DE112014004873B4

DE112014004873B4 - Steuervorrichtung und Verfahren für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112014004873B4
Application number: DE112014004873.9T
Authority: DE
Inventors: Yuya Shinozaki; Naoki Okamoto; Akira Kiyomura
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2034-09-13
Also published as: WO2015060036A1; JP6027516B2; CN105683533A; CN105683533B; US20160252022A1; JP2015081562A; US9903301B2; DE112014004873T5

Abstract

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: eine Hauptsteuervorrichtung, die eine gesteuerte Regelgröße für ein erstes gesteuertes Objekt und eine gesteuerte Regelgröße für ein zweites gesteuertes Objekt indiziert; einer erste Sekundärsteuervorrichtung, die das erste gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert; eine zweite Sekundärsteuervorrichtung, die das zweite gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert; wobei die Hauptsteuervorrichtung einen indizierten Bereich der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts verändert; und die erste Sekundärsteuervorrichtung einen Steuerbereich der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts verändert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor und ein Steuerverfahren dafür und insbesondere auf eine Technik des Unterdrückens der Beeinträchtigung zwischen zwei gesteuerten Objekten.
JP 2002-276 446 A offenbart eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der einen Ventil-Steuermechanismus, der die Ventilverschlusszeit des Einlassventils verändert, und einen Kompressionsraten-Steuermechanismus aufweist, der die Kompressionsrate durch Verändern des oberen Totpunkts des Kolbens verändert. In einer solchen Steuervorrichtung für den Verbrennungsmotor ermöglicht, während der Kompressionsraten-Steuermechanismus das Kompressionsverhältnis so hoch hält wie das für Leerlaufbetriebe während des Starts des Verbrennungsmotors, der Ventil-Steuermechanismus, dass das Einlassventil zu einer Zeit weit von dem unteren Totpunkt beim Beginn eines Rotierens schließt, und ermöglicht, dass das Einlassventil schließt, wenn der Kolben nah an den unteren Totpunkt kommt, nachdem das Rotieren begonnen hat.
US 6 938 593 B2 beschreibt ein computerlesbares Speichermedium für Brennkraftmaschinen mit variabler Ventilsteuerung. Ziel ist die Vermeidung von Interferenzen zwischen Kolben und Ventilen bei einem System mit variabler Ventilöffnungszeit, variablem Ventilhub und variabler Kompression. Zur Ansteuerung der Ventilöffnungszeit und des Ventilhubes sind eine Hauptsteuervorrichtung und zwei Sekundärsteuervorrichtungen vorgesehen.
WO 2013/172130 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine. Ziel ist die Vermeidung von Interferenzen zwischen Einlassventil und Kolben in Phasen der Ventilüberschneidung bei einer Brennkraftmaschine mit variablen Ventilen und variabler Verdichtung. Hierzu weist die Vorrichtung eine Hauptsteuervorrichtung und zwei Sekundärsteuervorrichtungen auf. In der Hauptsteuervorrichtung wird dabei der indizierte Bereich der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts verändert.
Wenn ein Verbrennungsmotor zum Beispiel mit einem Kompressionsraten-Steuermechanismus, der den oberen Totpunkt eines Kolbens verändert, um dadurch eine Kompressionsrate zu verändern, und einem Ventil-Steuermechanismus, der die Ventilsteuerzeit für ein Motorventil verändert, versehen ist, kann eine Steuervorrichtung zum Steuern dieser Mechanismen eine Verarbeitung ausführen, um eine indizierte gesteuerte Regelgröße (Zielregelgröße) für einen Mechanismus gemäß der gesteuerten Regelgröße für den anderen Mechanismus zu limitieren, um die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben und dem Motorventil zu unterdrücken. Wenn die Steuervorrichtung hierbei aus einer Hauptsteuervorrichtung, die einen indizierten Wert ausgibt, und einer Sekundärsteuervorrichtung, die eine Steuerung gemäß dem indizierten Wert ausführt, aufgebaut ist, und die Hauptsteuervorrichtung gibt einen indizierten Wert über eine Speichervorrichtung wie ein RAM oder einen Puffer an die Sekundärsteuervorrichtung, kann das folgende Problem auftreten. Das heißt, wenn die Speichervorrichtung unter einer Fehlfunktion leidet, kann die Sekundärsteuervorrichtung eine Steuerung basierend auf einem falschen indizierten Wert in der Speichervorrichtung ausführen, bevor die Fehlfunktion in der Speichervorrichtung erkannt wird, was zu einer Beeinträchtigung zwischen dem Kolben und dem Motorventil führt.
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorstehenden Probleme entwickelt worden, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor und ein Steuerverfahren dafür zur Verfügung zu stellen, welche die Beeinträchtigung unterdrücken können, die zwischen zwei gesteuerten Objekten zum Beispiel aufgrund einer Fehlfunktion in einer Speichervorrichtung zum Übertragen eines Signals zwischen Steuervorrichtungen auftritt.
Um die vorstehende Aufgabe zu erfüllen, sieht die vorliegende Erfindung eine Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor vor, die aufweist: eine Hauptsteuervorrichtung, die eine gesteuerte Regelgröße für ein erstes gesteuertes Objekt und eine gesteuerte Regelgröße für ein zweites gesteuertes Objekt indiziert; eine erste Sekundärsteuervorrichtung, die das erste gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert; und eine zweite Sekundärsteuervorrichtung, die das zweite gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert, wobei die Hauptsteuervorrichtung einen indizierten Bereich der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts verändert, und die erste Steuervorrichtung einen Steuerbereich der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts verändert.
Weiter sieht die vorliegende Erfindung ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor vor, das den Verbrennungsmotor mit einer Hauptsteuerung, welche die gesteuerte Regelgröße eines ersten gesteuerten Objekts und die gesteuerte Regelgröße eines zweiten gesteuerten Objekts indiziert, mit einer ersten Sekundärsteuervorrichtung, welche das erste gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert, und mit einer zweiten Sekundärsteuervorrichtung, welche das zweite gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert, steuert, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erhalten von Informationen über die gesteuerte Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts mit jeder von der Hauptsteuervorrichtung und der ersten Sekundärsteuervorrichtung; Verändern eines indizierten Werts der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts mit der Hauptsteuervorrichtung basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts; und Verändern der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts indiziert durch die Hauptsteuervorrichtung mit der ersten Sekundärsteuervorrichtung basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, selbst wenn eine Fehlfunktion in einer Speichervorrichtung auftritt, die temporär eine indizierte gesteuerte Regelgröße speichert, und die Steuerung basierend auf der falschen Indikation ausgeführt wird, möglich, die Beeinträchtigung zu unterdrücken, die zwischen dem ersten gesteuerten Objekt und dem zweiten gesteuerten Objekt auftreten würde.
1 stellt einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
2 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung eines Steuersystems für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein funktionales Blockdiagramm, das ein Verarbeiten jeder Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein funktionales Blockdiagramm, das ein Verarbeiten jeder Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung eines Steuersystems für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
1 stellt ein Beispiel eines Verbrennungsmotors dar, in dem eine Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt ist. Ein Verbrennungsmotor 10 aus 1 weist einen Kompressionsraten-Steuermechanismus 50, der den oberen Totpunkt eines Kolbens 33 verändert, um die Kompressionsrate zu verändern, und einen Ventilzeit-Steuermechanismus 82 auf, der als ein Ventil-Steuermechanismus zum Verändern der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 81 dient.
Der Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 verbindet eine Kurbelwelle 32 mit einem Kolben 33 mittels eines unteren Verbindungsstücks 11 und eines oberen Verbindungsstücks 12 und schränkt außerdem eine Bewegung mit einer Steuerverbindung 13 ein und verändert somit den oberen Totpunkt des Kolbens 33, um dadurch die Kompressionsrate des Verbrennungsmotors 10 zu verändern. Das untere Verbindungsstück 11 ist in ein linkes und rechtes Teil teilbar. Das Verbindungsstück weist eine Verbindungsbohrung im Wesentlichen in der Mitte davon auf, welche auf einen Kurbelwellenstift 32b der Kurbelwelle 32 aufgepasst ist. Das untere Verbindungsstück 11 wird auf dem Kurbelwellenstift 32b gedreht.
Die Kurbelwelle 32 weist mehrere Kurbelzapfen 32a und den Kurbelwellenstift 32b auf. Die Kurbelwellenzapfen 32a sind drehbar durch einen Zylinderblock 31 und einen Leiterrahmen 34 gestützt. Die Kurbelwellenstifte 32b sind um einen vorbestimmten Betrag von den Kurbellzapfen 32a versetzt, und das untere Verbindungsstück 11 ist drehbar damit verbunden. Das untere Verbindungsstück 11 weist ein Ende über einen Verbindungsstift 21 mit dem oberen Verbindungsstück 12 verbunden, und das andere Ende über einen Verbindungsstift 22 mit der Steuerverbindung 13 verbunden auf.
Das obere Verbindungsstück 12 weist ein unteres Ende über den Verbindungsstift 21 mit einem Ende dem unteren Verbindungsstück 11 verbunden, und ein oberes Ende über einen Kolbenstift 23 mit dem Kolben 33 verbunden auf. Der Kolben 33 bewegt sich in einem Zylinder 31a eines Zylinderblocks 31 als Folge eines Verbrennungsdrucks auf und ab.
Die Steuerverbindung 13 ist rotierbar mit dem unteren Verbindungsstück 11 verbunden, über den Verbindungsstift 22, der an dem Spitzenende davon vorgesehen ist. Das andere Ende der Steuerverbindung 13 ist über einen Verbindungsstift 24 exzentrisch mit einer Steuerwelle 25 verbunden. Die Steuerverbindung 13 dreht sich auf dem Verbindungsstift 24. Die Steuerwelle 25 weist ein Zahnradgetriebe auf, das mit einem Kolben 53 verzahnt ist, der auf einer Rotationswelle 52 eines Antriebs 51 vorgesehen ist. Die Steuerwelle 25 wird durch den Antrieb 51 gedreht, sodass der Verbindungsstift 24 bewegt wird.
Der so angeordnete Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 steuert den Antrieb 51, sodass die Steuerwelle 25 rotiert, wodurch der obere Totpunkt des Kolbens 33 verändert wird und die Kompressionsrate des Verbrennungsmotors 10 verändert wird. Es ist zu beachten, dass der Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 ein gut bekannter Mechanismus ist, der ausgelegt ist, den oberen Totpunkt des Kolbens 33 zu verändern, sodass die Kompressionsrate des Verbrennungsmotors 10 verändert wird. Die genaue Anordnung davon ist nicht auf diejenige von 1 beschränkt.
Um ein Beispiel eines variablen Ventil-Steuermechanismus 82 zu geben, ändert der Mechanismus den Relativrotations-Phasenwinkel einer Einlass-Nockenwelle 83 relativ zu der Kurbelwelle 32 mittels eines Antriebs, um dadurch eine Ventilöffnungszeit des Einlassventils 81 nachfolgend zu beschleunigen/verzögern.
Der Verbrennungsmotor 10 weist eine Treibstoffeinspritzvorrichtung 41 auf, die einen Treibstoff direkt in einen Zylinder einspritzt. Es ist zu beachten, dass die Treibstoffeinspritzvorrichtung in eine Einlassöffnung einspritzen könnte, die auf der Seite oberhalb des Einlassventils 81 vorgesehen ist. Weiter kann der Verbrennungsmotor 10 sowohl mit der Vorrichtung zum direkten Einspritzen des Treibstoffs in den Zylinder als auch mit der Vorrichtung zum Einspritzen des Treibstoffs in die Einlassöffnung ausgestattet sein.
Eine Steuervorrichtung zum Steuern des vorstehenden Verbrennungsmotors 10 weist eine erste Sekundärsteuervorrichtung 71, welche den Antrieb des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 als das erste gesteuerte Objekt steuert, eine zweite Sekundärsteuervorrichtung 72, welche den Antrieb des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 als das zweite gesteuerte Objekt steuert, und eine Hauptsteuervorrichtung 70 auf, welche eine vorgegebene gesteuerte Regelgröße für den Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 berechnet und dann den berechneten Wert an die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 ausgibt und außerdem eine vorgegeben gesteuerte Regelgröße für den variablen Ventil-Steuermechanismus 82 berechnet und den berechneten Wert an die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 ausgibt. Die Hauptsteuervorrichtung 70, die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 und die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 sind aus einem Mikro-Computer aufgebaut, der eine CPU, ein ROM, ein RAM, eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle, usw. enthält.
Der Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 weist einen Positionssensor 50a auf, der den Winkel der Steuerwelle 25 erfasst, der zu der gesteuerten Regelgröße des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondiert. Ein Winkelsignal VCR_acs, das von dem Positionssensor 50a ausgegeben wird, wird in die Hauptsteuervorrichtung 70 und die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 gegeben. Dann führt die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 eine Rückkopplungssteuerung durch Berechnen und Ausgeben der manipulierten Regelgröße des Antriebs 51 basierend auf einem Zielwinkel VCR_tg der Steuerwelle 25, die durch die Hauptsteuervorrichtung 70 indiziert wird, und dem tatsächlichen Winkel VCR_acs der Steuerwelle 25, der durch den Positionssensor 50a erfasst wird, aus. Es ist zu beachten, dass der Zielwinkel VCR_tg eine Zielkompressionsrate indiziert und der Winkel VCR_acs den Messwert der Kompressionsrate indiziert.
Der variable Ventil-Steuermechanismus 82 weist einen Phasenwinkelsensor 82a auf, der den Relativrotations-Phasenwinkel zwischen der Kurbelwelle 32 und der Einlass-Nockenwelle 83 erfasst, der zu der gesteuerten Regelgröße des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert. Ein Phasenwinkelsignal VTC_acs, das von dem Phasenwinkelsensor 82a ausgegeben wird, wird in die Hauptsteuervorrichtung 70 und die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 gegeben. Dann führt die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 eine Rückkopplungssteuerung durch Berechnen und Ausgeben einer veränderten Regelgröße des Antriebs des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 basierend auf einem Zielphasenwinkel VTC_tg, der von der Hauptsteuervorrichtung 70 indiziert wird, und einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs, der mit dem Phasenwinkelsensor 82a erfasst wird, aus. Es ist zu beachten, dass der Zielphasenwinkel VTC_tg einen Sollwert des Vorlaufwinkels der Ventilsteuerung von Einlassventilen 81 indiziert und der Phasenwinkel VTC_acs den Messwert für den Vorlaufwinkel der Ventilsteuerung der Einlassventile 81 indiziert.
Der Phasenwinkelsensor 82a könnte zum Beispiel aus einem Kurbelwellenwinkelsensor zum Erfassen der Rotationsposition der Kurbelwelle 32 und einem Nockenwellenwinkelsensor zum Erfassen der Rotationsposition der Einlass-Nockenwelle 83 aufgebaut sein. In diesem Fall könnten die Hauptsteuervorrichtung 70 und die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 eingerichtet sein, einen tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs basierend auf einer Phasendifferenz zwischen einem Ausgangssignal des Kurbelwellenwinkelsensors und dem des Nockenwellenwinkelsensors zu erfassen.
Wie in dem Blockdiagramm aus 2 dargestellt, können die Hauptsteuervorrichtung 70 und die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 miteinander kommunizieren. Die Hauptsteuervorrichtung 70 gibt an die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 Signale aus, die zu einem Zielwinkel VCR_tg der Steuerwelle 25 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50, einem Zielphasenwinkel VTC_tg des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 und einem Phasenwinkel VTC_acm des variablen Ventil-Steuermechanismus 82, der mit der Hauptsteuervorrichtung 70 basierend auf dem Ausgangssignal des Phasenwinkelsensors 82a erfasst wird, korrespondieren.
Die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 gibt an die Hauptsteuervorrichtung 70 Signale aus, die zu einem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 der Steuerwelle 25 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondieren, die mit der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 basierend auf dem Ausgangssignal des Positionssensors 50a erfasst werden.
Ähnlich können die Hauptsteuervorrichtung 70 und die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 miteinander kommunizieren.
Die Hauptsteuervorrichtung 70 gibt an die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 Signale aus, die zu einem Zielphasenwinkel VTC_tg des variablen Ventil-Steuerungsmechanismus 82, einem Zielwinkel VCR_tg der Steuerwelle 25 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 und einem tatsächlichen Winkel VCR_acm der Steuerwelle 25 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondieren, die mit der Hauptsteuervorrichtung 70 basierend auf dem Ausgangssignal des Positionssensors 50a erfasst werden.
Die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 gibt an die Hauptsteuervorrichtung 70 ein Signal aus, das zu einem Phasenwinkel VTC_ac2 des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert und mit der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 71 basierend auf dem Ausgangssignal des Phasenwinkelsensors 82a erfasst wird.
Die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 und die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 können miteinander kommunizieren.
Die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 gibt an die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 ein Signal aus, das zu einem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 der Steuerwelle 25 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondiert, der mit der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 basierend auf dem Ausgangssignal des Positionssensors 50a erfasst wird.
Die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 gibt an die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 ein Signal aus, das zu einem Phasenwinkel VTC_ac2 des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert, der mit der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 basierend auf dem Ausgangssignal des Phasenwinkelsensors 82a erfasst wird.
Zusätzlich empfängt die Hauptsteuervorrichtung 70 Signale von verschiedenen Sensoren zum Erfassen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 10. Um Beispiele der Regelgrößensensoren zu geben, weist ein Verbrennungsmotor 10 einen Lastsensor 61 zum Erfassen einer Motorlast TP, einen Rotationssensor 62 zum Erfassen einer Motorgeschwindigkeit NE und einen Wassertemperatursensor 63 zum Erfassen einer Temperatur TW des Kühlwassers für den Verbrennungsmotor 10 auf. Die Kühlwassertemperatur ist eine Zustandsgröße, die eine Motortemperatur repräsentiert. Der Lastsensor 61 erfasst die Zustandsgröße, die die Motorlast repräsentiert, zum Beispiel den Einlassdruck, die Einlassluftmenge, die Drosselklappenöffnung oder dergleichen.
Die Hauptsteuervorrichtung 70 erfasst den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 basierend auf Ausgangssignalen von verschiedenen Sensoren und berechnet einen Zielwinkel VCR_tg der Steuerwelle 25 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 und einen Zielphasenwinkel VTC_tg des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 basierend auf dem erfassten Betriebszustand. Es ist zu beachten, dass die Zustandsgröße des Verbrennungsmotors 10, die zum Berechnen des Zielwinkels VCR_tg und des Zielphasenwinkels VTC_tg nicht auf die Motorlast, die Motorgeschwindigkeit und die Kühlwassertemperatur beschränkt ist.
Als Nächstes wird Bezug nehmend auf das funktionale Blockdiagramm aus 3 eine Beschreibung einer Grenzwertverarbeitung an dem Zielwinkel VCR_tg, welche durch die Hauptsteuervorrichtung 70 ausgeführt wird, d. h. eine Verarbeitung zum Verändern eines indizierten Kompressionsratenbereichs, und einer Grenzwertverarbeitung an dem Zielwinkel VCR_tg, welche durch die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 ausgeführt wird, d. h. eine Verarbeitung zum Verändern eines indizierten Kompressionsratenbereichs. In 3 weist die Hauptsteuervorrichtung 70 eine Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70A, eine Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 70B, eine Zielwert-Berechnungseinheit 70C und eine Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70D auf.
Die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70A empfängt ein Signal, das zu einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert, das von dem Phasenwinkelsensor 82a ausgegeben wird, und ein Signal, das zu dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2 des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert, welches von der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 erhalten wird.
Die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70A wählt eins der Eingangssignale aus, welches den Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 81 verglichen mit dem anderen näher kommt, und gibt dann das ausgewählte als einen Grenz-Verarbeitungsphasenwinkel VTC_av aus.
Wenn sich den Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 durch den variablen Ventil-Steuermechanismus 82 angenähert wird, erhöht sich ein Ventilhubbetrag der Einlassventile 81 an dem oberen Totpunkt des Einlasses TDC des Kolbens 33, und daher wird der Abstand zwischen der Bodenoberfläche des Kolbens 33 und dem Kopf der Einlassventile 81 reduziert. Die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70A wählt einen aus einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs und einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2 aus, welcher den Abstand zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 an dem oberen Totpunkt des Einlasses TDC verkürzt und die Möglichkeit erhöht, dass verglichen mit dem anderen die Beeinträchtigung auftritt. Die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70A gibt ein Signal aus, das zu dem ausgewählten Winkel korrespondiert.
Die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70A gibt ein Signal, das zu einem Grenz-Verarbeitungsphasenwinkel VTC_av korrespondiert, an die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 70B aus. Die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 70B berechnet einen oberen Grenzwert VCR_limit des oberen Totpunkts des Kolbens, bei dem der Kolben 33 keine Beeinträchtigung mit den Einlassventilen 81 in dem Eingangsphasenwinkel VTC_av verursacht, mit anderen Worten einen Grenzwinkelwert der Steuerwelle 25 in der Richtung des Anhebens der Kolbenposition an dem oberen Totpunkt.
Genauer legt die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 70B den oberen Grenzwert VCR_limit fest, an dem der Kolben 33 keine Beeinträchtigung mit den Einlassventilen 81 bei dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_av verursacht.
Andererseits berechnet die Zielwertberechnungseinheit 70C einen Zielwinkel VCR_tg der Steuerwelle 25 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50, das heißt, eine Zielkompressionsrate basierend auf dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10, wie vorstehend beschrieben.
Die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70D empfängt den oberen Grenzwert VCR_limit, der mit der Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 70B berechnet wird, und den Zielwinkel VCR_tg, der mit der Zielwertberechnungseinheit 70C berechnet wird, und wählt einen von diesen, welcher zu der unteren Kolbenposition an dem oberen Totpunkt korrespondiert, das heißt einer geringeren Kompressionsrate verglichen mit dem anderen. Die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70D gibt den ausgewählten Wert als einen Zielwinkel VCR_tgm an die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 aus.
Die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70D begrenzt den Zielwinkel VCR_tgm, sodass die Kolbenposition an dem oberen Totpunkt den oberen Grenzwert VCR_limit nicht überschreitet. Als Folge davon, verändert die Hauptsteuervorrichtung 70 einen indizierten Kompressionsratenbereich, der an die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 gerichtet ist, gemäß dem oberen Grenzwert VCR_limit, der zu dem tatsächlichen Phasenwinkel des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert.
Mit anderen Worten begrenzt die Hauptsteuervorrichtung 70 einen indizierten Wert der Kompressionsrate, welche an die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 ausgegeben wird, um die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 bei den tatsächlichen Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 nicht zu verursachen.
Die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 weist eine Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 71A, eine Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 71B und eine Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 71C auf.
Die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 71A empfängt ein Signal, das zu einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert, welcher von dem Phasenwinkelsensor 82a ausgegeben wird, ein Signal, das zu einem aktuellen Phasenwinkel VTC_ac2 des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert, welches von der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 erhalten wird, und ein Signal, das zu einem Zielphasenwinkel VTC_tgm korrespondiert, das der Grenzwertverarbeitung der Hauptsteuervorrichtung 70 wie nachstehend beschrieben unterzogen wird.
Aus dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs, dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2 und dem Zielphasenwinkel VTC_tgm wählt die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 71A einen aus, welcher den Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 verglichen mit den anderen näher kommt, und gibt den ausgewählten als einen Grenzwertverarbeitungs-Phasenwinkel VTC_avs aus.
Mit anderen Worten wählt die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 71A aus dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs, dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2 und dem Zielphasenwinkel VTC_tgm den Phasenwinkel aus, welcher den Abstand zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 an dem oberen Totpunkt des Einlasses verkürzt und verglichen mit den anderen die Möglichkeit erhöht, dass die Beeinträchtigung auftritt.
Ein Phasenwinkel VTC_avs, der von der Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 71A ausgegeben wird, wird in die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 71B gegeben.
Die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 71B berechnet einen oberen Wert VCR_limit2 der Kolbenposition an dem oberen Totpunkt, die keine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 bei dem Phasenwinkel VCT_avs verursacht, das heißt, den Grenzwert eines Winkels der Steuerwelle 25 in der Richtung des Anhebens der Kolbenposition an dem oberen Totpunkt.
Die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 71C empfängt einen Zielwinkel VCR_tgm, der von der Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70D der Hauptsteuervorrichtung 70 ausgegeben wird, und einen oberen Grenzwert VCR_limit2, der von der Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 71B ausgegeben wird.
Die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 71C wählt einen von dem Zielwinkel VCR_tgm und dem oberen Grenzwert VCR_limit2 aus, bei welchem die Kolbenposition an dem oberen Totpunkt verglichen mit dem anderen niedriger ist, und gibt das ausgewählte Signal als einen endgültigen Zielwinkel VCR_tg aus, der zum Steuern des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 verwendet wird.
Mit anderen Worten verändert die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 einen Kompressionsratenbereich in dem Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 gemäß einem oberen Grenzwert VCR_limit2, der zu der gesteuerten Regelgröße des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert.
Die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 berechnet eine manipulierte Regelgröße für den Antrieb 51 basierend auf einem Zielwinkel VCR_tg, der von der Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 71C ausgegeben wird, und einem tatsächlichen Winkel VCR_acs der Steuerwelle 25, der mit dem Positionssensor 50a erfasst wird, und gibt den berechneten Betrag an den Antrieb 51 aus. Somit wird die mit dem Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 veränderbare Kompressionsrate gesteuert, um sich dem Zielwert anzunähern.
Wie vorstehend beschrieben, wird der Zielwert des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 gemäß den tatsächlichen Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 in der Hauptsteuervorrichtung 70 begrenzt und dann an die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 ausgegeben. Der Wert wird außerdem in der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 gemäß den tatsächlichen Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 begrenzt und dann zum Steuern des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 verwendet.
Bezug nehmend auf das funktionale Blockdiagramm aus 3 wird nachfolgend eine Beschreibung einer Grenzwertverarbeitung für einen Zielphasenwinkel VTC_tg in der Hauptsteuervorrichtung 70, das heißt, eine Verarbeitung zum Verändern eines indizierten Bereichs der Ventilsteuerzeiten, und einer Grenzwertverarbeitung für einen Zielphasenwinkel VTC_tg in der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72, das heißt, eine Verarbeitung zum Verändern eines indizierten Bereichs der Ventilsteuerzeiten, gegeben.
Ähnlich den funktionalen Blöcken des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 zum Berechnen eines Zielwerts weist die Hauptsteuervorrichtung eine Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70E, eine Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 70F, eine Zielwertberechnungseinheit 70G und eine Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70H auf, um einen Zielwert zu berechnen, der in dem variablen Ventil-Steuermechanismus 82 verwendet wird.
Die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70E empfängt ein Signal, das zu einem tatsächlichen Winkel VCR_acs der Steuerwelle 25 in dem Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondiert, welcher von dem Positionssensor 50a ausgegeben wird, und ein Signal, das zu einem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 der Steuerwelle 25 in dem Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondiert, welcher von der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 erhalten wird.
Dann wählt die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70E eins der Eingangssignale, welches verglichen mit dem anderen zu dem höheren oberen Totpunkt des Kolbens 33 korrespondiert, und gibt das ausgewählte als einen Grenzwert-Verarbeitungswinkel VCR_hi aus.
Wenn der obere Totpunkt des Kolbens 33 ansteigt, reduziert sich der Abstand zwischen der Bodenoberfläche des Kolbens 33 und dem Kopf der Einlassventile 81.
Entsprechend wählt die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70E einen von dem tatsächlichen Winkel VCR_acs und dem tatsächlichen Winkel VCR_ac1, welcher den Abstand zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 an dem oberen Totpunkt des Einlasses reduziert, und erhöht verglichen mit dem anderen die Möglichkeit, dass die Beeinträchtigung auftritt.
Das Signal, das zu dem Winkel VCR_hi korrespondiert, welches von der Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 70E ausgegeben wird, wird in die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 70F gegeben.
Die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 70F berechnet einen Vorlaufwinkel-Grenzwert VTC_limit der Ventilsteuerzeiten, welcher keine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 bei dem Winkel VCR_hi verursacht, das heißt, der Grenzwert des Phasenwinkels in der Richtung des Annäherns an die Ventilsteuerzeiten.
Andererseits berechnet die Zielwertberechnungseinheit 70G den Phasenwinkel, der mit dem variablen Ventil-Steuermechanismus 82 eingestellt wird, das heißt, einen Zielwert VTC_tg des Vorlaufwinkels der Ventilsteuerzeiten basierend auf dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10, wie vorstehend beschrieben.
Die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70H empfängt einen Vorlaufwinkel-Grenzwert VTC_limit, welcher mit der Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 70F berechnet wird, und einen Zielphasenwinkel VTC_tg, der mit der Zielwertberechnungseinheit 70G berechnet wird, und wählt einen von ihnen, welcher die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 verglichen mit dem anderen verzögert. Die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70H gibt den Ausgewählten an die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 als einen Zielphasenwinkel VTC_tgm aus.
Genauer begrenzt die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70H den Zielphasenwinkel VTC_tgm, sodass die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 nicht über einen Vorlaufwinkelgrenzwert VTC_limit hinausgehen, und gibt dann einen Zielphasenwinkel VTC_tgm aus, welcher der Grenzwertverarbeitung in Richtung der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 unterzogen wird.
Mit anderen Worten begrenzt die Hauptsteuervorrichtung 70 den indizierten Wert für den Vorlaufwinkel der Ventilsteuerzeiten, der an die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 gerichtet ist, sodass keine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 bei der tatsächlichen Kompressionsrate auftritt.
Währenddessen weist die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 eine Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 72A, eine Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 72B und eine Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 72C auf.
Die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 72A empfängt ein Signal, das zu einem tatsächlichen Winkel VCR_acs der Steuerwelle 25 in dem Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondiert, welcher von dem Positionssensor 50a ausgegeben wird, ein Signal, das zu einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac1 der Steuerwelle 25 in dem Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondiert, der von der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 erhalten wird, und ein Signal, das zu einem Zielwinkel VTC_tgm korrespondiert, der einer Grenzwertverarbeitung in der Hauptsteuervorrichtung 70 unterzogen wird.
Die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 72A wählt einen von dem tatsächlichen Winkel VCR_acs, dem tatsächlichen VCR_ac1 und dem Zielwinkel VTC_tgm, der verglichen mit den anderen zu der höchsten Kolbenposition an dem oberen Totpunkt korrespondiert. Dann gibt die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 72A den ausgewählten als einen Grenzwert-Verarbeitungswinkel VCR_his aus.
Mit anderen Worten wählt die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 72A einen Winkel aus dem tatsächlichen Winkel VCR_acs, dem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 und dem Zielwinkel VTC_tgm, welcher verglichen mit den anderen den Abstand zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 bei dem oberen Totpunkt des Einlasses verkürzt und die Möglichkeit erhöht, dass die Beeinträchtigung auftritt.
Die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 72B empfängt ein Signal, das zu dem Grenzwert-Verarbeitungswinkel VCR_his korrespondiert, der von der Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 72A ausgegeben wird.
Die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 72B berechnet einen Vorlaufwinkelgrenzwert VTC_limit2 für die Ventilsteuerzeiten, der keine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 bei dem oberen Totpunkt des Einlasses bei dem Winkel VCR_his verursacht.
Die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 72C empfängt einen Zielphasenwinkel VTC_tgm, der von der Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70H der Hauptsteuervorrichtung 70 ausgegeben wird, und den Vorlaufwinkelgrenzwert VTC_limit2, der von der Ziel-Obergrenzenberechnungseinheit 72B ausgegeben wird.
Dann wählt die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 72C einen von dem Zielphasenwinkel VTC_tgm und dem Vorlaufwinkelgrenzwert VTC_limit2, der die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile verglichen mit dem anderen verzögert. Die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 72C gibt den ausgewählten als einen endgültigen Zielphasenwinkel VTC_tg aus, der zum Steuern des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 verwendet wird.
Hierbei berechnet die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 eine manipulierte Regelgröße eines Antriebs des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 basierend auf dem Zielphasenwinkel VTC_tg, der von der Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 72C ausgegeben wird, und dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs des variablen Ventil-Steuermechanismus 82, der mit dem Phasenwinkelsensor 82a erfasst wird.
Dann gibt die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 die berechnete, manipulierte Regelgröße an den Antrieb des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 aus, um dadurch eine Steuerung auszuführen, sodass die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81, die mit dem variablen Ventil-Steuermechanismus 82 veränderbar sind, sich dem Zielwert annähern.
Wie vorstehend beschrieben, wird der Zielwert des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 durch die Hauptsteuervorrichtung 70 gemäß der tatsächlichen Kolbenposition an dem oberen Totpunkt begrenzt und dann an die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 ausgegeben. Weiter wird der Wert außerdem durch die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 gemäß der tatsächlichen Kolbenposition an dem oberen Totpunkt begrenzt und dann zum Steuern des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 verwendet.
Die vorstehende Anordnung beinhaltet die Möglichkeit, dass eine Fehlfunktion zum Beispiel in einer Speichervorrichtung wie einem RAM oder Puffer auftritt, der den Zielwinkel VCR_tg, den Zielphasenwinkel VTC_tg, usw., die durch die Hauptsteuervorrichtung 70 berechnet werden, temporär speichert, und dass falsche Werte des Zielwinkels VCR_tg und des Zielphasenwinkels VTC_tg in der Speichervorrichtung an die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 und die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 ausgegeben werden.
Die Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 führen jedoch die Verarbeitung aus, um den Zielwinkel VCR_tg und den Zielphasenwinkel VTC_tg zu begrenzen, um keine Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 an dem oberen Totpunkt des Einlasses zu verursachen, und verwenden dann die Werte zum Steuern, was ermöglicht, zu verhindern, dass die Beeinträchtigung aufgrund der Fehlfunktion der Speichervorrichtung auftritt.
Weiter führen die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheiten 70A und 70E eine Verarbeitung zum Vergleichen der Signale VCR_acs und VTC_acs des Positionssensors 50a und des Phasenwinkelsensors 82a, welche direkt in die Hauptsteuervorrichtung 70 gegeben werden, mit dem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 und dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2, welche von den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 erhalten werden, durch. Die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheiten 70B und 70F legen obere Grenzen basierend auf den Verarbeitungsergebnissen fest.
Entsprechend ist es möglich, selbst wenn eine Fehlfunktion in der Speichervorrichtung zum temporären Speichern des tatsächlichen Winkels VCR_ac1 und des tatsächlichen Phasenwinkels VTC_ac2, die von den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 an die Hauptsteuervorrichtung 70 ausgegeben werden, auftritt, die Verarbeitung zum Begrenzen eines Zielwerts auszuführen, um so die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 zu unterdrücken.
Weiter führen die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheiten 71A und 72A ein Verarbeiten zum Vergleichen von Signalen von dem Positionssensor 50a und dem Phasenwinkelsensor 82a, welche direkt in die Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 gegeben werden, mit dem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 und dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2, welche zwischen den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 ein-/ausgegeben werden, aus. Die Ziel-Obergrenzenberechnungseinheiten 71B und 72B legen eine obere Grenze basierend auf den Verarbeitungsergebnissen fest.
Entsprechend ist es möglich, selbst wenn eine Fehlfunktion in einer Speichervorrichtung auftritt, die zum Übertragen des tatsächlichen Winkels VCR_ac1 und des tatsächlichen Phasenwinkels VTC_ac2 zwischen den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 verwendet wird, die Verarbeitung zum Begrenzen eines Zielwerts auszuführen, um so die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 zu unterdrücken.
In der Verarbeitung der Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheiten 71A und 72A der Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 werden sowohl der Zielwinkel VCR_tg und der Zielphasenwinkel VTC_tg als auch der tatsächliche Winkel VCR_ac und der tatsächliche Phasenwinkel VTC_ac einem Vergleich unterzogen.
Dank des Vergleichs ist es möglich, selbst wenn der Positionssensor 50a und der Phasenwinkelsensor 82a eine Fehlfunktion verursachen, das Verarbeiten zum Begrenzen eines Zielwerts auszuführen, um so die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 zu unterdrücken. Weiter ist es möglich, zu verhindern, dass die Beeinträchtigung aufgrund einer Ansprechverzögerung in der Grenzwertverarbeitung auftritt, wenn der tatsächliche obere Totpunkt des Kolbens und die tatsächlichen Ventilsteuerzeiten sich einem Zielwert nähern.
Die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 kann unterdrückt werden, selbst wenn eine Fehlfunktion in der Speichervorrichtung oder dem Sensor auftritt, wie vorstehend genannt, was es fast unnötig macht, eine untere Kolbenposition an dem oberen Totpunkt oder einen kleinen Vorlaufwinkel der Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 im Voraus gegen eine Fehlfunktion einer Speichervorrichtung usw. festzulegen. Dies macht es möglich, Regelgrößenbereiche der Kompressionsrate und der Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 während eines normalen Betriebs der Speichervorrichtung oder des Sensors zu maximieren und daher die Leistungsfähigkeit des Verbrennungsmotors 10 zu verbessern.
Hinsichtlich der Speichervorrichtung wie einem RAM oder einem Puffer führen die Hauptsteuervorrichtung 70 oder die Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 Diagnosen wie Schreibdiagnosen und Lesediagnosen aus. Wenn eine Fehlfunktion aus den Diagnosen gefunden wird, steuern die Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 den Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 und den variablen Ventil-Steuermechanismus 82 in einer vorbestimmten ausfallsicheren Betriebsart.
Während einer Zeitdauer von dem Auftreten der Fehlfunktion in der Speichervorrichtung wie einem RAM oder einem Puffer, bis das Auftreten durch die Diagnosen gefunden wird, führen die Hauptsteuervorrichtung 70 und die Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 die Verarbeitung zum Begrenzen eines Zielwerts aus, d. h. eine ausfallsichere Verarbeitung, um dadurch die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 zu unterdrücken.
Die Anordnung aus 3 kann wie folgt modifiziert werden. Das heißt, der Positionssensor 50a und der Phasenwinkelsensor 82a werden jeweils vervielfacht, und die Hoch-Auswahl-Verarbeitungseinheiten 71A, 72A, 70A und 70E der Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 und der Hauptsteuervorrichtung 70 können Signale von den vervielfachten Sensoren empfangen. Weiter wird eine Auswahlverarbeitung zum Auswählen eines Erfassungssignals aus den Ausgangssignalen von den vervielfachten Sensoren ausgeführt, welches verglichen mit den anderen leicht die Beeinträchtigung verursacht. Das so ausgewählte Sensorausgangssignal wird an die Hoch-Auswahl-Verarbeitungseinheiten 71A, 72A, 70A und 70E ausgegeben.
In der in dem funktionalen Blockdiagramm aus 3 dargestellten Anordnung werden der Zielwinkel VCR_tgm und der Zielphasenwinkel VTC_tgm, die mit der Hauptsteuervorrichtung 70 berechnet werden, an beide der Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheiten 71A und 72A und der Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheiten 71C und 72C der Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 ausgegeben. Gemäß der Anordnung aus 4 kann jedoch ein Steuerzielwert, der in die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheiten 71C und 72C gegeben wird, von einem Steuerzielwert, der in die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheiten 71A und 72A gegeben wird, verschieden sein.
Das funktionale Blockdiagramm aus 4 unterscheidet sich von dem aus 3 darin, dass die Hauptsteuervorrichtung 70 weiter Zielwertberechnungseinheiten 70J und 70K aufweist. Die gleichen Blöcke wie in 3 sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine detaillierte Beschreibung derselben ist weggelassen.
Die Zielwertberechnungseinheit 70J empfängt einen Zielwinkel VCR_tgm, der von der Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70D ausgegeben wird, und empfängt ein Signal, das zu dem tatsächlichen Winkel VCR_acs der Steuerwelle 25 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondiert, welcher von dem Positionssensor 50a ausgegeben wird, und ein Signal, das zu einem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 der Steuerwelle 25 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 korrespondiert, welcher von der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 erhalten wird.
Dann legt die Zielwertberechnungseinheit 70J einen Zielwert VCR_tgc und einen Zielwert VCR_tgl gemäß einem Zielwinkel VCR_tgm und einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Winkel VCR_acs und einem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 fest. Die Zielwertberechnungseinheit 70J gibt einen Zielwert VCR_tgc an die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 71C der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 aus und gibt außerdem einen Zielwert VCR_tgl, an die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 72A der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 aus.
Die Zielwertberechnungseinheit 70J bestimmt, welcher von dem tatsächlichen Winkel VCR_acs und dem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 näher an einer hohen Kompressionsrate liegt. Wenn der tatsächliche Winkel VCR_acs näher an einer hohen Kompressionsrate liegt, berechnet die Zielwertberechnungseinheit 70J einen Zielwert VCR_tgc wie folgt:
VCR_tgc = VCR_tgm – ΔVCR_ac (ΔVCR_ac = tatsächlicher Winkel VCR_acs – tatsächlicher Winkel VCR_ac1), und legt den Zielwert VCR_tgl gleich dem Zielwinkel VCR_tgm fest.
Währenddessen legt, wenn der tatsächliche Winkel VCR_ac1 näher an einer hohen Kompressionsrate liegt, die Zielwertberechnungseinheit 70J den Zielwert VCR_tgc wie folgt fest: VCR_tgc = VCR_tgm – ΔVCR_ac und legt den Zielwert VCR_tgl wie folgt fest:
VCR_tgl = VCR_tgm – ΔVCR_ac.
Ähnlich empfängt die Zielwertberechnungseinheit 70K einen Zielphasenwinkel VTC_tgm, der von der Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 70H ausgegeben wird, und empfängt zusätzlich ein Signal, das zu einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert, welcher von dem Phasenwinkelsensor 82a ausgegeben wird, und ein Signal, das zu einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2 des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 korrespondiert, welcher von der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 erhalten wird.
Dann legt die Zielwertberechnungseinheit 70K einen Zielwert VTC_tgc und einen Zielwert VTC_tgl gemäß einem Zielphasenwinkel VTC_tgm und einer Differenz zwischen einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs und einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2 fest. Die Zielwertberechnungseinheit 70K gibt den Zielwert VTC_tgc an die Auswahl-Tief-Verarbeitungseinheit 72C der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 aus und gibt außerdem den Zielwert VTC_tgl an die Auswahl-Hoch-Verarbeitungseinheit 71A der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 aus.
Die Zielwertberechnungseinheit 70K bestimmt, welcher von dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs und dem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2 sich den Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 verglichen mit dem anderen nähert. Wenn der tatsächliche Phasenwinkel VTC_acs sich den Ventilsteuerzeiten nähert, berechnet die Zielwertberechnungseinheit 70K einen Steuerzielwert VTC_tgc wie folgt:
VTC_tgc = VTC_tgm – ΔVTC_ac (ΔVTC_ac = VTC_acs – VTC_ac2) und legt den Zielwert VTC_tgl gleich dem Zielphasenwinkel VTC_tgm fest.
Währenddessen berechnet, wenn der tatsächliche Phasenwinkel VTC_ac2 sich den Ventilsteuerzeiten der Einlassventile 81 verglichen mit dem anderen nähert, die Zielwertberechnungseinheit 70K einen Steuerzielwert VTC_tgc wie folgt:
VTR_tgc = VTC_tgm – ΔVTC_ac und berechnet einen Steuerzielwert VTC_tgl wie folgt:
VTC_tgl = VTC_tgm – ΔVTC_ac.
Die Hauptsteuervorrichtung 70 und die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 empfangen Signale von dem Positionssensor 50a, der einen Winkel der Steuerwelle 25 als die gesteuerte Regelgröße des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 erfasst. In einigen Fällen unterscheidet sich der tatsächliche Winkel VCR_acs, der in der Hauptsteuervorrichtung 70 gelesen wird, von dem tatsächlichen Winkel VCR_ac1, der in der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 gelesen wird, aufgrund von Abweichungen während einer A/D-Wandlung auf den Sensorausgangssignalen.
Die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 steuert den Antrieb 51 des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50, um einen tatsächlichen Winkel VCR_ac1 an einen Zielwinkel VCR_tg anzunähern, der durch die Hauptsteuervorrichtung 70 indiziert wird. Somit kann, wenn sich der tatsächliche Winkel VCR_acs, der in der Hauptsteuervorrichtung 70 gelesen wird, von dem tatsächlichen Winkel VCR_ac1, der in der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 gelesen wird, unterscheidet, die Hauptsteuervorrichtung 70 bestimmen, dass der Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 nicht gesteuert wird, um einen tatsächlichen Winkel einzustellen, der zu dem Zielwinkel VCR_tg korrespondiert.
Um dies zu überwinden, korrigiert gemäß der in dem Blockdiagramm aus 4 dargestellten Anordnung die Hauptsteuervorrichtung 70 einen indizierten Zielwinkel VCR_tgm für die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Winkel VCR_acs, der in der Hauptsteuervorrichtung 70 gelesen wird, und dem tatsächlichen Winkel VCR_ac1, der in der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 gelesen wird.
Als ein Ergebnis kann die Hauptsteuervorrichtung 70 korrekt bestimmen, ob der Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 gesteuert wird, um einen tatsächlichen Winkel einzustellen, der zu einem Zielwinkel VCR_tg korrespondiert.
Andererseits wird der Fall des Ausführens der Verarbeitung zum Begrenzen eines Zielwerts berücksichtigt, um die Beeinträchtigung basierend auf einem Zielwinkel VCR_tgm zu unterdrücken, der um eine Differenz zwischen einem tatsächlichen Winkel VCR_acs und einem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 korrigiert ist. In diesem Fall wird, wenn VCR_acs > VCR_ac1 ist, der Zielwinkel VCR_tgm korrigiert, um eine Kompressionsrate zu reduzieren, mit anderen Worten um die Möglichkeit zu erhöhen, dass die Beeinträchtigung auftritt.
Angesichts dessen führt die Hauptsteuervorrichtung 70 gemäß der in dem Blockdiagramm aus 4 dargestellten Anordnung ein Verarbeiten zum Korrigieren eines falschen Zielwerts, der aus einer Differenz zwischen dem tatsächlichen Winkel VCR_acs und dem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 resultiert, in einer solche Weise aus, dass der Zielwert VCR_tgl, der unter der Bedingung VCR_acs > VCR_ac1 erhalten wird, gleich dem Zielwinkel VCR_tgm gesetzt wird. Dank dieser Verarbeitung kann die Beeinträchtigung unterdrückt werden.
Ähnlich zu dem Vorstehenden wird bezüglich einer Signalübertragung zwischen der Hauptsteuervorrichtung 70 und der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 ein indizierter Zielphasenwinkel VTC_tgm für die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 um eine Differenz zwischen einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs, der in der Hauptsteuervorrichtung 70 gelesen wird, und einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2, der in der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 gelesen wird, korrigiert. Entsprechend kann die Hauptsteuervorrichtung 70 korrekt bestimmen, ob der variable Ventil-Steuermechanismus 82 gesteuert wird, um einen tatsächlichen Phasenwinkel einzustellen, der zu dem Zielphasenwinkel VTC_tg korrespondiert.
Weiter wird, wenn VTC_acs > VTR_ac2 ist, ein Zielwert VTC_tgl gleich einem Zielphasenwinkel VTC_tgm gesetzt, wodurch eine Möglichkeit verringert wird, dass die Beeinträchtigung aufgrund der Korrektur an einem Zielwert um eine Differenz zwischen einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs und einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2 auftritt.
Da die Hauptsteuervorrichtung 70 mit den in 4 dargestellten Zielwertberechnungseinheiten 70J und 70K versehen ist, kann die Hauptsteuervorrichtung 70 präzise bestimmen, ob eine gesteuerte Regelgröße zu einem indizierten Zielwert für die Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 korrespondieren, während die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 unterdrückt werden kann.
Wenn eine Differenz zwischen einem tatsächlichen Winkel VCR_acs und einem tatsächlichen Winkel VCR_ac1 einen Schwellenwert überschreitet, kann mindestens eine der Hauptsteuervorrichtung 70 und der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 eine ausfallsichere Verarbeitung ausführen, um den Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 sicher zu halten. Weiter kann, wenn eine Differenz zwischen einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_acs und einem tatsächlichen Phasenwinkel VTC_ac2 einen Schwellenwert überschreitet, mindestens eine der Hauptsteuervorrichtung 70 und der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 eine ausfallsichere Verarbeitung ausführen, um den variablen Ventil-Steuermechanismus sicher zu halten.
Die von der Hauptsteuervorrichtung 70 ausgeführte ausfallsichere Verarbeitung ist zum Beispiel eine Verarbeitung zum Festlegen eines Zielwerts, der an die Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 gerichtet ist, auf einen ausfallsicheren Zielwert.
Zusätzlich ist die von den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 ausgeführte ausfallsichere Verarbeitung zum Beispiel eine Verarbeitung zum Festlegen einer manipulierten Regelgröße, die an Antriebe des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 und des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 gerichtet ist, auf eine ausfallsichere manipulierte Regelgröße. Es ist zu beachten, dass die ausfallsichere manipulierte Regelgröße solch eine manipulierte Regelgröße einschließt, die Antriebsoperationen beendet.
Weiter kann mindestens eine der Hauptsteuervorrichtung 70 und der Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 eine Verarbeitung zum Unterbrechen einer Leistungsversorgung zu dem Antrieb des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 als die ausfallsichere Verarbeitung ausführen.
Wie in 5 dargestellt, ist es möglich, den Positionssensor 50a zum Erfassen eines tatsächlichen Winkels VCR_acs der Steuerwelle 25 in dem Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 zu vervielfachen, um ein Ausgangssignal von einem Positionssensor 50a(1) an die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 auszugeben, während ein Ausgangssignal von dem anderen Positionssensor 50a(2) zu der Hauptsteuervorrichtung 70 ausgegeben wird.
Es ist auch möglich den Phasenwinkelsensor 82a zum Erfassen eines tatsächlichen Phasenwinkels VTC_acs in dem variablen Ventil-Steuermechanismus 82 zu vervielfachen, um ein Ausgangssignal von einem Phasenwinkelsensor 82a(1) an die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 auszugeben, während ein Ausgangssignal von dem anderen Phasenwinkelsensor 82a(2) an die Hauptsteuervorrichtung 70 ausgegeben wird.
Hierbei können die vervielfachten Sensoren unterschiedliche Auflösungen aufweisen. Zum Beispiel kann ein mit den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 verbundener Sensor eine höhere Auflösung aufweisen als der mit der Hauptsteuervorrichtung 70 verbundene. Wie in 4 dargestellt, kann die Hauptsteuervorrichtung 70 mit den Zielwertberechnungseinheiten 70J und 70K versehen sein.
Eine Fehlfunktion in den so angeordneten vervielfachten Sensoren kann basierend auf einer Differenz des Messwerts zwischen den Sensoren erkannt werden. Wie vorstehend beschrieben, führen jedoch, wenn die Sensoren aufgrund von Abweichungen durch die A/D-Wandlung unterschiedliche Messwerte zwischen der Hauptsteuervorrichtung 70 und den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 zeigen und zusätzlich die Sensoren mit unterschiedlicher Auflösung kombiniert verwendet werden, die unterschiedlichen Auflösungen zu einer Differenz des Messwerts.
Angesichts dessen wird ein Fehlerentscheidungs-Schwellenwert zum Vergleichen mit einer Differenz des Messwerts zwischen den Sensoren gemäß der Summe der Abweichungen bei der A/D-Wandlung und der Differenz der Auflösung festgelegt, was es ermöglicht, zu bestimmen, dass eine Sensorfehlfunktion auftritt, wenn die Differenz des Messwerts den Fehlerentscheidungs-Schwellenwert überschreitet.
Zusätzlich können unterschiedliche ausfallsichere Verarbeitungen ausgeführt werden abhängig davon, welcher der vervielfachten Sensoren eine Fehlfunktion verursacht.
Zum Beispiel ist es möglich, einen Sensorausgangswert unter der Bedingung zu speichern, dass ein Zielbetrag zu einer mechanisch definierten Halteposition gesteuert wird, die einen Regelgrößenbereich der gesteuerten Regelgröße des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 und des variablen Ventil-Steuermechanismus 82 definiert, um dadurch einen fehlerhaften Sensor basierend auf einer Veränderung in dem gespeicherten Wert über die Zeit anzugeben.
Von dem Positionssensor 50a(2) und dem Phasenwinkelsensor 82a(2), die mit der Hauptsteuervorrichtung 70 verbunden sind, und dem Positionssensor 50a(1) und dem Phasenwinkelsensor 82a(1), die mit den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 verbunden sind, wenn erkannt wird, dass der mit der Hauptsteuervorrichtung 70 verbundene Sensor eine Fehlfunktion verursacht, können die Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 fortfahren, den Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 und den variable Ventil-Steuermechanismus 82 basierend auf Ausgangssignalen von dem Positionssensor 50a(1) und dem Phasenwinkelsensor 82a(1) zu steuern.
Andererseits können, wenn der mit den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 verbundene Sensor eine Fehlfunktion verursacht, die Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 fortfahren, den Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 und den variablen Ventil-Steuermechanismus 82 basierend auf einem Messwert zu steuern, der von der Hauptsteuervorrichtung 70 ausgegeben wird.
In diesem Fall besteht eine Möglichkeit, dass einige Zeit zur Kommunikation zwischen der Hauptsteuervorrichtung 70 und den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 benötigt wird, was zu einem verzögerten Aktualisieren des Messwerts und Überschwingen der gesteuerten Regelgröße führt. Auf diese Weise kann eine Steuerbarkeit sinken.
Um die Möglichkeit zu eliminieren, wenn ein mit den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 verbundener Sensor, eine Kompressionsrate, die mit dem Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 veränderbar ist, und die Ventilsteuerzeiten, die mit dem variablen Ventil Steuermechanismus 82 veränderbar sind, auf einen festen ausfallsicheren Zielwert gesteuert werden könnte oder ein Gain reduziert werden könnte, sodass ein von dem verzögerten Aktualisieren eines Messwerts herrührendes Überschwingen minimiert wird, um dadurch eine Rückkopplungssteuerung fortzusetzen.
Vorstehend ist die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen detailliert beschrieben worden, aber es ist offensichtlich, dass Fachleute auf dem Gebiet verschiedene Modifikationen basierend auf technischen Ideen und Lehren der vorliegenden Erfindung verwenden könnten.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die Steuerung ausgeführt, um die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Einlassventilen 81 in dem Verbrennungsmotor 10 zu unterdrücken, der mit dem Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 und dem variablen Ventil-Steuermechanismus 82 ausgestattet ist. Wie offensichtlich ist, wird jedoch, wenn ein variabler Ventil-Steuermechanismus vorgesehen ist, der die Ventilsteuerzeiten von Auslassventilen 91 verändern kann, die Verarbeitung in der gleichen Weise wie die Ausführungsform durchgeführt, was es ermöglicht, die Beeinträchtigung zwischen dem Kolben 33 und den Auslassventilen 91 zu unterdrücken.
Es ist zu beachten, dass, wenn die Ventilsteuerzeiten der Auslassventile 91 regelbar sind, die Richtung des Verzögerns der Ventilsteuerzeiten zu der Richtung korrespondiert, in welcher der Abstand zwischen den Auslassventilen 91 und dem Kolben 33 an dem oberen Totpunkt verkürzt wird und die Möglichkeit erhöht wird, dass die Beeinträchtigung auftritt.
In der vorstehenden Ausführungsform unterliegen sowohl der Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 als auch der variable Ventil-Steuermechanismus 82 der Verarbeitung zum Begrenzen eines Zielwerts in der Hauptsteuervorrichtung 70 und der Verarbeitung zum Begrenzen eines Zielwerts in den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72. Es können jedoch entweder der Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 oder der variable Ventilsteuermechanismus 82 der Verarbeitung zum Begrenzen eines Zielwerts in der Hauptsteuervorrichtung 70 und der Verarbeitung zum Begrenzen eines Zielwerts in den Sekundärsteuervorrichtungen 71 und 72 unterliegen.
Zusätzlich ist der variable Ventilmechanismus nicht auf den variablen Ventil-Steuermechanismus 82 beschränkt. Es ist möglich, einen variablen Betriebswinkelmechanismus, der Öffnungszeiten der Einlassventile 81 oder der Auslassventile 91 (mit anderen Worten einen Betriebswinkel der Auslassventile 91) verändern kann, oder sowohl den variablen Betriebswinkelmechanismus als auch den variablen Ventil-Steuermechanismus 82 einzusetzen. Zusätzlich kann der variable Ventilmechanismus ein elektromagnetischer Ventilantriebsmechanismus zum Öffnen/Schließen der Einlassventile 81 mit einem Antrieb wie einem Elektromagneten sein. Es ist offensichtlich, dass die vorstehende Verarbeitung auf diese variablen Ventilmechanismen ausgeführt wird, um dadurch ähnliche vorteilhafte Wirkungen zu erzielen.
Eine Kombination der ersten und zweiten gesteuerten Objekte ist nicht auf eine Kombination des Kompressionsraten-Steuermechanismus 50 und des variablen Ventil-Steuermechanismus beschränkt. Zum Beispiel wird der Fall des Kombinierens des variablen Ventil-Steuermechanismus und des variablen Betriebswinkelmechanismus berücksichtigt, von denen beide variable Ventilmechanismen sind. In diesem Fall kann, wenn der variable Ventil-Steuermechanismus und der variable Betriebswinkelmechanismus zur gleichen Zeit betrieben werden, die vorstehende Verarbeitung angewendet werden, um zu verhindern, dass Öffnungs-/Schließ-Zeiten eines Motorventils während des Verarbeitens stark von den Zielzeiten abweichen.
Weiter ist es möglich, eine solche Anordnung einzusetzen, dass die Hauptsteuervorrichtung 70, die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 und die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 durch ein steuerungsweites Netzwerk verbunden sind und die Hauptsteuervorrichtung 70, die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 und die zweite Sekundärsteuervorrichtung 72 einen Messwert oder einen Zielwert einer gesteuerten Regelgröße mittels eines CAN-Puffers senden/empfangen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Anordnung beschränkt, in der die Hauptsteuervorrichtung 70, die erste Sekundärsteuervorrichtung 71 und die zweite Sekundärsteuervorrichtung getrennt vorgesehen sind. Eine einzelne Einheit, welche die Funktionen der Hauptsteuervorrichtung 70, der ersten Sekundärsteuervorrichtung 71 und der zweiten Sekundärsteuervorrichtung 72 aufweist, kann stattdessen vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

10: Motor
33: Kolben
50: Kompressionsraten-Steuermechanismus (erstes gesteuertes Objekt)
70: Hauptsteuervorrichtung
71: erste Sekundärsteuervorrichtung
72: zweite Sekundärsteuervorrichtung
81: Einlassventil
82: variabler Ventil-Steuermechanismus (variabler Ventilmechanismus, zweites gesteuertes Objekt)

Claims

Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: eine Hauptsteuervorrichtung, die eine gesteuerte Regelgröße für ein erstes gesteuertes Objekt und eine gesteuerte Regelgröße für ein zweites gesteuertes Objekt indiziert; einer erste Sekundärsteuervorrichtung, die das erste gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert; eine zweite Sekundärsteuervorrichtung, die das zweite gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert; wobei die Hauptsteuervorrichtung einen indizierten Bereich der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts verändert; und die erste Sekundärsteuervorrichtung einen Steuerbereich der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts verändert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei die Hauptsteuervorrichtung weiter einen indizierten Bereich der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts basierend auf der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts verändert, und die zweite Sekundärsteuervorrichtung einen Steuerbereich der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts basierend auf der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts verändert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei die erste Sekundärsteuervorrichtung einen Steuerbereich der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts basierend auf einem Messwert der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts und einem indizierten Wert der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts in der Hauptsteuervorrichtung verändert, und die zweite Sekundärsteuervorrichtung einen Steuerbereich der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts basierend auf einem Messwert der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts und einem indizierten Wert der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts in der Hauptsteuervorrichtung verändert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, weiter aufweisend: einen ersten Sensor, der die gesteuerte Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts misst; und einen zweiten Sensor, der die gesteuerte Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts misst, wobei die erste Sekundärsteuervorrichtung ein Signal von dem ersten Sensor empfängt und die zweite Sekundärsteuervorrichtung ein Signal von dem zweiten Sensor empfängt, wobei die Hauptsteuervorrichtung einen Messwert der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts von dem ersten Sensor und der ersten Sekundärsteuervorrichtung erhält und einen Messwert der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts von dem zweiten Sensor und der zweiten Sekundärsteuervorrichtung erhält, und eine von der ersten Sekundärsteuervorrichtung und der zweiten Sekundärsteuervorrichtung einen Messwert der gesteuerten Regelgröße des gesteuerten Objekts in der anderen Vorrichtung von der anderen Vorrichtung erhält.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 4, wobei die Hauptsteuervorrichtung einen indizierten Wert der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts, der an die erste Sekundärsteuervorrichtung und die zweite Sekundärsteuervorrichtung ausgegeben wird, basierend auf einer Differenz zwischen zwei erhaltenen Messwerten der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts verändert, und die Hauptsteuervorrichtung einen indizierten Wert der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts, der an die erste Sekundärsteuervorrichtung und die zweite Sekundärsteuervorrichtung ausgegeben wird, basierend auf einer Differenz zwischen zwei erhaltenen Messwerten der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts verändert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3, wobei die Hauptsteuervorrichtung, die erste Sekundärsteuervorrichtung und die zweite Sekundärsteuervorrichtung ein Signal aus einer Mehrzahl von Signalen auswählen, die zu erhaltenen gesteuerten Regelgrößen der gleichen gesteuerten Objekte korrespondieren, sodass das ausgewählte Signal zu dem kleinsten variablen Bereich der gesteuerten Regelgröße führt.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei die Hauptsteuervorrichtung, die erste Sekundärsteuervorrichtung und die zweite Sekundärsteuervorrichtung einen Grenzwert für einen indizierten Wert der gesteuerten Regelgröße verändern und einen variablen Bereich des indizierten Werts basierend auf dem veränderten Grenzwert begrenzen.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei eins von dem ersten gesteuerten Objekt und dem zweiten gesteuerten Objekt ein Kompressionsraten-Steuermechanismus ist, der einen oberen Totpunkt eines Kolbens des Verbrennungsmotors verändert, um eine Kompressionsrate zu verändern, und das andere ein variabler Ventil-Steuermechanismus ist, der Ventilsteuerzeiten des Verbrennungsmotors verändert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei ein erster Sensor, der die gesteuerte Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts misst, vervielfacht wird, die erste Sekundärsteuervorrichtung ein Signal von einem der vervielfachten ersten Sensoren empfängt und die Hauptsteuervorrichtung ein Signal von den anderen der vervielfachten ersten Sensoren empfängt, und ein zweiter Sensor, der die gesteuerte Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts misst, vervielfacht wird, die zweite Sekundärsteuervorrichtung ein Signal von einem der vervielfachten zweiten Sensoren empfängt und die Hauptsteuervorrichtung ein Signal von den anderen der vervielfachten zweiten Sensoren empfängt.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei das erste gesteuerte Objekt ein Kompressionsraten-Steuermechanismus ist, der einen oberen Totpunkt eines Kolbens des Verbrennungsmotors verändert, um eine Kompressionsrate zu verändern, und das zweite gesteuerte Objekt ein variabler Ventil-Steuermechanismus ist, der einen Vorlaufwinkel der Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils des Verbrennungsmotors verändert, die Hauptsteuervorrichtung ein erstes oberes Kompressionsratenlimit basierend auf dem Vorlaufwinkel der Ventilsteuerzeiten festlegt, die mit dem variablen Ventil-Steuermechanismus verändert werden, und einen indizierten Wert einer Kompressionsrate, der niedriger ist als das erste obere Kompressionsratenlimit, an die erste Sekundärsteuervorrichtung ausgibt, und die erste Sekundärsteuervorrichtung ein zweites oberes Kompressionsratenlimit basierend auf einem Vorlaufwinkel der Ventilsteuerzeiten festlegt, die mit dem variablen Ventil-Steuermechanismus verändert werden, und den Kompressionsraten-Steuermechanismus basierend auf einem niedrigeren eines indizierten Werts einer Kompressionsrate, die von der Hauptsteuervorrichtung ausgegeben wird, und dem zweiten oberen Kompressionsratenlimit steuert.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 10, wobei die Hauptsteuervorrichtung ein Signal von einem ersten Sensor, der den Vorlaufwinkel erfasst und außerdem Informationen über den Vorlaufwinkel von der zweiten Sekundärsteuervorrichtung erhält, um dadurch das erste obere Kompressionsratenlimit basierend auf einem größeren des von dem Signal von dem ersten Sensor erhaltenen Vorlaufwinkels und des von der zweiten Sekundärsteuervorrichtung erhaltenen Vorlaufwinkels festzulegen, die erste Sekundärsteuervorrichtung ein Signal von dem ersten Sensor empfängt und Informationen über den Vorlaufwinkel von der zweiten Sekundärsteuervorrichtung erhält und zusätzlich einen indizierten Wert eines Vorlaufwinkels empfängt, der von der Hauptsteuervorrichtung an die zweite Sekundärsteuervorrichtung ausgegeben wird, um dadurch das zweite obere Kompressionsratenlimit basierend auf einem größeren des von dem Signal des ersten Sensors erhaltenen Vorlaufwinkels, des von der zweiten Sekundärsteuervorrichtung erhaltenen Vorlaufwinkels und eines indizierten Werts des Vorlaufwinkels, welcher von der Hauptsteuervorrichtung an die zweite Sekundärsteuervorrichtung ausgegeben wird, festzulegen.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 2, wobei das erste gesteuerte Objekt ein Kompressionsraten-Steuermechanismus ist, der einen oberen Totpunkt eines Kolbens des Verbrennungsmotors verändert, um eine Kompressionsrate zu verändern, und das zweite gesteuerte Objekt ein variabler Ventil-Steuermechanismus ist, der einen Vorlaufwinkel der Ventilsteuerzeiten eines Einlassventils des Verbrennungsmotors verändert, die Hauptsteuervorrichtung ein erstes oberes Vorlaufwinkellimit basierend auf einer Kompressionsrate festlegt, die mit dem Kompressionsraten-Steuermechanismus verändert wird, und einen indizierten Wert des Vorlaufwinkels, der niedriger ist als das erste obere Vorlaufwinkellimit, an die zweite Sekundärsteuervorrichtung ausgibt, und das zweite gesteuerte Objekt ein zweites oberes Vorlaufwinkellimit basierend auf einer Kompressionsrate festlegt, die mit dem Kompressionsraten-Steuermechanismus verändert wird, um den variablen Ventil-Steuermechanismus basierend auf einem kleineren des von der Hauptsteuervorrichtung ausgegebenen indizierten Werts des Vorlaufwinkels und dem zweiten oberen Vorlaufwinkellimit zu steuern.
Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 12, wobei die Hauptsteuervorrichtung ein Signal von einem zweiten Sensor empfängt, der die Kompressionsrate erfasst, und außerdem Informationen über die Kompressionsrate von der ersten Sekundärsteuervorrichtung erhält, um dadurch das erste obere Vorlaufwinkellimit basierend auf einer höheren der von dem Signal des zweiten Sensors erhaltenen Kompressionsrate und der von der ersten Sekundärsteuervorrichtung erhaltenen Kompressionsrate festzulegen, die zweite Sekundärsteuervorrichtung ein Signal von dem zweiten Sensor empfängt und Informationen über die Kompressionsrate von der ersten Sekundärsteuervorrichtung erhält und zusätzlich einen indizierten Wert einer Kompressionsrate empfängt, der von der Hauptsteuervorrichtung an die erste Sekundärsteuervorrichtung ausgegeben wird, um das zweite obere Vorlaufwinkellimit basierend auf dem höchsten der von dem Signal des zweiten Sensors erhaltenen Kompressionsrate, der von der ersten Sekundärsteuervorrichtung erhaltenen Kompressionsrate und dem indizierten Wert der Kompressionsrate, der von der Hauptsteuervorrichtung an die erste Sekundärsteuervorrichtung ausgegeben wird, festzulegen.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor, das den Verbrennungsmotor mit einer Hauptsteuervorrichtung, die eine gesteuerte Regelgröße eines ersten gesteuerten Objekts und eine gesteuerte Regelgröße eines zweiten gesteuerten Objekts indiziert, einer ersten Sekundärsteuervorrichtung, die das erste gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert, und einer zweiten Sekundärsteuervorrichtung, die das zweite gesteuerte Objekt basierend auf einer Indikation von der Hauptsteuervorrichtung steuert, steuert, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erhalten von Informationen über die gesteuerte Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts sowohl mit der Hauptsteuervorrichtung als auch mit der ersten Sekundärsteuervorrichtung; Verändern eines indizierten Werts der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts mit der Hauptsteuervorrichtung basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts; und Verändern einer gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts, das durch die Hauptsteuervorrichtung indiziert wird, mit der ersten Sekundärsteuervorrichtung basierend auf der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 14, weiter aufweisend die Schritte: Erhalten von Informationen über die gesteuerte Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts sowohl mit der Hauptsteuervorrichtung als auch mit der zweiten Sekundärsteuervorrichtung; Verändern eines indizierten Werts der gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts mit der Hauptsteuervorrichtung basierend auf der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts; und Verändern einer gesteuerten Regelgröße des zweiten gesteuerten Objekts, die durch die Hauptsteuervorrichtung indiziert wird, mit der zweiten Sekundärsteuervorrichtung basierend auf der gesteuerten Regelgröße des ersten gesteuerten Objekts.