen 21, 22 und 23 die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses, die Erhöhung des maximalen Ventilhubmaßes der Einlassventile 7 und 7 und das Vorverstellen der Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7, die alle Funktionsweisen zum Reduzieren des Abstands zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 am oberen Totpunkt sind.
Nachfolgend wird die von der Steuereinheit 31 durchgeführte Verarbeitung detailliert beschrieben.
4 ist ein Funktions-Blockschaltbild, das einen Prozess veranschaulicht, der von der Steuereinheit 31 zum Beschränken eines Zielwerts der Steuergröße für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 durchgeführt wird.
In 4 empfängt eine Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis-Berechnungseinheit 231 Signale, die Motor Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel eine Motorlast und eine Motordrehzahl kennzeichnen, um ein Basisziel-Verdichtungsverhältnis basierend auf den Motor-Betriebsbedingungen zu berechnen.
Eine Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 empfängt ein Signal des Betriebswinkels der Einlassventile 7 und 7, das die Steuergröße für den variablen Ventilhubmechanismus 21 ist, und ein Signal der Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7, das die Steuergröße für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 ist.
Die Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 umfasst ein Kennfeld zum Speichern von Obergrenzen des Verdichtungsverhältnisses in Verbindung mit den Betriebswinkel und Phasen der Öffnungszeiten der Einlassventile 7 und 7.
Das Obergrenzen-Kennfeld des Verdichtungsverhältnisses speichert ein maximales Verdichtungsverhältnis, bei dem die Kronenoberfläche des Kolbens 4 am oberen Totpunkt TDC den Einlassventilen 7 und 7 mit einem vorgegebenen Zwischenraum gegenüberliegen wird, in Verbindung mit einem Betriebswinkel und einer Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7.
Ein größerer Betriebswinkel der Einlassventile 7 und 7 und eine weiter vorverstellte Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 haben ein größeres Ventilhubmaß der Einlassventile 7 und 7 am oberen Ansaug-Totpunkt TDC zur Folge. Daher wird der obere Grenzwert des Verdichtungsverhältnisses für einen größeren Betriebswinkel der Einlassventile 7 und 7 auf einen kleineren Wert eingestellt, und der obere Grenzwert des Verdichtungsverhältnisses wird für eine weiter vorverstellte Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 auf einen kleineren Wert eingestellt.
Der vorgegebene Zwischenraum wird vorab unter Berücksichtigung von Fehlern bei der Messung des Betriebswinkels der Einlassventile 7 und 7 und der Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7, Schwankungen der Steuergenauigkeit über das Verdichtungsverhältnis und dergleichen angepasst, sodass der vorgegebene Zwischenraum ein Wert ist, mit dem selbst mit einer Anhäufung solcher Fehler eine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 verhindert werden kann.
Die Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 durchsucht das Kennfeld nach einem Signal für eine Verdichtungsverhältnis-Obergrenze in Verbindung mit einem Betriebswinkel der Einlassventile 7 und 7 und einer Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 zu diesem Zeitpunkt, und die Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 gibt das Signal aus.
Eine Vergleichseinheit 233 empfängt ein Signal des Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnisses, das von der Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis-Berechnungseinheit 231 ausgegeben wurde, und das Signal der Verdichtungsverhältnis-Obergrenze, die von der Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 ausgegeben wurde, um das niedrigere Verdichtungsverhältnis der beiden zu ermitteln, und die Vergleichseinheit 233 gibt das niedrigere Verdichtungsverhältnis als endgültiges Ziel-Verdichtungsverhältnis aus. Der Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 wird danach als Reaktion auf dieses endgültige Ziel-Verdichtungsverhältnis gesteuert.
Mit anderen Worten, wenn das Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis, das von der Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis-Berechnungseinheit 231 aus den Betriebsbedingungen des Motors 1 berechnet wurde, die Verdichtungsverhältnis-Obergrenze überschreitet, wird die Verdichtungsverhältnis-Obergrenze als endgültiges Ziel-Verdichtungsverhältnis ausgegeben, sodass das endgültige Ziel-Dichtungsverhältnis auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als die Verdichtungsverhältnis-Obergrenze beschränkt ist.
Wenn der Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 durch ein Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis gesteuert wird, das eine Verdichtungsverhältnis-Obergrenze überschreitet, kann eine obere Totpunktposition des Kolbens 4 für ein Ventilhubmaß der Einlassventile 7 und 7 am oberen Ansaug-Totpunkt zu hoch sein, was möglicherweise eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 verursacht.
Demgegenüber wird die Verdichtungsverhältnis-Obergrenze auf einen Wert eingestellt, mit dem eine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 mit einem Betriebswinkel der Einlassventile 7 und 7 und einer Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 zu diesem Zeitpunkt, wie oben beschrieben, verhindert werden kann. Durch Steuern des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 unter Verwendung eines Verdichtungsverhältnisses in einem Bereich unterhalb der Verdichtungsverhältnis-Obergrenze als endgültiges Ziel-Verdichtungsverhältnis, kann somit eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 verhindert werden.
Nachfolgend wird ein Steuerungsvorgang zum Beschränken eines Ziel-Verdichtungsverhältnisses basierend auf einem Beispiel beschrieben, welches die Umkehr der in 3A bis 3D beschriebenen Änderung der Motorlast von der niedrigen Last zur hohen Last ist. In diesem Beispiel wird die Motorlast von einer hohen Last zu einer niedrigen Last geändert und die Steuerung wird so ausgeführt, dass das maximale Ventilhubmaß der Einlassventile 7 und 7 reduziert wird, die Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 vorverstellt wird und das Verdichtungsverhältnis erhöht wird.
Wenn für die von einer hohen Last zu einer niedrigen Last geänderte Motorlast das Vorverstellen (advancing) der Phase der Öffnungszeit und das Erhöhen des Verdichtungsverhältnisses der Reduzierung des Betriebswinkels, die verzögert ist, vorausgeht, mit anderen Worten, wenn der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 und der Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 ohne den Betrieb des variablen Ventilhubmechanismus 21 arbeiten, kann die zur Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses auf ein Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis durchgeführte Steuerung eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 verursachen.
Durch Einstellen einer Verdichtungsverhältnis-Obergrenze als Reaktion auf einen Betriebswinkel der Einlassventile 7 und 7 zu diesem Zeitpunkt und durch Beschränken eines Ziel-Verdichtungsverhältnisses auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als die Verdichtungsverhältnis-Obergrenze, wird demgegenüber das Verdichtungsverhältnis auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als ein maximal tolerierbares Verdichtungsverhältnis in diesem Zustand beschränkt, selbst wenn der Vorgang zum Reduzieren des Betriebswinkels, oder mit anderen Worten, das maximale Ventilhubmaß verzögert wird. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 verhindert werden.
Im weiteren Verlauf des Vorgangs zum Reduzieren des Betriebswinkels zum Erreichen einer Reduzierung des Ventilhubmaßes am oberen Ansaug-Totpunkt TDC wird der Wert der Verdichtungsverhältnis-Obergrenze dementsprechend auf einen höheren Wert geändert, bis der Wert der Verdichtungsverhältnis-Obergrenze letztendlich den des Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnisses überschreitet, sodass die Steuerung mit dem Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis als endgültigem Ziel-Verdichtungsverhältnis ausgeführt wird, wodurch ein Konvergieren des Verdichtungsverhältnisses auf einen Wert ermöglicht wird, der den zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Betriebszuständen entspricht.
Die oben beschriebene Beschränkungssteuerung beschränkt die Änderung des Zielwerts für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 temporär, ohne den Vorgang durch den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses zu stoppen und ohne die Geschwindigkeit der Änderung zu drosseln, und ist daher in der Lage, einen Abbau der Ansprechempfindlichkeit und einer Konvergenz von Verdichtungsverhältnis-Änderungen zu reduzieren.
5 zeigt ein Funktions-Blockschaltbild, das einen durch die Steuereinheit 31 zum Beschränken eines Zielwerts der Steuergröße für den variablen Ventilhubmechanismus 21 ausgeführten Prozess veranschaulicht.
In 5 empfängt eine Basis-Ziel-Betriebswinkel-Berechnungseinheit 211 Signale, die Motor-Betriebszustände, wie z. B. die Motorlast und die Motordrehzahl kennzeichnen, um einen Basis-Ziel-Betriebswinkel basierend auf den Motor-Betriebsbedingungen zu berechnen.
Eine Betriebswinkel-Obergrenzen-Berechnungseinheit 212 empfängt ein Signal des Verdichtungsverhältnisses, das die Steuergröße für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 ist, und ein Signal der Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7, das die Steuergröße für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 ist.
Die Betriebswinkel-Obergrenzen-Berechnungseinheit 212 umfasst ein Kennfeld zum Speichern von Obergrenzen des Betriebswinkels in Verbindung mit Verdichtungsverhältnissen und Phasen der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7.
Das Obergrenzen-Kennfeld des Betriebswinkel speichert einen maximalen Betriebswinkel, an dem die Kronenoberfläche 4a des Kolbens 4 am oberen Totpunkt TDC den Einlassventilen 7 und 7 mit einem vorgegebenen Zwischenraum unter den Bedingungen einer Position der Kronenoberfläche 4a des Kolbens 4 am oberen Totpunkt TDC und einer Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 zu diesem Zeitpunkt gegenüberliegen kann.
Mit anderen Worten wird ein Ventilhubmaß, mit dem die Ventile dem Kolben 4 mit dem vorgegebenen Zwischenraum am oberen Ansaug-Totpunkt TDC gegenüberliegen werden, in Verbindung mit einem Verdichtungsverhältnis ermittelt. Ein Betriebswinkel, der dieses Ventilhubmaß erreichen kann, wird in Verbindung mit einer Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 ermittelt. Demzufolge wird ein Betriebswinkel, an dem die Kronenoberfläche des Kolbens 4 den Einlassventilen 7 und 7 am oberen Ansaug-Totpunkt TDC mit dem vorgegebenen Zwischenraum gegenüberliegt, in Verbindung mit dem Verdichtungsverhältnis und der Phase ermittelt.
Ein höheres Verdichtungsverhältnis bedingt eine niedrigere Obergrenze für das Ventilhubmaß am oberen Ansaug-Totpunkt TDC. Eine weiter vorverstellte Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 bedingt außerdem ein höheres Ventilhubmaß am oberen Ansaug-Totpunkt TDC mit dem gleichen Betriebswinkel. Demzufolge wird die Betriebswinkel-Obergrenze für ein höheres derzeitiges Verdichtungsverhältnis und eine weiter vorverstellte Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 auf einen kleineren Wert eingestellt.
Der vorgegebene Zwischenraum wird vorab unter Berücksichtigung von Fehlern bei der Messung des Verdichtungsverhältnisses und der Phase, Schwankungen der Steuergenauigkeit über den Betriebswinkel und dergleichen angepasst, sodass der vorgegebene Zwischenraum ein Wert ist, mit dem eine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 selbst bei einer Anhäufung solcher Fehler verhindert werden kann.
Die Betriebswinkel-Obergrenzen-Berechnungseinheit 212 durchsucht das Kennfeld nach einem Signal einer Betriebswinkel-Obergrenze in Verbindung mit einem Verdichtungsverhältnis und einer Phase, die empfangen wurden, und die Betriebswinkel-Obergrenzen-Berechnungseinheit 212 gibt das Signal aus.
Eine Vergleichseinheit 213 empfängt ein Signal des Basis-Ziel-Betriebswinkels, der durch die Basis-Ziel-Betriebswinkel-Berechnungseinheit 211 ausgegeben wurde, und das Signal der Betriebswinkel-Obergrenze, das von der Betriebswinkel-Obergrenzen-Berechnungseinheit 212 ausgegeben wurde, um den kleineren Betriebswinkel der beiden zu ermitteln, und die Vergleichseinheit 213 gibt den kleineren Betriebswinkel als endgültigen Ziel-Betriebswinkel aus. Der variable Ventilhubmechanismus 21 wird sodann als Reaktion auf diesen endgültigen Ziel-Betriebswinkel gesteuert.
Mit anderen Worten, wenn der Basis-Ziel-Betriebswinkel, der von der Basis-Ziel-Betriebswinkel-Berechnungseinheit 211 aus den Motor-Betriebsbedingungen berechnet wurde, die Betriebswinkel-Obergrenze überschreitet, wird die Betriebswinkel-Obergrenze als endgültiger Ziel-Betriebswinkel ausgegeben, sodass der endgültige Ziel-Betriebswinkel auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als die Betriebswinkel-Obergrenze beschränkt wird.
Wenn der variable Ventilhubmechanismus 21 durch einen Basis-Ziel-Betriebswinkel gesteuert wird, der eine Betriebswinkel-Obergrenze überschreitet, können ein Betriebswinkel der Einlassventile 7 und 7 für eine obere Totpunktposition des Kolbens 4 und eine Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 zu groß sein, wodurch möglicherweise eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 am oberen Totpunkt TDC verursacht wird.
Die Betriebswinkel-Obergrenze wird demgegenüber auf einen Wert eingestellt, mit dem eine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 mit einem Kompressionsverhältnis und einer Phase zu diesem Zeitpunkt, wie oben beschrieben, verhindert werden kann. Durch das Steuern des variablen Ventilhubmechanismus 21 unter Verwendung eines Betriebswinkels als endgültigen Ziel-Betriebswinkel, in einem Bereich unterhalb der Betriebswinkel-Obergrenze kann somit eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 verhindert werden.
Nachfolgend wird ein Vorgang der Beschränkungssteuerung auf einen Ziel-Betriebswinkel basierend auf einem in 3A bis 3C veranschaulichten Beispiel beschrieben, bei dem die Motorlast von der niedrigen Last auf die hohe Last geändert ist und die Steuerung so ausgeführt wird, dass das maximale Ventilhubmaß vergrößert wird, die Phase der Öffnungszeit verzögert wird und das Verdichtungsverhältnis reduziert wird.
Wenn für die von der niedrigen Last auf die hohe Last geänderte Motorlast der Vorgang zum Erhöhen des Betriebswinkels der Steuerung zum Reduzieren des Verdichtungsverhältnisses und der Vorgang zum Verzögern der Phase der Öffnungszeit, die verzögert wurden, vorausgeht, das heißt, wenn der variable Ventilhubmechanismus 21 z. B. ohne den Betrieb des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 und des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 arbeitet, kann die zum Vergrößern des Betriebswinkels auf einen Basis-Ziel-Betriebswinkel ausgeführte Steuerung eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 am oberen Totpunkt TDC verursachen.
Durch das Einstellen einer Betriebswinkel-Obergrenze als Reaktion auf ein Verdichtungsverhältnis und eine Phase zu diesem Zeitpunkt und durch Beschränken eines Ziel-Betriebswinkels auf einen Wert gleichgroß wie oder niedriger als die Betriebswinkel-Obergrenze kann demgegenüber der Betriebswinkel auf einen Wert gleichgroß oder niedriger als ein maximal tolerierbar Betriebswinkel in diesem Zustand beschränkt werden, selbst wenn die Steuerung zum Reduzieren des Verdichtungsverhältnisses und der Vorgang zum Verzögern der Phase der Öffnungszeit verzögert werden. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 verhindert werden.
Im weiteren Verlauf der Vorgänge zum Verzögern der Phase der Öffnungszeit und zum Reduzieren des Kompressionsverhältnisses wird der Wert der Betriebswinkels-Obergrenze dementsprechend auf einen größeren Wert geändert, bis der Wert der Betriebswinkel-Obergrenze letztendlich den des Basis-Ziel-Betriebswinkels überschreitet, sodass die Steuerung mit dem Basis-Ziel-Betriebswinkel als endgültigem Ziel-Betriebswinkel durchgeführt wird, wobei das Konvergieren des Betriebswinkels auf einem Wert ermöglicht wird, der den zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Betriebsbedingungen entspricht.
Die oben beschriebene Beschränkungssteuerung beschränkt die Änderung des Zielwerts für den variablen Ventilhubmechanismus 21 ohne ein Stoppen der Änderung des Betriebswinkels zu verursachen und ohne die Geschwindigkeit der Änderung zu drosseln, und ist daher in der Lage, den Abbau der Ansprechempfindlichkeit und der Konvergenz für die Steuerung des Betriebswinkels zu reduzieren.
6 zeigt ein Funktion-Blockschaltbild, das einen Prozess veranschaulicht, der von der Steuereinheit 31 zum Beschränken eines Zielwerts für die Steuergröße der variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 ausgeführt wird.
In 6 empfängt eine Basis-Ziel-Phasenberechnungseinheit 221 Signale, die Motor-Betriebsbedingungen, wie z. B. die Motorlast und die Motordrehzahl, kennzeichnen, um eine Basis-Ziel-Phase basierend auf den Motor-Betriebsbedingungen zu berechnen.
Eine Phasen-Obergrenzen-Berechnungseinheit 222 empfängt ein Signal des Verdichtungsverhältnisses, das die Steuergröße für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 ist, und ein Signal des Betriebswinkels, das die Steuergröße für den variablen Ventilhubmechanismus 21 ist.
Die Phasen-Obergrenzen-Berechnungseinheit 222 umfasst ein Kennfeld zum Speichern von Obergrenzen der Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7, d. h. Obergrenzen von Phasen-Vorverstellgrößen in Verbindung mit Verdichtungsverhältnissen und Betriebswinkeln.
Der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 ermöglicht ein Vorverstellen der Phase der Öffnungszeit von der maximal nacheilenden Position, die eine Standardposition ist. Dieser Mechanismus berechnet eine Ziel-Phase in Form eines Vorverstellwinkels von der maximal nacheilenden Position und eine Obergrenze der Ziel-Phase in Form einer Obergrenze des Vorverstellwinkels von der maximal nacheilenden Position.
Das Kennfeld der Phasen-Obergrenzen speichert eine maximale Phasen-Vorverstellgröße, bei der die Kronenoberfläche 4a des Kolbens 4 am oberen Totpunkt TDC den Einlassventilen 7 und 7 mit einem vorgegebenen Zwischenraum unter den Bedingungen einer Position der Kolbenoberfläche 4a des Kolbens am oberen Totpunkt TDC gegenüberliegen kann, die in Verbindung mit einem Verdichtungsverhältnis und einem Ventilhubmaß für die Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 ermittelt wurde.
Mit anderen Worten wird ein Ventilhubmaß, mit dem die Ventile dem Kolben 4 mit dem vorgegebenen Zwischenraum am oberen Totpunkt TDC gegenüberliegen werden, in Verbindung mit einem Verdichtungsverhältnis ermittelt. Eine Phase, die dieses Ventilhubmaß erreichen kann, wird in Verbindung mit einem Betriebswinkel der Einlassventile 7 und 7 ermittelt. Demzufolge wird eine Phase, bei der die Kronenoberfläche 4a des Kolbens 4 den Einlassventilen 7 und 7 am oberen Ansaug-Totpunkt TDC mit dem vorgegebenen Zwischenraum gegenüberliegt, in Verbindung mit dem Verdichtungsverhältnis und dem Betriebswinkel ermittelt.
Ein höheres Verdichtungsverhältnis bedingt eine niedrigere Obergrenze für das Ventilhubmaß am oberen Ansaug-Totpunkt TDC. Außerdem bedingt ein größerer Betriebswinkel ein höheres Ventilhubmaß am oberen Ansaug-Totpunkt TDC mit der gleichen Phase. Demzufolge wird die Phasen-Obergrenze für ein höheres Verdichtungsverhältnis und einen größeren Betriebswinkel auf einen kleineren Wert eingestellt.
Der vorgegebene Zwischenraum wird vorab unter Berücksichtigung von Fehlern bei der Messung des Verdichtungsverhältnisses und des Betriebswinkels, Schwankungen der Steuergenauigkeit über die Mittelphase und dergleichen angepasst, sodass der vorgegebene Zwischenraum einen Wert darstellt, bei dem eine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 selbst bei einer Anhäufung solcher Fehler verhindert werden kann.
Die Phasen-Obergrenzen-Berechnungseinheit 222 durchsucht das Kennfeld nach einem Signal einer Phasen-Obergrenze in Verbindung mit einem Verdichtungsverhältnis und einem Betriebswinkel, die empfangen wurden, und die Phasen-Obergrenzen-Berechnungseinheit 222 gibt das Signal aus.
Eine Vergleichseinheit 223 empfängt ein Signal der Basis-Ziel-Phase, das von der Phasen-Obergrenzen-Berechnungseinheit 222 ausgegeben wurde, und das Signal der Phasen-Obergrenze, das von der Phasen-Obergrenzen-Berechnungseinheit 222 ausgegeben wurde, um die kleinere Phase der beiden als Vorverstellwinkel zu ermitteln. Die Vergleichseinheit 223 gibt die kleinere Phase als endgültige Ziel-Phase aus. Der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 wird sodann als Reaktion auf diese endgültige Ziel-Phase gesteuert.
Mit anderen Worten, wenn die von der Ziel-Phasen-Berechnungseinheit 221 aus den Motor-Betriebsbedingungen berechnete Basis-Ziel-Phase die Phasen-Obergrenze überschreitet, und wenn die Basis-Ziel-Phase weiter vorverstellt als die Phasen-Obergrenze ist, wird die Phasen-Obergrenze als endgültige Ziel-Phase ausgegeben, sodass die endgültige Ziel-Phase auf einen Wert gleichgroß wie oder niedriger als die Phasen-Obergrenze, mit anderen Worten auf einen Wert auf der nacheilenden Seite des Vorverstellungsgrenzwerts beschränkt wird.
Wenn der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 durch eine Basis-Ziel-Phase gesteuert wird, die eine Phasen-Obergrenze überschreitet, kann eine Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 für eine obere Totpunktposition des Kolbens 4 und einen Betriebswinkel der Einlassventile 7 und 7 zu weit vorverstellt sein, wodurch möglicherweise eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 am oberen Totpunkt TDC verursacht wird.
die Phasen-Obergrenze wird hingegen auf einen Wert eingestellt, mit dem eine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 4 und den Einlassventilen 7 und 7 mit dem Verdichtungsverhältnis und dem Betriebswinkel zu diesem Zeitpunkt, wie oben beschrieben, verhindert werden kann. Durch die Steuerung des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 unter Verwendung einer Phase in einem Bereich unterhalb der Phasen-Obergrenze als endgültige Ziel-Phase, kann eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben verhindert werden.
Nachfolgend wird ein Vorgang der Beschränkungssteuerung auf eine Ziel-Phase basierend auf einem Beispiel beschrieben, das die Umkehrung der in 3A bis 3D beschriebenen Änderung der Motorlast von der niedrigen Last auf die hohe Last ist. In diesem Beispiel ist die Motorlast von einer hohen Last auf eine niedrige Last geändert und die Steuerung wird so ausgeführt, dass das maximale Ventilhubmaß reduziert wird, die Phase der Öffnungszeit vorverstellt wird, und das Verdichtungsverhältnis erhöht wird.
Wenn für die von einer hohen Last auf eine niedrige Last geänderte Motorlast das Vorverstellen der Phase der Öffnungszeit und die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses der Reduzierung des Betriebswinkels vorausgeht, das verzögert wird, d. h. wenn der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 und der Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 z. B. ohne den Betrieb des variablen Ventilhubmechanismus 21 arbeiten, kann die zum Vorverstellen der Mittelphase auf eine Basis-Ziel-Phase ausgeführte Steuerung eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 verursachen.
Durch das Einstellen einer Phasen-Obergrenze als Reaktion auf einen Betriebswinkel und einen Betriebswinkel zu diesem Zeitpunkt und durch Beschränken einer Ziel-Phase auf einen Wert gleichgroß wie oder niedriger als die Phasen-Obergrenze, wird die Phase demgegenüber auf einen Wert auf der nacheilenden Seite einer maximal tolerierbaren Phase in diesem Zustand beschränkt, selbst wenn der Vorgang zum Reduzieren des Betriebswinkels verzögert wird. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 verhindert werden.
Im Verlauf des Vorgangs zum Reduzieren des Betriebswinkels zum Erreichen einer Reduzierung des Ventilhubmaßes am oberen Ansaug-Totpunkt TDC wird die Phasen-Obergrenze dementsprechend auf weiter vorverstellt geändert, bis die Phasen-Obergrenze letztendlich weiter vorverstellt als die Basis-Ziel-Phase ist, sodass die Steuerung mit der Basis-Ziel-Phase als Ziel-Phase ausgeführt wird, wobei ein Konvergieren der Mittelphase auf einen Wert ermöglicht wird, der den zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Betriebsbedingungen entspricht.
Die oben beschriebene Beschränkungssteuerung beschränkt die Änderung des Zielwerts für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22, ohne den Vorgang durch den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 zum Ändern des Verdichtungsverhältnisses zu stoppen und ohne die Geschwindigkeit der Änderung zu drosseln, und ist daher in der Lage, die Verschlechterung der Ansprechempfindlichkeit und der Konvergenz für die Steuerung der Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 zu reduzieren.
Die unterschiedlichen Beschränkungsprozesse auf Zielwerte, die in 4 bis 6 veranschaulicht sind, können gleichzeitig ausgeführt werden. Alternativ kann einer der in 4 bis 6 veranschaulichten Beschränkungsprozesse ausgewählt und ausgeführt werden, können zwei der in 4 bis 6 veranschaulichten Beschränkungsprozesse gleichzeitig ausgeführt werden, oder kann ein Teil der Funktionen der in 4 bis 6 veranschaulichten Beschränkungsprozesse vorgesehen werden.
Beispielsweise kann ein Motor 1, der den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 oder den variablen Ventilhubmechanismus 21 umfasst, mit einer der in 5 und 6 dargestellten Beschränkungsfunktionen vorgesehen werden.
Zum Auswählen und Ausführen des zumindest einen Beschränkungsprozesses der in 4 bis 6 dargestellten Beschränkungsprozessen oder zum Vorsehen eines Teils der Funktionen der in 4 bis 6 dargestellten Beschränkungsprozesse kann zumindest ein auszuführender Beschränkungsprozess gemäß einer Differenz der Ansprechgeschwindigkeit des variablen Ventilhubmechanismus 21, des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 und des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 ausgewählt werden.
Es ist mit anderen Worten möglich, einen Mechanismus zu identifizieren, der zum Reduzieren des Abstands zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 am oberen Totpunkt so schnell arbeitet, dass der Mechanismus zum Verursachen einer Kolben-Beeinträchtigung und einer selektiven Ausführung des Beschränkungsprozesses auf einen Zielwert für den identifizierten Mechanismus neigt. Wenn ein unterschiedlicher Mechanismus zum Verursachen einer Kolben-Beeinträchtigung in einem unterschiedlichen Betriebszustand neigt, kann der auszuführende Beschränkungsprozess entsprechend der Betriebsbedingung gewählt werden.
Darüber hinaus kann eine Obergrenze zum Beschränken eines Zielwerts für einen Mechanismus als Reaktion auf die Betriebsgeschwindigkeit eines anderen Mechanismus geändert werden.
7 zeigt eine Darstellung, die einen Prozess zum Ändern einer Obergrenze eines Ziel-Verdichtungsverhältnisses für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 als Reaktion auf die Betriebsgeschwindigkeiten des variablen Ventilhubmechanismus 21 und des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 veranschaulicht.
In 7 berechnet eine Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis-Berechnungseinheit 231 ein Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis basierend auf Motor-Betriebsbedingungen.
Eine Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 empfängt ein Signal des Betriebswinkels, das die Steuergröße für den variablen Ventilhubmechanismus 21 zum momentanen Zeitpunkt ist, und ein Signal der Phase der Öffnungszeit, das die Steuergröße für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 zum momentanen Zeitpunkt ist, um ein Signal einer Verdichtungsverhältnis-Obergrenze basierend auf den empfangenen Signalen auszugeben.
Die Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 stellt die Verdichtungsverhältnis-Obergrenze für einen größeren Betriebswinkel und eine weiter vorverstellte Phase auf einen kleineren Wert ein.
Das Signal der durch die Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 ausgegebenen Verdichtungsverhältnis-Obergrenze wird in eine Obergrenzen-Korrektureinheit 234 und eine Korrekturwert-Berechnungseinheit 235 eingegeben.
Die Korrekturwert-Berechnungseinheit 235 berechnet eine Differenz eines momentanen Werts der Verdichtungsverhältnis-Obergrenze, der von der Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 aus einem vorherigen Wert (Differenz = vorheriger Wert – momentaner Wert) berechnet wurde, das heißt eine Änderungsgröße der Verdichtungsverhältnis-Obergrenze in einem Berechnungszyklus, um einen Korrekturwert (Korrekturwert ≥ 0) basierend auf der Differenz zu berechnen.
Der Korrekturwert wird auf Null gesetzt, wenn sich die von der Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 berechnete Verdichtungsverhältnis-Obergrenze erhöht. Wenn sich die von der Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 berechnete Verdichtungsverhältnis-Obergrenze reduziert, wird der Korrekturwert für eine schnellere Geschwindigkeit der Reduzierung, mit anderen Worten für eine schnellere Geschwindigkeit des vom variablen Ventilhubmechanismus 21 gesteuerten Anstiegs des Betriebswinkels und/oder eine schnellere Geschwindigkeit des Vorverstellens der durch den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 gesteuerten Phase auf einen größeren Wert eingestellt.
Die Obergrenzen-Korrektureinheit 234 subtrahiert den von der Korrekturwert-Berechnungseinheit 235 berechneten Korrekturwert von der Basis-Verdichtungsverhältnis-Obergrenze, die von der Verdichtungsverhältnis-Obergrenzen-Berechnungseinheit 232 berechnet wurde, und gibt das Ergebnis der Subtraktion als endgültige Verdichtungsverhältnis-Obergrenze an die Vergleichseinheit 233 aus.
Demzufolge führt ein größerer Korrekturwert zu einem kleineren Wert für die endgültige Verdichtungsverhältnis-Obergrenze, und daher wird der kleinere Wert als Verdichtungsverhältnis-Obergrenze eingestellt, wenn die Geschwindigkeit des Anstiegs des Betriebswinkels und/oder der Geschwindigkeit des Vorverstellens der Phase selbst mit einem identischen Betriebswinkel und einer identischen Phase schnell sind/ist.
Mit anderen Worten, wenn die Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilhubmechanismus 21 zum Vergrößern des Betriebswinkels und/oder der Betriebsgeschwindigkeit des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 zum Vorverstellen der Phase schnell sind/ist, und somit der Abstand zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 am oberen Totpunkt mit einer schnellen Geschwindigkeit reduziert wird, wird die Verdichtungsverhältnis-Obergrenze auf einen kleineren Wert geändert.
Die Vergleichseinheit 233 empfängt ein Signal des von der Basis-Ziel-Verdichtungsverhältnis-Berechnungseinheit 231 ausgegebenen Basis-ZielVerdichtungsverhältnisses und ein Signal der von der Obergrenzen-Korrektureinheit 234 korrigierten Verdichtungsverhältnis-Obergrenze, um das niedrigere Verdichtungsverhältnis der beiden zu ermitteln, und die Vergleichseinheit 233 gibt das niedrigere Verdichtungsverhältnis als endgültiges Ziel-Verdichtungsverhältnis aus. Der Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 wird sodann als Reaktion auf dieses endgültige Ziel-Verdichtungsverhältnis gesteuert.
Durch die oben beschriebene Korrektur der Verdichtungsverhältnis-Obergrenze wird ermittelt, dass sich die Möglichkeit einer Kolben-Beeinträchtigung vergrößert, wenn sich der Betriebswinkel mit einer schnellen Geschwindigkeit vergrößert und/oder die Phase mit einer schnellen Geschwindigkeit vorverstellt wird, und die Obergrenze des Ziel-Verdichtungsverhältnisses wird gesenkt, um dadurch eine Kolben-Beeinträchtigung zu verhindern.
Wenn der Betriebswinkel auf diese Weise mit einer niedrigen Geschwindigkeit vergrößert wird und die Phase mit einer niedrigen Geschwindigkeit vorverstellt wird, kann das Ziel-Verdichtungsverhältnis angehoben werden, um die Beschränkung auf den Betriebsbereich des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 zu reduzieren. Wenn der Betriebswinkel mit einer schnellen Geschwindigkeit vergrößert wird und die Phase mit einer schnellen Geschwindigkeit vorverstellt wird, kann die Obergrenze des Ziel-Verdichtungsverhältnisses gesenkt werden, um eine Kolben-Beeinträchtigung zu verhindern.
In 7 ist ein beispielhafter Prozess zum Ändern der Obergrenze des Ziel-Verdichtungsverhältnisses für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 als Reaktion auf die Betriebsgeschwindigkeiten des variablen Ventilhubmechanismus 21 und des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 veranschaulicht. Jedoch können die Obergrenze für den Ziel-Betriebswinkel für den variablen Ventilhubmechanismus 21 und die Obergrenze der Ziel-Phase für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 auch als Reaktion auf Betriebsgeschwindigkeiten anderer Mechanismen korrigiert werden, um ähnliche Wirkungen und Effekte bereitzustellen.
In einem Fall, bei dem zumindest einer der Zielwerte für den variablen Ventilhubmechanismus 21 und den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 beschränkt wird, während das Ziel-Verdichtungsverhältnis für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 beschränkt wird, kann die Beschränkung gleichzeitig ausgeführt werden. Alternativ kann eine Priorität für die Beschränkungsprozesse festgelegt werden.
Um beispielsweise alle Zielwerte für den variablen Ventilhubmechanismus 21, den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 und den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 zu beschränken, können die Kennfelder der Obergrenzen so festgelegt werden, dass Prioritäten z. B. in der Reihenfolge des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22, des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 und des variablen Ventilhubmechanismus 21 zugeordnet werden.
Durch eine solche Einstellung wird in einer Situation, bei der möglicherweise eine Beeinträchtigung zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 verursacht wird, mit anderen Worten, der Abstand zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben am oberen Totpunkt reduziert wird, eine Ziel-Phase für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert beschränkt. Wenn diese Beschränkung die Möglichkeit einer Beeinträchtigung nicht eliminiert, dann wird zusätzlich ein Ziel-Verdichtungsverhältnis für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert beschränkt. Wenn diese Beschränkungen immer noch nicht die Möglichkeit einer Beeinträchtigung eliminieren, dann wird schlussendlich ein Ziel-Betriebswinkel für den variablen Ventilhubmechanismus 21 auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert beschränkt, um eine Beeinträchtigung zu verhindern.
Wenn die Phase der Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 durch den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 übermäßig vorverstellt wird, können die Öffnungszeit der Einlassventile 7 und 7 und die Öffnungszeit der Auslassventile 8 und 8 eine verlängerte Überschneidungszeit aufweisen, was zu einem Anstieg der Menge eines internen EGR-Gases und einer daraus resultierenden Verbrennungsverschlechterung führt.
Daher ist die Beschränkung auf die Ziel-Phase für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 zum Verhindern einer Kolben-Beeinträchtigung und zum Reduzieren der Verbrennungsverschlechterung aufgrund eines Anstiegs der Menge an internem EGR-Gases wirksam. Folglich wird die höchste Priorität der Beschränkung dem variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 zugeordnet, sodass die Beschränkung auf den Zielwert zum Verhindern einer Beeinträchtigung für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 zuerst ausgeführt wird.
Eine Vergrößerung des Betriebswinkels der Einlassventile 7 und 7 durch den variablen Ventilhubmechanismus 21 hat eine Erhöhung der Menge der Ansaugluft in den Motor 1 zur Folge. Daher hat eine Beschränkung eines Ziel-Betriebswinkels auf einen oberen Grenzwert eine Beschränkung auf die Erhöhung der Ansaugluftmenge des Motors 1 zur Folge, wobei die Beschleunigungsleistung des Motors beeinträchtigt wird.
Demzufolge ist die niedrigste Priorität der Beschränkung dem variablen Ventilhubmechanismus 21 zugeordnet, um eine Beschränkung auf die Erhöhung der Ansaugluftmenge soweit als möglich zu verhindern, sodass, wenn die Beschränkungen auf die Zielwerte für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 und den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 die Möglichkeit einer Beeinträchtigung nicht eliminieren, die Vergrößerung des Ziel-Betriebswinkels für den variablen Ventilhubmechanismus 21 auf einen oberen Grenzwert beschränkt wird, um die Beeinträchtigung zu verhindern.
Durch Auswählen eines Mechanismus gemäß den oben beschriebenen Prioritäten, für den ein Zielwert eingeschränkt ist, kann eine Kolben-Beeinträchtigung verhindert werden, während eine Verschlechterung der Verbrennungsleistung und eine Verschlechterung der Beschleunigungsleistung reduziert werden.
Darüber hinaus kann die Einstellung der Prioritäten der Beschränkung, wie oben beschrieben, auf einen Motor 1 angewendet werden, der einen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 und einen variablen Ventilhubmechanismus 21 jedoch keinen variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 umfasst. Wenn zum Beispiel eine Möglichkeit einer Kolben-Beeinträchtigung gegeben ist, wird ein Ziel-Verdichtungsverhältnis für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 beschränkt. Wenn diese Beschränkung die Möglichkeit einer Beeinträchtigung nicht eliminiert, dann wird ein Ziel-Betriebswinkel für den variablen Ventilhubmechanismus 21 beschränkt, um die Beeinträchtigung zu verhindern.
Wenn für einen Motor 1, der einen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 und einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 jedoch keinen variablen Ventilhubmechanismus 21 umfasst, eine Möglichkeit einer Kolben-Beeinträchtigung gegeben ist, wird zudem eine Ziel-Phase für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert beschränkt. Wenn diese Beschränkung die Möglichkeit einer Beeinträchtigung nicht eliminiert, wird ein Ziel-Verdichtungsverhältnis für den Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert beschränkt, um die Beeinträchtigung zu verhindern.
Hierbei sei angemerkt, dass die Prioritäten der Beschränkung nicht auf die Reihenfolge des variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22, des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 und des variablen Ventilhubmechanismus 21 begrenzt sind. Die Priorität für den variablen Ventilsteuerungsmechanismus 22 kann zum Beispiel herabgesetzt werden, wenn die Verbrennungsleistung zuverlässig erreicht werden kann.
Die Reihenfolge der Prioritäten der Beschränkung kann außerdem basierend auf den Ansprechgeschwindigkeiten der Mechanismen 21 bis 23 festgelegt werden. Die Reihenfolge der Prioritäten kann ferner in einer Weise basierend auf einer Änderung der Ansprechendgeschwindigkeit aufgrund von Änderungen eines Hydraulikdrucks oder einer Versorgungsspannung, oder einer Änderung der Ansprechgeschwindigkeit aufgrund einer Beschädigung oder Störung geändert werden.
Darüber hinaus kann eine Toleranzeinstellung für den Abstand zwischen den Einlassventilen 7 und 7 und dem Kolben 4 für die Beschränkungsprozesse in einer Weise geändert werden, die auf einer Änderung der Ansprechgeschwindigkeit der Mechanismen 21 bis 23 basiert. Bei einer Anomalität, die zum Beispiel ein Ansprechen von einem der Mechanismen 21 bis 23 verzögert, kann die Toleranz für den Abstand für die Beschränkungsprozesse durch andere Mechanismen reduziert werden, die normal arbeiten.
Darüber hinaus kann die Priorität der Beschränkung als Reaktion auf eine Motor-Betriebszustand oder einen Motor-Betriebsbereich geändert werden. Die Einstellung der Priorität kann zum Beispiel für eine Beschleunigung und für eine Verzögerung geändert werden. Für die Beschleunigung, kann dem variablen Ventilhubmechanismus 21 die niedrigste Priorität zugeordnet werden, sodass dessen Zielwert zuletzt beschränkt wird, um die Beschränkung auf die Erhöhung der Ansaugluftmenge zu reduzieren. Für die Verzögerung von einer hohen Last und einem hohen Motordrehzahlbereich kann dem Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 die niedrigste Priorität zugeordnet werden, sodass dessen Zielwert zuletzt beschränkt wird, um den Übergang auf ein hohes Verdichtungsverhältnis zu erleichtern.
Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der variable Ventilsteuerungsmechanismus 22 und der variable Ventilhubmechanismus 21 als variable Ventilmechanismen zum Ändern der Öffnungscharakteristik der Einlassventile 7 und 7 beschrieben wurden, können die Einlassventile 7 und 7 elektromechanisch betätigte Ventile sein.
Für einen Motor 1, der elektromechanisch betätigte Ventile als Einlassventile 7 und 7 umfasst, kann ein Zielwert für die Öffnungszeit der elektromechanisch betätigten Ventile als Reaktion auf ein derzeitiges Verdichtungsverhältnis beschränkt werden, das vom Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 gesteuert wird, um eine Kolbenbeeinträchtigung zu verhindern.
Für einen Motor 1, der einen variablen Ventilmechanismus für die Auslassventile 8 und 8 umfasst, kann darüber hinaus ein Betriebsbereich für den variablen Auslassventil-Mechanismus beschränkt werden, um eine Beeinträchtigung zwischen den Auslassventilen 8 und 8 zu verhindern.
Für einen Motor 1, der einen variablen Ventilhubmechanismus für die Auslassventile 8 und 8 umfasst, wird ein Ziel-Betriebswinkel für den variablen Auslass-Ventilhubmechanismus auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert z. B. basierend auf einem derzeitigen Verdichtungsverhältnis beschränkt, das vom Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 gesteuert wird, weil ein Vorgang durch den variablen Auslass-Ventilhubmechanismus zum Vergrößern des Ziel-Betriebswinkels zum Verursachen einer Kolbenbeeinträchtigung wie mit dem variablen Einlass-Ventilhubmechanismus 21 neigt.
Für einen Motor 1, der einen variablen Ventilsteuerungsmechanismus umfasst, der eine Änderung der Phase der Öffnungszeit der Auslassventile 8 und 8 ermöglicht, wird der Verzögerungsbetrag für die Phase auf einen Wert gleichgroß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert beispielsweise basierend auf einem derzeitigen Verdichtungsverhältnis beschränkt, das vom Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus 23 gesteuert wird, weil ein Vorgang zum Verzögern der Phase dazu neigt, eine Kolben-Beeinträchtigung zu verursachen.
Bezugszeichenliste

1: Motor
4: Kolben
7: Einlassventil
8: Auslassventil
21: variabler Ventilhubmechanismus (variabler Ventilmechanismus)
22: variabler Ventilsteuerungsmechanismus
23: Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus (variabler Ventilmechanismus)
31: Steuereinheit
32: Kurbelwinkelsensor
41: Winkelsensor
42: Nockenwinkelsensor
43: Winkelsensor

Claims

Motorsteuervorrichtung zur Verwendung mit einem Motor, wobei der Motor umfasst: einen variablen Ventilmechanismus, der zum Ändern einer Öffnungscharakteristik zumindest eines von einem Einlassventil und einem Auslassventil konfiguriert ist; und einen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus, der zum Ändern einer oberen Totpunktposition eines Kolbens konfiguriert ist, wobei die Motorsteuervorrichtung zum Ändern eines Betriebsbereichs als Reaktion auf eine Steuergröße des variablen Ventilmechanismus oder des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus konfiguriert ist, wobei der Betriebsbereich der andere Mechanismus ist.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Änderung eines Ventilhubmaßes an der oberen Totpunktposition des Kolbens und/oder eine Änderung des Verdichtungsverhältnisses eine Änderung des Betriebsbereichs darstellt.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Betriebsbereich des anderen Mechanismus als Reaktion auf die Steuergröße von einem der Mechanismen und einer Betriebsgeschwindigkeit von einem der Mechanismen geändert wird.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Reihenfolge von Prioritäten einer Änderung eines Betriebsbereichs des variablen Ventilmechanismus und einer Änderung eines Betriebsbereichs des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus zugeordnet ist.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein variabler Ventilhubmechanismus, der zum Ermöglichen einer Veränderung eines Betriebswinkels zumindest eines von dem Einlassventil und dem Auslassventil konfiguriert ist, als variabler Ventilmechanismus vorgesehen ist, und wobei eine Vergrößerung des vom variablen Ventilhubmechanismus veränderten Betriebswinkels beschränkt ist.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein variabler Ventilsteuerungsmechanismus, der zum Ermöglichen einer Veränderung einer Mittelphase einer Öffnungszeit zumindest eines von dem Einlassventil und dem Auslassventil konfiguriert ist, als variabler Ventilmechanismus vorgesehen ist, und wobei eine Bewegung der Mittelphase, deren Veränderung durch den variablen Ventilhubmechanismus zu einem oberen Totpunkt ermöglicht wird, beschränkt ist.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein variabler Ventilhubmechanismus, der zum Ermöglichen einer Veränderung eines Betriebswinkels zumindest eines von dem Einlassventil und dem Auslassventil konfiguriert ist, und ein variabler Ventilsteuerungsmechanismus, der zum Ermöglichen einer Veränderung einer Mittelphase einer Öffnungszeit zumindest eines von dem Einlassventil und dem Auslassventil konfiguriert ist, als variabler Ventilmechanismus vorgesehen sind, und wobei ein Betriebswinkel des variablen Ventilsteuermechanismus beschränkt ist, ein Betriebsbereich des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus danach beschränkt ist, und ein Betriebsbereich des variablen Ventilhubmechanismus danach beschränkt ist.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Basisgrenzwert eines Zielwerts des anderen Mechanismus als Reaktion auf die Steuergröße des einen der Mechanismen eingestellt ist, ein Grenzwert des Zielwerts des anderen Mechanismus als Reaktion auf eine Änderungsgeschwindigkeit des Basisgrenzwerts und des Basisgrenzwerts eingestellt ist, und der Zielwert des anderen Mechanismus so beschränkt ist, dass der Zielwert den Grenzwert nicht überschreitet.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Basisgrenzwert eines Zielwerts des anderen Mechanismus als Reaktion auf die Steuergröße des einen der Mechanismen eingestellt ist, ein Grenzwert des Zielwerts des anderen Mechanismus als Reaktion auf eine Änderungsgeschwindigkeit des Basisgrenzwerts, eine Änderungsrichtung des Basisgrenzwerts und des Basisgrenzwerts eingestellt ist, und der Zielwert des anderen Mechanismus so beschränkt ist, dass der Zielwert den Grenzwert nicht überschreitet.
Verfahren zum Steuern eines Motors, wobei der Motor umfasst: einen variablen Ventilmechanismus, der zum Ändern einer Öffnungscharakteristik zumindest eines von dem Einlassventil und dem Auslassventil konfiguriert ist; und einen Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus, der zum Ändern einer oberen Totpunktposition eines Kolbens konfiguriert ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Ermitteln einer Steuergröße des variablen Ventilmechanismus oder des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus; und Ändern eines Betriebsbereichs des anderen Mechanismus als Reaktion auf die Steuergröße von einem der Mechanismen.
Verfahren zum Steuern eines Motors nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Änderns eines Betriebsbereichs des anderen Mechanismus das Ändern eines Ventilhubmaßes an der oberen Totpunktposition des Kolbens und das Ändern des Verdichtungsverhältnisses umfasst.
Verfahren zum Steuern eines Motors nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Änderns eines Betriebsbereichs des anderen Mechanismus das Verändern des Betriebsbereichs des anderen Mechanismus als Reaktion auf eine Steuergröße von einem der Mechanismen und einer Betriebsgeschwindigkeit des anderen der Mechanismen umfasst.
Verfahren zum Steuern eines Motors nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Änderns eines Betriebsbereichs des anderen Mechanismus das Ändern eines Betriebsbereichs des variablen Ventilmechanismus und das Ändern eines Betriebsbereichs des Verdichtungsverhältnis-Änderungsmechanismus in einer Reihenfolge von Prioritäten umfasst.