DE19963655A1 - Ventilbetätigungszeitpunkt-Steuersystem für Brennkraftmaschinen - Google Patents
Ventilbetätigungszeitpunkt-Steuersystem für BrennkraftmaschinenInfo
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Abstract
Ein Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine Brennkraftmaschine lernt exakt die maximale Verzögerungsposition, wodurch eine feine Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung ermöglicht wird. Das Steuersystem umfaßt eine Lerneinheit zum Lernen einer Phasendifferenz zwischen dem Nockenwinkel und dem Kurbelwinkel, wenn eine Ventilüberschneidung zwischen einem Einlaßventil und einem Auslaßventil minimal ist, eine Lernbefehlsübertragungseinheit zur Übertragung eines Lernbefehls an die Lerneinheit, zum Lernen der Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel, und weist eine Ventilbetätigungszeitpunktsteuervariablen-Berechnungseinheit auf, um eine Ventilbetätigungszeitpunktsteuervariable zum Variieren des Ventilbetätigungszeitpunktes auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem gelernten Wert und der momentanen Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel zu variieren. Die Lernbefehlsübertragungseinheit wird nur vor dem Versand eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, das mit der Brennkraftmaschine versehen ist, oder bei dessen mechanischer Inspektion. Die Lerneinheit lernt die Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel nur dann, wenn die den Lernbefehl von der Lernbefehlsübertragungseinheit empfängt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung für eine
Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, die so
ausgebildet ist, daß eine Position mit maximaler Verzögerung
des Ventilbetätigungszeitpunktes gelernt wird.
Es ist bislang eine Einrichtung bekannt, welche variabel den
Ventilbetätigungszeitpunkt zumindest der Einlaßventile oder
der Auslaßventile entsprechend den Betriebszuständen der
Brennkraftmaschine steuert.
Darüber hinaus ist ein System zum Steuern einer derartigen
Einrichtung wohlbekannt, wie dies beispielsweise in der
japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 9-345264
beschrieben wird. Unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 19
erfolgt nachstehend eine Beschreibung eines herkömmlichen
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystems für eine
Brennkraftmaschine.
Fig. 11 zeigt schematisch die Konfiguration eines Benzin-
Brennkraftmaschinensystems, welches ein gemeinsames
Betätigungsglied für einen variablen
Ventilbetätigungszeitpunkt aufweist.
In Fig. 11 weist eine Brennkraftmaschine 1 mehrere
(beispielsweise vier) Zylinder auf, welche deren Hauptkörper
bilden. In dieser Darstellung ist nur ein Zylinder der
Brennkraftmaschine 1 dargestellt.
Ein Zylinderblock 2 bildet einen Zylinderabschnitt der
Brennkraftmaschine 1. Ein Zylinderkopf 3 ist mit dem oberen
Abschnitt des Zylinderblocks 2 verbunden.
Ein Kolben 4 ist in jedem der Zylinder in dem Zylinderblock 2
aufgenommen, und wird zu einer abwechselnden Aufwärts- und
Abwärtsbewegung veranlaßt. Eine Kurbelwelle 5, die mit einem
unteren Endabschnitt des Kolbens 4 verbunden ist, führt eine
durch die Vertikalbewegungen des Kolbens 4 veranlaßte
Drehbewegung durch.
Ein Kurbelwinkelsensor 6 besteht aus einem
elektromagnetischen Aufnehmer, der in der Nähe der
Kurbelwelle 5 angebracht ist, und gibt ein Kurbelwinkelsignal
SGT synchron zur Drehung der Kurbelwelle 5 der
Brennkraftmaschine 1 aus. Das Kurbelwinkelsignal SGT wird
dazu verwendet, die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine
einzudetektieren, und darüber hinaus, um zu detektieren, ob
sich die Kurbelwelle 5 an einem vorbestimmten
Bezugskurbelwinkel (degCA) befindet.
Ein Signalrotor 7 ist einstückig mit der Kurbelwelle 5
verbunden, und weist an seinem Außenumfang zwei Zähne 7a auf,
die aus einer magnetischen Substanz bestehen, und in einem
Abstand eines Drehwinkels von 180° angeordnet sind. Der
Kurbelwinkelsensor 6 erzeugt ein impulsförmiges
Kurbelwinkelsignal SGT immer dann, wenn einer der Zähne 7a
vor dem Kurbelwinkelsensor 6 vorbeigeht.
Ein Brennraum 8 wird durch eine Innenwand des Zylinderblocks
2, eine Innenwand des Zylinderkopfs 3 und die Oberseite des
Kolbens 4 ausgebildet, und ein Luft-Kraftstoffgemisch, das
der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, wird darin
verbrannt. Eine Zündkerze 9 ist in dem oberen Abschnitt des
Zylinderkopfes 3 so angebracht, daß sie ins Innere des
Brennraums 8 vorsteht, und durch Entladung die
Luft-Kraftstoffmischung entzündet.
Ein Verteiler 10 ist mit einer auspuffseitigen Nockenwelle 20
(die nachstehend genauer erläutert wird) in dem Zylinderkopf
3 verbunden, und legt aufeinanderfolgend eine Hochspannung
für die Zündung an die Zündkerze 9 jedes der Zylinder an.
Eine Zündvorrichtung 11 erzeugt die Hochspannung für die
Zündung.
Jede der Zündkerzen 9 ist über ein Hochspannungskabel (nicht
gezeigt) mit dem Verteiler 10 verbunden, und die von der
Zündvorrichtung 11 ausgegebene Hochspannung wird über den
Verteiler 10 an jede der Zündkerzen 9 synchron zur Drehung
der Kurbelwelle 5 verteilt.
Ein Wassertemperatursensor 12 befindet sich im Zylinderblock
2, um die Temperatur W eines Kühlmittels
(Kühlmitteltemperatur) zu erfassen, welches in einem
Kühlkanal fließt. Eine Ansaugöffnung 13 ist an der
Ansaugseite des Zylinderkopfs 3 vorgesehen, während eine
Auslaßöffnung 14 an der Auslaßseite des Zylinderkopfes 3
angeordnet ist.
Ein Ansaugkanal 15 steht mit der Ansaugöffnung 13 in
Verbindung, wogegen ein Auslaßkanal 16 mit der Auslaßöffnung
14 in Verbindung steht. Ein Einlaßventil 17 ist in der
Ansaugöffnung 13 des Zylinderkopfes 3 vorgesehen, wogegen ein
Auslaßventil 18 in der Auslaßöffnung 14 des Zylinderkopfes 3
vorgesehen ist.
Eine ansaugseitige Nockenwelle 19 befindet sich oberhalb des
Einlaßventils 17, um dieses zu öffnen und zu schließen,
wogegen eine auslaßseitige Nockenwelle 20 über dem
Auslaßventil 17 liegt, um dieses zu öffnen und zu schließen.
Eine ansaugseitige Synchronriemenscheibe 21 ist an einem
Endabschnitt der ansaugseitigen Nockenwelle 19 angebracht,
wogegen eine auslaßseitige Synchronriemenscheibe 22 an einem
Endabschnitt der auslaßseitigen Nockenwelle 20 angebracht
ist. Ein Synchronriemen 23 stellt eine Verbindung der
Synchronriemenscheiben 21, 22 mit der Kurbelwelle 5 her. Jede
der Nockenwellen 19, 20 wird zu einer Drehung mit einer
Drehzahl veranlaßt, welche die Hälfte der Drehzahl der
Kurbelwelle 5 beträgt.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 wird die
Drehantriebskraft der Kurbelwelle 5 über den Synchronriemen
23 und die Synchronriemenscheiben 21, 22 auf die Nockenwellen
19, 20 übertragen, so daß sich die Nockenwellen 19, 20
drehen.
Auf diese Weise werden das Einlaßventil 17 und das
Auslaßventil 18 so angetrieben, daß sie sich synchron zur
Drehung der Kurbelwelle 5 und zu den Vertikalbewegungen des
Kolbens 4 öffnen und schließen.
Die Ventile 17 und 18 werden daher so angetrieben, daß ihre
Betätigung an vorbestimmten Öffnungs- und
Schließbetätigungszeitpunkten synchron mit einer Gruppe von
vier Hüben erfolgt: einem Ansaughub, einem Verdichtungshub,
einem Explosionshub (Expansionshub), und einem Auspuffhub, in
der Brennkraftmaschine 1.
Ein Nockenwinkelsensor 24 ist in der Nähe der ansaugseitigen
Nockenwelle 19 angebracht, und gibt ein Nockenwinkelsignal
SGC aus, um einen Betätigungszeitpunkt
(Ventilbetätigungszeitpunkt) des Einlaßventils 17 zu
detektieren.
Ein Signalrotor 25 ist einstückig mit der ansaugseitigen
Nockenwelle 19 verbunden, und weist an seinem Außenumfang
vier Zähne 25a aus einer magnetischen Substanz auf, die in
Abständen eines Drehwinkels von 90° angeordnet sind. Der
Nockenwinkelsensor 24 gibt ein gepulstes Nockenwinkelsignal
SGC aus, immer wenn einer der Zähne 25a vor dem
Nockenwinkelsensor 24 vorbeiläuft.
Eine Drosselklappe 26 ist in der Mitte des Ansaugkanals 19
angeordnet, und wird durch das Gaspedal (nicht gezeigt) so
betätigt, daß sie sich öffnet und schließt, wodurch die
Luftflußrate in die Brennkraftmaschine 1 hinein eingestellt
wird, also eine Ansaugluftmenge Q.
Ein Drosselklappensensor 27 ist mit der Drosselklappe 26
verbunden, um den Drosselklappenöffnungsgrad 6 festzustellen.
Ein Ansaugluftmengensensor 28 ist an der stromaufwärtigen
Seite der Drosselklappe 26 angeordnet, um die Ansaugluftmenge
Q zu detektieren, die in dem Ansaugkanal 15 fließt,
beispielsweise auf der Grundlage eines thermischen
Verfahrens.
Ein Ausgleichsbehälter 29 ist an der stromabwärtigen Seite
der Drosselklappe 26 vorgesehen, um Ansaugluftpulsationen zu
unterdrücken.
Jeweils ein Injektor 30 ist in der Nähe der Ansaugöffnung 13
jedes der Zylinder angeordnet, um Kraftstoff einzuspritzen,
so daß eine Luft-Kraftstoffmischung dem Inneren des
Brennraums 8 zugeführt wird. Jeder der Injektoren 30 weist
ein Magnetventil auf, welches in Reaktion auf eine
Energieversorgung einen offenen Zustand annimmt. Der Injektor
30 empfängt zugeführten Kraftstoff, der unter Druck von einer
Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) geliefert wird.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 spritzt, gleichzeitig mit
dem Einlaß von Luft in den Ansaugkanal 15, jeder der
Injektoren 30 Kraftstoff in die Ansaugöffnung 13 ein.
Dies führt dazu, daß in der Ansaugöffnung 13 ein
Luft-Kraftstoffgemisch erzeugt wird, und dieses beim Öffnen
des Einlaßventils 17 während des Ansaughubes dem Brennraum 8
zugeführt wird.
Ein Betätigungsglied für einen variablen
Ventilbetätigungszeitpunkt (welches nachstehend als
VVT-Betätigungsglied bezeichnet wird) 40 ist mit der
ansaugseitigen Nockenwelle 19 verbunden, und wird durch
Arbeitsöl (Schmieröl) angetrieben, um den
Ventilbetätigungszeitpunkt (Öffnen und Schließen) des
Einlaßventils 17 und/oder des Auslaßventils 18 zu ändern.
Das VVT-Betätigungsglied 40 ändert den Verschiebungswinkel
der ansaugseitigen Nockenwelle 19 in Bezug auf die
ansaugseitige Synchronriemenscheibe 21, wodurch der
Ventilbetätigungszeitpunkt des Einlaßventils 17 geändert
wird.
Ein Ölsteuerventil (das nachstehend als OCV bezeichnet wird)
80 liefert das Arbeitsöl an das VVT-Betätigungsglied 40, und
stellt auch die diesem zugeführte Menge an Arbeitsöl ein.
Eine elektronische Steuereinheit (die als ECU bezeichnet
wird) 100 besteht aus einem Mikrocomputer (der nachstehend
noch genauer erläutert wird), und ist so ausgebildet, daß sie
verschiedene Arten von Betätigungsgliedern antreibt (die
Injektoren 30, die Zündvorrichtung 11, das OCV 80 und
dergleichen), auf der Grundlage verschiedener Sensorsignale
(der Ansaugluftmenge Q, des Drosselklappenöffnungsgrades θ,
der Kühlmitteltemperatur W, des Kurbelwinkelsignals SGT, des
Nockenwinkelsignals SGC und dergleichen), welche
Betriebszustände der Brennkraftmaschine 1 repräsentieren, und
steuert so die Kraftstoffeinspritzmenge, den Zündzeitpunkt,
den Ventilbetätigungszeitpunkt und dergleichen bei der
Brennkraftmaschine 1.
Zweitens erfolgt nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig.
12 bis 17 eine Beschreibung der konkreten Konfiguration eines
Mechanismus für einen variablen Ventilbetätigungszeitpunkt,
der das VVT-Betätigungsglied 40 und das OCV 80 umfaßt.
Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht, welche eine
Konfiguration in der Nähe der ansaugseitigen Nockenwelle 19
zeigt, mit installiertem VVT-Betätigungsglied 40. Bei dieser
Darstellung ist auch eine Konfiguration eines
Betriebsölversorgungsmechanismus (OCV 80) zum Antrieb des
VVT-Betätigungsgliedes 40 gezeigt.
In Fig. 12 sind identische Teile wie jene, die voranstehend
beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Das VVT-Betätigungsglied 40 stellt den
Einlaßventilbetätigungszeitpunkt ein, während das OCV 80 die
Menge an Arbeitsöl steuert, welche dem VVT-Betätigungsglied
40 zugeführt werden soll. Die ansaugseitige
Synchronriemenscheibe 23 dreht sich synchron mit der
Kurbelwelle 5 über den Synchronriemen 23, der sich zusammen
mit der Kurbelwelle 5 dreht.
Über das VVT-Betätigungsglied 40 wird die Drehung der
ansaugseitigen Synchronriemenscheibe 21 auf die ansaugseitige
Nockenwelle 19 übertragen.
Ein Lager 41 ist fest an dem Zylinderkopf 3 befestigt (vgl.
Fig. 11), damit die ansaugseitige Nockenwelle 19 drehbar
gehaltert wird.
Ein erster Ölkanal 42 und ein zweiter Ölkanal 43 sind in der
ansaugseitigen Nockenwelle 19 und einem Rotor 52 (der später
noch genauer erläutert wird) vorgesehen.
Der erste Ölkanal 42 steht mit einer Verzögerungskammer 62
(die später noch genauer erläutert wird) in Verbindung, die
dazu dient, den Rotor 52 in Verzögerungsrichtung zu
verschieben, während der zweite Ölkanal 43 mit einer
Vorstellkammer 63 (die später noch genauer erläutert wird) in
Verbindung steht, um den Rotor 52 in Vorstellrichtung zu
verschieben.
Eine Ölpumpe 91 pumpt das Betriebsöl (Schmieröl) von einer
Ölwanne 90, welche das Betriebsöl speichert, und ein Ölfilter
92 reinigt das gepumpte Betriebsöl. Die Ölwanne 90, die
Ölpumpe 91 und das Ölfilter 92 bilden eine Schmiervorrichtung
zum Schmieren der sich bewegenden Teile der
Brennkraftmaschine 1 (sh. Fig. 11), und bilden eine
Vorrichtung zum Liefern von Betriebsöl an das
VVT-Betätigungsglied 40 in Zusammenarbeit mit dem OCV 80.
Verschiedene Arten von Sensoren 99 umfassen den voranstehend
erwähnten Kurbelwinkelsensor 6 und dergleichen, die bei der
Brennkraftmaschine 1 vorgesehen sind, und führen der ECU 100
verschiedene Arten von Betriebsbedingungsinformation der
Brennkraftmaschine 1 zu, beispielsweise das
Kurbelwinkelsignal SGT.
Ein Spulenventil 82 gleitet innerhalb eines Gehäuses 81 des
OCV 80. Ein linearer Elektromagnet 83 veranlaßt das
Spulenventil 82 dazu, entsprechend einem Steuersignal von der
ECU 100 zu gleiten. Eine Feder 84 spannt das Spulenventil 82
in Richtung entgegengesetzt zur Richtung des linearen
Elektromagneten 83 vor.
Öffnungen 85 bis 87, 88a und 88b sind in dem Gehäuse 81
vorgesehen.
Die Versorgungsöffnung 84 steht über das Ölfilter 92 mit der
Ölpumpe 91 in Verbindung, während eine A-Öffnung 86 mit dem
ersten Ölkanal 92 in Verbindung steht, eine B-Öffnung 87 mit
dem zweiten Ölkanal 43, und die Auslaßöffnungen 88a, 88b mit
der Ölwanne 90 verbunden sind.
Wenn im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 die Ölpumpe 91 im
Zusammenhang mit der Drehung der Kurbelwelle 5 arbeitet, wird
das Betriebsöl in der Ölwanne 90 durch sie angesaugt und
ausgestoßen.
Das Betriebsöl, das ausgestoßen wurde, wird durch das
Ölfilter 92 geschickt, und selektiv von dem OCV 80 den
Ölkanälen 42, 43 zugeführt.
Die Ölmengen in den Ölkanälen 42, 43 werden auf solche Weise
erhöht bzw. verringert, daß sich das Ausmaß der Öffnung der
Öffnungen 86 und 87 infolge der Gleitbewegung des
Spulenventils 82 kontinuierlich ändert. Hierbei wird jeder
Öffnungsgrad jeder Öffnung durch einen Stromwert i
(Regelgröße) bestimmt, der an den linearen Elektromagneten 83
angelegt werden soll.
Die ECU 100 steuert den Strom i, welcher dem linearen
Elektromagneten 83 zugeführt werden soll, auf der Grundlage
von Signalen von verschiedenen Arten von Sensoren,
beispielsweise vom Kurbelwinkelsensor 6 und vom
Nockenwinkelsensor 24.
Ein Gehäuse 44 des VVT-Betätigungsgliedes 40 ist so
angebracht, daß es sich in Bezug auf die ansaugseitige
Nockenwelle 19 drehen kann, wogegen ein Mantel 45 fest an dem
Gehäuse 44 befestigt ist.
Eine rückwärtige Feder in Form einer Plattenfeder 46 ist
zwischen einer Spitzendichtung 49 (die nachstehend noch
genauer erläutert wird) und dem Mantel 45 so angeordnet, daß
sie die Spitzendichtung 49 gegen den Rotor 52 drückt (der
nachstehend noch genauer erläutert wird).
Ein Deckel 47 ist über einen Bolzen 48 am Mantel 45
befestigt. Der Bolzen 48 befestigt das Gehäuse 44, den Mantel
45 und den Deckel 47.
Die Spitzendichtung 49 wird gegen den Rotor 52 durch die
Rückfeder 46 gedrückt, um eine Bewegung des Betriebsöls
zwischen Hydraulikkammern zu verhindern, die durch den Rotor
52 und den Mantel 45 gebildet werden. Eine Platte 50 ist über
eine Schraube 51 am Deckel 47 befestigt.
Der Rotor 52 ist an der ansaugseitigen Nockenwelle 19
befestigt, und ist so angeordnet, daß er sich in Bezug auf
den Mantel 45 drehen kann.
Ein säulenförmiger Halter 53 ist in dem Rotor 52 vorgesehen,
und weist einen Ausnehmungsabschnitt auf, der im Eingriff mit
einem Tauchkolben 54 steht (der später noch genauer erläutert
wird).
Der Tauchkolben 54, der ein vorspringendes Teil aufweist,
wird zum Gleiten innerhalb des Gehäuses 44 durch die
Federkraft einer Feder 55 (die später noch genauer erläutert
wird) sowie einen Öldruck veranlaßt, der dem Inneren des
Halters 53 zugeführt wird.
Die Feder 55 spannt den Tauchkolben 54 zum Rotor 52 hin vor.
Ein Tauchkolbenölkanal 56 nimmt das Betriebsöl auf, um auf
den Tauchkolben 54 gegen die Vorspannkraft der Feder 55 einen
Öldruck auszuüben. Ein Luftloch 57 stellt normalerweise die
Seite der Feder 55 des Tauchkolbens 54 auf Atmosphärendruck
ein.
Ein Verbindungsbolzen 58 verbindet fest die ansaugseitige
Nockenwelle 19 und den Rotor 52. Weiterhin verbindet ein
Wellenbolzen 59 fest die ansaugseitige Nockenwelle 19 und den
Rotor 52 über deren Drehachsen. Der Wellenbolzen 59 ist so
angeordnet, daß er sich in Bezug auf den Deckel 47 drehen
kann.
Ein Luftkanal 60 ist in dem Wellenbolzen 59 vorgesehen, und
der ansaugseitigen Nockenwelle 19, um die Innenseite der
Platte 50 auf einen Druck entsprechend Atmosphärendruck
einzustellen.
Fig. 13 ist eine Teilquerschnittsansicht, welche einen
Zustand zeigt, in welchem Öldruck über den Tauchkolbenölkanal
56 an den Tauchkolben 54 angelegt wird.
Wie aus Fig. 13 hervorgeht, wird der Tauchkolben 54 zur
Seite des Gehäuses 44 hin durch den Öldruck gedrückt, während
die Feder 55 zusammengedrückt wird, worauf sich der
Tauchkolben 54 und der Halter 53 aus ihrem Eingriff lösen, so
daß sich der Rotor 52 in Bezug auf das Gehäuse 44 drehen
kann.
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X
von Fig. 12, gesehen in Richtung der Pfeile, Fig. 15 ist
eine Teilquerschnittsansicht, welche einen verschobenen
Zustand einer Gleitplatte zeigt, Fig. 16 ist eine
Querschnittsansicht entlang der Linie Y-Y von Fig. 12 in
Richtung der Pfeile, und Fig. 17 ist eine
Querschnittsansicht entlang der Linie Z-Z von Fig. 12 in
Richtung der Pfeile.
In den Fig. 14 bis 17 steht der Bolzen 48 im Eingriff mit
einem Bolzenloch 61. Die Verzögerungskammer 62 dreht einen
ersten bis vierten Flügel 64 bis 67 (die nachstehend noch
genauer erläutert werden), die mit dem Rotor 62 vereinigt
sind, in der Verzögerungsrichtung.
Die Verzögerungskammern 62 sind so ausgebildet, daß sie von
dem Rotor 52, dem Mantel 45, dem Deckel 47 und dem Gehäuse 44
umgeben sind, und entsprechen der ersten bis vierten Schaufel
64 bis 67. Darüber hinaus stehen die Verzögerungskammern 62
mit dem ersten Ölkanal 42 in Verbindung, damit sie das
Betriebsöl über den ersten Ölkanal 42 empfangen.
Die sektorförmigen Vorstellkammern 63 drehen ebenfalls den
ersten bis vierten Flügel 64 bis 67. Die Vorstellkammern 63
sind so ausgebildet, daß sie von dem Rotor 52, dem Mantel 45,
dem Deckel 47 und dem Gehäuse 44 umgeben werden, und
entsprechen jedem der ersten bis vierten Flügel 64 bis 67.
Die Vorstellkammer 63 steht mit dem zweiten Ölkanal 43 in
Verbindung, um das Betriebsöl über den zweiten Ölkanal 43 zu
empfangen.
Entsprechend der Menge an Betriebsöl, welche der
Verzögerungskammer 62 und der Vorstellkammer 63 zugeführt
wird, verschiebt sich der Rotor 52 in Bezug auf das Gehäuse
44, so daß das jeweilige Volumen der Verzögerungskammern 62
und der Vorstellkammern 63 variiert werden kann.
Der erste Flügel 64 ist so ausgebildet, daß er von dem Rotor
52 aus radial nach außen vorspringt. Der Halter 53 ist in die
Seite des Gehäuses 44 des ersten Flügels 64 eingepaßt,
während ein Verbindungsölkanal 70 (der nachstehend noch
genauer erläutert wird) in der Seite des Deckels 47 dieses
Flügels ausgenommen ist.
In der Mitte des Verbindungsölkanals 70 ist eine
Verschiebungsnut 72 (die nachstehend noch genauer erläutert
wird) ausgenommen. Der Tauchkolbenölkanal 56 geht von der
Verschiebungsnut 72 über den Halter 53 zur Seite des Gehäuses
44 durch.
Der zweite bis vierte Flügel 65 bis 67 ist jeweils so
ausgebildet, daß er von dem Rotor 52 aus radial nach außen
vorspringt.
Eine Spitzendichtung 73 (die nachstehend noch genauer
erläutert wird) ist an den Abschnitten jedes des ersten bis
vierten Flügels 64 bis 67 vorgesehen, die in Berührung mit
dem Mantel 45 gelangen.
Ein Flügelhalter 68 bildet einen zentralen Abschnitt des
Rotors 52. Ein Schuh 69 ist so vorgesehen, daß er von dem
Mantel 45 aus radial nach innen vorsteht. Der Schuh 69 weist
das Bolzenloch 61 auf, welches den Bolzen 48 empfängt, und
die Spitzendichtung 49 ist an einem Abschnitt des Schuhs 69
vorgesehen, und gelangt in Kontakt mit dem Flügelhalter 68.
Der Verbindungsölkanal 70 stellt eine Verbindung zu einem
Raum zwischen der Verzögerungskammer 62 und der
Vorstellkammer 63 zur Verfügung, der sich an beiden Seiten
des ersten Flügels 64 befindet. Die Gleitplatte 71 bewegt
sich innerhalb der Verschiebungsnut 72 (die nachstehend noch
genauer erläutert wird), die in der Mitte des
Verbindungsölkanals 70 vorgesehen ist.
Der Verbindungsölkanal 70 wird durch die Gleitplatte 71
unterteilt, wodurch ein Ölleck zwischen der
Verzögerungskammer 62 und der Vorstellkammer 63 verhindert
wird.
Die Gleitplatte 71 verschiebt sich zur Seite der
Vorstellkammer 63 hin (sh. Fig. 14), wenn der Öldruck in der
Verzögerungskammer 62 hoch ist, wogegen sie sich zur Seite
der Verzögerungskammer 62 hin bewegt (sh. Fig. 15), wenn der
Öldruck in der Vorstellkammer 63 hoch ist.
Die Verschiebungsnut 72 ist in der Mitte des
Verbindungsölkanals 70 aufgenommen, und der
Tauchkolbenölkanal 56 steht mit einem mittleren Abschnitt der
Verschiebungsnut 72 in Verbindung.
Der Tauchkolbenölkanal 56 steht mit der Verzögerungskammer 62
in Verbindung, wenn sich die Gleitplatte 71 zur Seite der
Vorstellkammer 63 hin verschiebt (sh. Fig. 14), wogegen er
mit der Vorstellkammer 63 in Verbindung steht, wenn sich die
Gleitplatte 71 zur Seite der Verzögerungskammer 62 hin bewegt
(sh. Fig. 15).
Die Spitzendichtung 73 ist für jeden des ersten bis vierten
Flügels 64 bis 67 vorgesehen, um die Abdichtung zwischen
jedem der Flügel 64 und 67 und dem Mantel 45 zu erzielen, und
so ein Ölleck zu verhindern.
Pfeile in den Fig. 14, 16 und 17 geben die Drehrichtung
des gesamten VVT-Betätigungsglieds 40 durch den
Synchronriemen 23 usw. an.
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung konkreter Operationen
des VVT-Betätigungsgliedes 40 und des OCV 80.
Zuerst, wenn sich die Brennkraftmaschine 1 im Haltezustand
befindet, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist, befindet sich der
Rotor 52 in der Position mit maximaler Verzögerung (wird
daher in Drehrichtung zum Maximum in Verzögerungsrichtung in
Bezug auf das Gehäuse 44 angetrieben).
In der nachfolgenden Beschreibung wird der
Ventilbetätigungszeitpunkt, der eingenommen werden soll, wenn
sich der Rotor 52 in der am stärksten verzögerten Position
befindet, als maximale Verzögerungsposition bezeichnet, und
wird die Phasendifferenz (das Ausmaß der Vorstellung)
zwischen einem ansaugseitigen Nockenwinkel und einem
Kurbelwinkel, wenn sich der Ventilbetätigungszeitpunkt in der
maximalen Verzögerungsposition befindet, als maximaler
Verzögerungswert bezeichnet.
Zu diesem Zeitpunkt wird, da der von der Ölpumpe 91 an das
OCV 80 gelieferte Öldruck niedrig ist (oder gleich
Atmosphärendruck ist), der Öldruck nicht an den ersten
Ölkanal 42 und den zweiten Ölkanal 43 angelegt.
Da keine Versorgung mit Öldruck an den Tauchkolbenölkanal 56
erfolgt, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist, wird daher der
Tauchkolben 54 gegen den Halter 53 infolge der Vorspannkraft
der Feder 55 angedrückt, so daß der Tauchkolben 54 und der
Halter 53 in gegenseitigem Eingriff stehen.
Wenn darauf die Brennkraftmaschine 1 angelassen wird,
arbeitet die Ölpumpe 91 so, daß der Öldruck ansteigt, der dem
OCV 80 zugeführt werden soll, so daß der Öldruck durch die
A-Öffnung 86 an die Verzögerungskammer 62 angelegt wird. In
diesem Fall verschiebt sich, infolge des Öldrucks in der
Verzögerungskammer 62, die Gleitplatte 71 zur Seite der
Vorstellkammer 63 hin, so daß eine Verbindung zwischen der
Verzögerungskammer 62 und dem Tauchkolbenölkanal 56
hergestellt wird.
Der Tauchkolben 54 wird dann gedrückt und zur Seite des
Gehäuses 44 bewegt, so daß der Tauchkolben 54 und der Rotor
52 aus ihrem gegenseitigen Eingriff gelöst werden.
Da der Öldruck der Verzögerungskammer 63 zugeführt wird,
werden die Flügel 64 bis 67 in Kontakt mit dem Schuh 69 in
Verzögerungsrichtung gebracht, und gegen diesen angedrückt.
Selbst wenn der Eingriff durch den Tauchkolben 54 beendet
wird, werden daher das Gehäuse 44 und der Rotor 52 durch den
Öldruck in der Verzögerungskammer 62 gegeneinander
angedrückt, wodurch Schwingungen oder Stoßbeanspruchungen
verringert oder ausgeschaltet werden.
Dann wird, wenn die B-Öffnung 87 geöffnet wird, um den Rotor
52 vorzustellen, da das Betriebsöl durch den zweiten Ölkanal
43 der Vorstellkammer 63 zugeführt wird, der Öldruck von der
Vorstellkammer 63 an den Verbindungsölkanal 70 übertragen, so
daß die Gleitplatte 71 durch den Öldruck beaufschlagt wird,
und zur Seite der Verzögerungskammer 62 hin verschoben wird.
Infolge der Verschiebung der Gleitplatte 71 steht der
Tauchkolbenölkanal 56 mit der Seite der Vorstellkammer 63 des
Verbindungsölkanals 70 in Verbindung, so daß der Öldruck von
der Vorstellkammer 63 an den Tauchkolbenölkanal 56 übertragen
wird.
Wie in Fig. 13 gezeigt wird, infolge dieses Öldrucks, der
Tauchkolben 54 zur Seite des Gehäuses 44 gegen die
Vorspannkraft der Feder 55 bewegt, wodurch der gegenseitige
Eingriff des Tauchkolbens 54 und des Halters 53 gelöst wird.
Die A-Öffnung 86 und die B-Öffnung 87 werden daher geöffnet
bzw. geschlossen, um die Ölmenge einzustellen, die in einem
Zustand geliefert werden soll, in welchem der Eingriff des
Tauchkolbens 54 und des Halters 53 gelöst ist, so daß die
Ölmengen in der Verzögerungskammer 62 und der Vorstellkammer
63 eingestellt werden, um die Drehung des Rotors 52 in Bezug
auf die Drehung des Gehäuses 44 vorzustellen oder zu
verzögern.
Unter Bezugnahme auf Fig. 18 erfolgt nunmehr eine
Beschreibung eines Ventilbetätigungszeitpunkt-
Detektionsvorgangs.
Fig. 18 ist ein Zeitablaufdiagramm, welches ein
Kurbelwinkelsignal SGT zeigt, ein Nockenwinkelsignal SGCd bei
der maximalen Verzögerung und ein Nockenwinkelsignal SGCa
beim Vorstellen, also eine Phasenbeziehung zwischen dem
Kurbelwinkelsignal SGT und den Nockenwinkelsignalen SGCd und
SGCa zeigt, sowie ein Verfahren zur Berechnungsverarbeitung
eines realen Ventilbetätigungszeitpunktes Ta.
Die ECU 100 mißt einen Zeitraum T des Kurbelwinkelsignals
SGT, und mißt darüber hinaus eine Phasendifferenz ΔTa
zwischen dem Nockenwinkel SGCa bis zum Kurbelwinkelsignal
SGT.
Zusätzlich berechnet entsprechend der folgenden Gleichung (1)
die Ecu 100 einen maximalen Verzögerungswert Td auf der
Grundlage einer Phasendifferenzzeit ΔTd in jenem Fall, in
welchem der Ventilbetätigungszeitpunkt auf der maximalen
Verzögerungsposition liegt, und auf der Grundlage des
Kurbelwinkelsignalzeitraums T, und speichert das Ergebnis der
Berechnung in ihrem RAM.
Weiterhin gibt der maximalen Verzögerungswert Td einen
Vorstellbetrag in jenem Fall an, in welchem der einlaßseitige
Ventilbetätigungszeitpunkt sich in der maximalen
Verzögerungsposition befindet, und dieser Wert gibt einen
Vorstellbetrag des ansaugseitigen Nockenwinkels in Bezug auf
den Kurbelwinkel in jenem Fall an, in welchem die
Ventilüberschneidung zwischen dem Einlaßventil und dem
Auslaßventil einen Minimalwert annimmt.
Td = (ΔTd/T) × 180 [degCA] (1)
Weiterhin erhält die ECU 100 einen realen
Ventilbetätigungszeitpunkt Ta auf der Grundlage der
Phasendifferenzzeit ΔTa, des Kurbelwinkelsignalzeitraums T,
und des maximalen Verzögerungswertes Td, entsprechend der
folgenden Gleichung (2).
Ta = (ΔTa/T) × 180 [degCA] - Td (2)
In diesem Fall dient die Detektion des maximalen
Verzögerungswertes Td zu dem Zweck, die Variationen unter den
Produkten zu korrigieren (die Variationen unter den
Nockenwinkelsensorinstallationen und deren Ausgangssignalen),
um den korrekten, realen Ventilbetätigungszeitpunkt Ta zu
berechnen.
Eine Stromsteuerschaltung 114 dient zum Steuern eines Stroms
i für den linearen Elektromagneten des OCV 80.
Eine CPU 102 berechnet den Strom i für den linearen
Elektromagneten für das OCV 80 auf der Grundlage
verschiedener Eingangssignale, und gibt an einen
Ausgangsanschluß 108 ein Tastverhältnissignal aus,
entsprechend dem Strom i für den linearen Elektromagneten für
das OCV 80, auf der Grundlage des Ergebnisses einer
Zeitmessung durch einen Zeitgeber 107.
Fig. 19 zeigt als Blockschaltbild den internen Aufbau einer
elektronischen Steuereinheit in einem herkömmlichen
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine.
In Fig. 19 weist die ECU 100 einen Mikrocomputer 101 auf.
Der Mikrocomputer 101 besteht aus einer CPU 102 zur
Durchführung verschiedener Arten von Berechnungen und
Festlegungen, einem ROM 103 zum Speichern vorbestimmter
Steuerprogramme und dergleichen, und zwar vorher, einem RAM
104 zur zeitweiligen Speicherung der Berechnungsergebnisse
der CPU 102 und dergleichen, einem A/D-Wandler 105 zur
Umwandlung einer Analogspannung in einen Digitalwert, einem
Zähler 106 zur Messung eines Zeitraums eines Eingangssignals
und dergleichen, einem Zeitgeber 107 zur Messung einer
Antriebszeit eines Ausgangssignals und dergleichen, einem
Ausgangsanschluß 108, der als Ausgangsschnittstelle dient,
und einem gemeinsamen Bus 109 zum Einrichten von Verbindungen
zwischen den Blöcken 102 bis 108.
Eine erste Eingangsschaltung 110 führt eine Signalformung
eines Kurbelwinkelsignals SGT von dem Kurbelwinkelsensor 6
und eines Nockenwinkelsignals SGC von dem Nockenwinkelsensor
24 durch, und gibt diese Signale in den Mikrocomputer 101 als
ein Unterbrechungsbefehlssignal INT ein.
Die CPU 102 liest den Wert des Zählers 106 und speichert ihn
in dem RAM 104, immer dann, wenn eine Unterbrechung infolge
des Unterbrechungsbefehlssignals INT auftritt.
Weiterhin berechnet die CPU 102 einen Zeitraum T (sh. Fig.
18) des Kurbelwinkelsignals SGT auf der Grundlage einer
Differenz zwischen jenem Zählerwert, an welchem das letzte
Kurbelwinkelsignal SGT eingegeben wurde, und dem momentanen
Wert, und berechnet darüber hinaus eine
Brennkraftmaschinendrehzahl Ne auf der Grundlage des
Kurbelwinkelsignalzeitraums T.
Darüber hinaus liest die CPU 102 aus dem RAM 104 einen
Zählerwert aus, wenn ihr ein Nockenwinkelsignal SGC zugeführt
wird, und berechnet eine Phasendifferenzzeit ΔT auf der
Grundlage des gelesenen Zählerwertes und jenes Zählerwertes,
wenn ein Kurbelwinkelsignal SGT zugeführt wird.
Eine zweite Eingangsschaltung 111 liest eine
Kühlmitteltemperatur W von dem Wassertemperatursensor 12 ein,
einen Drosselklappenöffnungsgrad θ von dem
Drosselklappensensor 27, und eine Ansaugluftmenge Q von dem
Ansaugluftmengensensor 28, und gibt diese Größen an den
A/D-Wandler 105 weiter, nachdem sie eine Verarbeitung wie das
Abtrennen von Rauschkomponenten und eine Verstärkung
durchgeführt hat.
Der A/D-Wandler 105 wandelt die Kühlmitteltemperatur W, den
Drosselklappenöffnungsgrad θ und die Ansaugluftmenge Q in
Digitaldaten um, und führt die digitalen Eingangswerte der
CPU 102 zu.
Eine Treiberschaltung 112 gibt ein Steuersignal zum Treiben
des Injektors 30 aus, während eine Treiberschaltung 113 ein
Steuersignal zum Betrieb der Zündvorrichtung 11 ausgibt.
Die CPU 102 berechnet auf der Grundlage der verschiedenen
Arten von Eingangssignalen eine Treiberzeit des Injektors 30
und einen Zündzeitpunkt der Zündvorrichtung 11, und treibt
den Injektor 30 und die Zündvorrichtung 11 über den
Ausgangsanschluß 108 und die Treiberschaltungen 112, 113 auf
der Grundlage der Ergebnisse der Zeitmessung durch den
Zeitgeber 107, und steuert so die Kraftstoffeinspritzmenge
und den Zündzeitpunkt.
Eine Stromsteuerschaltung 114 steuert einen Strom i für den
linearen Elektromagneten des OCV 80.
Die CPU 102 berechnet den Strom i für den linearen
Elektromagneten für das OCV 80 auf der Grundlage der
verschiedenen Arten von Eingangssignalen, und gibt weiterhin
an den Ausgangsanschluß 108 ein Tastverhältnissignal
entsprechend dem Strom i für den linearen Elektromagneten des
OCV 80 aus.
Die Stromsteuerschaltung 114 führt eine Steuerung auf der
Grundlage des Tastverhältnissignals durch, so daß der Strom i
für den linearen Elektromagneten in dem linearen
Elektromagneten 83 fließt, wodurch der
Ventilbetätigungszeitpunkt gesteuert oder geregelt wird.
Eine Versorgungsschaltung 115 erzeugt eine konstante Spannung
aus einer Batteriespannung, die durch den Schlüsselschalter
117 eingegeben wird, und der Mikrocomputer 101 wird mit der
konstanten Spannung von der Versorgungsschaltung 115
betrieben.
Im allgemeinen ist ein Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem
für eine Brennkraftmaschine so ausgelegt, daß die
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung durchgeführt wird,
während eine maximale Verzögerungsposition des
Ventilbetätigungszeitpunktes gelernt wird.
Bei dem herkömmlichen Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem
für eine Brennkraftmaschine werden als Betriebsarten
beispielsweise eine Leerlaufbetriebsart, eine Betriebsart für
niedrige Drehzahl, eine Betriebsart für
Beschleunigung/Verzögerung und dergleichen eingestellt. Bei
diesen Betriebsarten wird die maximale Verzögerungsposition
des Ventilbetätigungszeitpunktes gelernt, um den
Ventilbetätigungszeitpunkt auf der Grundlage des gelernten
Wertes der maximalen Verzögerungsposition zu steuern.
In der Leerlaufbetriebsart wird der
Ventilbetätigungszeitpunkt an der Einlaßseite oder
Auslaßseite so gesteuert, daß die Ventilüberschneidung
minimal wird. Beispielsweise wird der einlaßseitige
Ventilbetätigungszeitpunkt auf einen am weitesten verzögerten
Zustand eingestellt, auf der Grundlage des gelernten Wertes
für die maximale Verzögerungsposition. Darüber hinaus wird
die Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung implementiert,
während diese maximale Verzögerungsposition immer gelernt
wird.
In der Betriebsart mit niedriger Drehzahl oder in der
Beschleunigungs/Verzögerungsbetriebsart, beispielsweise in
einem Fall, in welchem die Brennkraftmaschinendrehzahl
zwischen 1000 und 5000 Umdrehungen pro Minute liegt, wird der
ansaugseitige Ventilbetätigungszeitpunkt entsprechend der
Betriebssituation vorgestellt.
Beispielsweise in Fällen, in welchen das Kraftfahrzeug vom
Haltezustand aus allmählich beschleunigt, so daß seine
Geschwindigkeit zunimmt, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist,
wird der einlaßseitige Ventilbetätigungszeitpunkt allmählich
vorgestellt, entsprechend dem Anstieg der
Brennkraftmaschinendrehzahl, nachdem die
Brennkraftmaschinendrehzahl den Wert von 1000 Umdrehungen pro
Minute überschritten hat. Weiterhin wird, nachdem der
Ventilbetätigungszeitpunkt bei einer bestimmten
Brennkraftmaschinendrehzahl am weitesten vorgestellt wurde,
der Ventilbetätigungszeitpunkt erneut allmählich verzögert,
damit er in die maximale Verzögerungsposition zurückkehrt,
wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl einen Wert von annähernd
5000 Umdrehungen pro Minute erreicht hat.
Wie voranstehend geschildert wird bei dem herkömmlichen
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für
Brennkraftmaschinen die maximale Verzögerungsposition für den
Ventilbetätigungszeitpunkt jederzeit in jeder Lernbetriebsart
gelernt.
Aus diesem Grund besteht die Möglichkeit, beispielsweise
falls Fremdkörper in dem Schmieröl vorhanden sind, und die
Fremdkörper in die Vorstellkammer oder die Verzögerungskammer
gelangen, daß die maximal verzögerte Position
fälschlicherweise in einem Zustand gelernt wird, in welchem
der Ventilbetätigungszeitpunkt tatsächlich nicht bis zur
maximalen Verzögerungsposition verzögert wurde. In einem
derartigen Fall wird die normale
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung schwierig, was zu einer
Beeinträchtigung der Betriebsleistung und der Abgasreinigung
führen kann.
Daher wurde die vorliegende Erfindung unter dem Gesichtspunkt
entwickelt, derartige Schwierigkeiten zu überwinden, und
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der
Bereitstellung eines Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystems
für eine Brennkraftmaschine, welches die maximale
Verzögerungsposition für den Ventilbetätigungszeitpunkt exakt
lernen kann, um die Betriebsleistung und die
Auspuffgasreinigung zu verbessern.
Zu diesem Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für
Brennkraftmaschinen zur Verfügung gestellt, die mit einem
Mechanismus für einen variablen Ventilbetätigungszeitpunkt
versehen sind, um einen Nockenwinkel in Bezug auf einen
Kurbelwinkel unter Verwendung des Schmieröldrucks in der
Brennkraftmaschine vorzustellen und zu verzögern, wobei das
Steuersystem eine Kurbelwinkeldetektorvorrichtung zum
Detektieren des Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine
aufweist, eine Nockenwinkeldetektorvorrichtung zum
Detektieren des Nockenwinkels der Brennkraftmaschine, eine
Phasendifferenzberechnungsvorrichtung zur Berechnung eines
Vorstellbetrages, der eine Phasendifferenz zwischen dem
Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel darstellt, eine
Lernvorrichtung zum Lernen der Phasendifferenz zwischen dem
Nockenwinkel und dem Kurbelwinkel, wenn eine
Ventilüberschneidung zwischen einem Einlaßventil und einem
Auslaßventil einen Minimalwert aufweist, eine
Lernbefehlsübertragungsvorrichtung zum Übertragen eines
Lernbefehls zum Lernen der Phasendifferenz zwischen dem
Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel zu der Lernvorrichtung, und
eine Ventilbetätigungszeitpunktsteuervariablen-
Berechnungsvorrichtung zur Berechnung einer
Ventilbetätigungszeitpunktsteuervariablen, zum Antrieb des
Mechanismus für einen variablen Ventilbetätigungszeitpunkt,
auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem gelernten
Wert der Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem
Nockenwinkel, der von der Lernvorrichtung gelernt wurde, und
der momentanen Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und
dem Nockenwinkel, die von der
Phasendifferenzberechnungsvorrichtung berechnet wird, wobei
die Lernbefehlsübertragungsvorrichtung nur vor dem Versand
eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs
verwendet wird, oder nach dessen mechanischer Inspektion, und
die Lernvorrichtung die Phasendifferenz zwischen dem
Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel nur dann lernt, wenn sie
den Lernbefehl von der Lernbefehlsübertragungsvorrichtung
empfängt. Daher ist es möglich, den maximalen
Verzögerungswert exakt in einem Zustand zu lernen, in welchem
Fremdkörper in dem Schmieröl der Brennkraftmaschine zum
Antrieb der variablen Ventilbetätigungszeitpunktvorrichtung
nicht vorhanden sind, wodurch eine sehr exakte
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung erreicht wird.
Wenn die Lernvorrichtung den Lernbefehl von der
Lernbefehlsübertragungsvorrichtung empfängt, steuert darüber
hinaus eine Betriebszustandssteuervorrichtung die
Brennkraftmaschinendrehzahl auf innerhalb eines vorbestimmten
Bereiches, und lernt die Lernvorrichtung die Phasendifferenz
zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel nur dann, wenn
bestätigt wird, daß die Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb
des vorbestimmten Bereiches liegt. Daher wird ein exaktes
Lernen des maximalen Verzögerungswertes möglich, wenn der
Betriebszustand stabil ist, wodurch eine äußerst exakte
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung erreicht wird.
In diesem Fall liegt der vorbestimmte Bereich für die
Brennkraftmaschinendrehzahl vorzugsweise zwischen 1000
Umdrehungen pro Minute und weniger als 2000 Umdrehungen pro
Minute. Daher wird ein exaktes Lernen des maximalen
Verzögerungswertes in einem Betriebszustand möglich, in
welchem die Verbrennung stabil ist, wodurch eine äußerst
exakte Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung erreicht wird.
Weiterhin liegt der vorbestimmte Bereich für die
Brennkraftmaschinendrehzahl besonders bevorzugt zwischen 1500
Umdrehungen pro Minute und weniger als 2000 Umdrehungen pro
Minute. Daher ist ein exaktes Lernen des maximalen
Verzögerungswertes in einem Betriebszustand möglich, in dem
nicht nur die Verbrennung stabil ist, sondern auch der
Öldruck stabil ist, wodurch eine äußerst exakte
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung erreicht wird.
Weiterhin ist der vorbestimmte Bereich für die
Brennkraftmaschinendrehzahl der Bereich von 1300 Umdrehungen
pro Minute ± 100 Umdrehungen pro Minute. Daher wird ein
exaktes Lernen des maximalen Verzögerungswertes in einem
stabilen Betriebszustand möglich, wodurch eine noch exaktere
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung ermöglicht wird.
Weiterhin wird, wenn eine Feststellung getroffen wird, daß
die Brennkraftmaschinendrehzahl nicht innerhalb des
vorbestimmten Bereiches liegt, eine Korrektur auf der
Grundlage der Differenz zwischen der momentanen
Brennkraftmaschinendrehzahl und einer gewünschten
Brennkraftmaschinendrehzahl (Brennkraftmaschinen-
Nenndrehzahl) durchgeführt, so daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl auf einen Wert innerhalb des
vorbestimmten Bereiches über Rückkopplungsregelung unter
Verwendung dieses Korrekturwertes eingeregelt wird. Daher
wird ein exaktes Lernen des maximalen Verzögerungswertes in
stabilem Betriebszustand möglich, wodurch eine sehr exakte
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung erreicht wird.
Weiterhin wird die Steuerung oder Regelung der
Brennkraftmaschinendrehzahl dadurch verwirklicht, daß der
Öffnungsgrad eines Ventils eingestellt wird, das in einem
Kanal zum Ansaugen der Außenluft in einen Zylinder so
angebracht ist, daß eine Drosselklappe umgangen wird. Daher
wird ein exaktes Lernen des maximalen Verzögerungswertes in
einem Zustand möglich, in welchem die
Brennkraftmaschinendrehzahl so gesteuert oder geregelt wird,
daß der Betriebszustand stabil ist, wodurch eine sehr exakte
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung erreicht werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Ziele und Vorteile hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild, in welchem schematisch die
Funktionen einer Ausbildung eines
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystems für eine
Brennkraftmaschine gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
dargestellt sind;
Fig. 2 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung der
Vorgehensweise in einer Lernbetriebsart für einen
maximalen Verzögerungswert bei der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung der
Vorgehensweise in einem
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung der
Vorgehensweise in einem
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß einer dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung der
Vorgehensweise in einem
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß einer vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Flußdiagramm mit einer Darstellung der
Vorgehensweise in einem
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen der
gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahl und einer
Basis-Tastverhältniseinschaltzeit angibt;
Fig. 8 eine Tabelle, welche die Erhöhung und Verringerung
der Tastverhältniseinschaltzeit in Bezug auf die
Differenz zwischen der gewünschten
Brennkraftmaschinendrehzahl und der momentanen
Brennkraftmaschinendrehzahl zeigt;
Fig. 9 eine Erläuterung einer Vorstellcharakteristik bei
der allgemeinen
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerung;
Fig. 10 eine Darstellung eines allgemeinen Mechanismus zum
Steuern oder Regeln der
Brennkraftmaschinendrehzahl;
Fig. 11 schematisch den Aufbau eines Benzin-
Brennkraftmaschinensystems mit einem herkömmlichen
Betätigungsglied für einen variablen
Ventilbetätigungszeitpunkt;
Fig. 12 eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung des
Aufbaus eines herkömmlichen Betätigungsglieds für
variablen Ventilbetätigungszeitpunkt und eines
allgemeinen Ölsteuerventils;
Fig. 13 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung des
Betriebs des Betätigungsglieds für variablen
Ventilbetätigungszeitpunkt in Fig. 12;
Fig. 14 eine Querschnittsansicht entlang der Linie X-X von
Fig. 12;
Fig. 15 eine Querschnittsansicht mit der Darstellung eines
Zustands einer Gleitplatte in Fig. 14;
Fig. 16 eine Querschnittsansicht entlang der Linie Y-Y von
Fig. 12;
Fig. 17 eine Querschnittsansicht entlang der Linie Z-Z von
Fig. 12;
Fig. 18 ein Zeitablaufdiagramm, welches Zustände von
Änderungen eines Kurbelwinkelsignals, eines
Nockenwinkelsignals und eines realen
Ventilbetätigungszeitpunktes in einer allgemeinen
Anordnung zeigt; und
Fig. 19 ein Blockschaltbild mit der Darstellung des inneren
Aufbaus einer elektronischen Steuereinheit in einem
herkömmlichen
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine.
Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild die Funktionen des Aufbaus
eines Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystems für eine
Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung mit einer ECU 201 versehen. Die ECU
201 umfaßt Funktionen einer Lernvorrichtung 202 für den
maximalen Verzögerungswert, einer
Brennkraftmaschinenbetriebssteuervorrichtung 203, und einer
Detektorvorrichtung 204 für den realen
Ventilbetätigungszeitpunkt.
Die Lernvorrichtung 202 für den maximalen Verzögerungswert
arbeitet als Lernvorrichtung, die
Brennkraftmaschinenbetriebssteuervorrichtung 203 dient als
Kurbelwinkeldetektorvorrichtung, als
Nockenwinkeldetektorvorrichtung, und als
Ventilbetätigungszeitpunktsteuerungsvariablen-
Berechnungsvorrichtung, und die Detektorvorrichtung 204 für
den realen Ventilbetätigungszeitpunkt arbeitet als
Phasendifferenzberechnungsvorrichtung. Weiterhin arbeitet
eine Lernbefehlsübertragungseinheit 205 als
Lernbefehlsübertragungsvorrichtung.
Weiterhin ist die Lernbefehlsübertragungseinheit 205 ein
externes Gerät, das an die ECU 201 angeschlossen werden kann,
und stellt eine Signalübertragungsvorrichtung dar, welche die
Funktion hat, ein Lernbefehlssignal an die Lernvorrichtung
202 für den maximalen Verzögerungswert zu übertragen, so daß
die Lernvorrichtung 202 für den maximalen Verzögerungswert
die maximale Verzögerungsposition des
Ventilbetätigungszeitpunktes lernt.
Das Brennkraftmaschinen-
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung wird daher dazu veranlaßt, den maximalen
Verzögerungswert nur dann zu lernen, wenn das
Lernbefehlssignal von der Lernbefehlsübertragungseinheit 205
empfangen wird. Daher führt die ECU 201 nicht die
herkömmliche Leerlauflernbetriebsart durch, die
Lernbetriebsart bei niedriger Drehzahl, und die
Beschleunigungs/Verzögerungslernbetriebsart. Aus diesem Grund
ist es grundsätzlich für die ECU 201 nicht erforderlich, daß
sie Funktionen zur Durchführung der herkömmlichen
Leerlauflernbetriebsart, der Lernbetriebsart bei niedriger
Drehzahl, und der Beschleunigungs/Verzögerungslernbetriebsart
aufweist. Selbstverständlich ist es auch möglich, diese
Funktionen in der ECU 201 vorzusehen, so daß sie im Notfall
eingesetzt werden können.
Im allgemeinen ist diese Lernbefehlsübertragungseinheit 205
ein Gerät, welches eingesetzt werden soll, während es an die
ECU 201 angeschlossen ist, nach Beendigung des Zusammenbaus
der Brennkraftmaschine, jedoch vor dem Versand des
Kraftfahrzeuges als Erzeugnis.
Weiterhin wird die erste Ausführungsform anhand eines Falls
beschrieben, bei welchem die vorliegende Erfindung bei einer
Brennkraftmaschine eingesetzt wird, bei welcher das
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem auf der Ansaugseite
vorgesehen ist.
Die Lernvorrichtung 202 für den maximalen Verzögerungswert
berechnet die Phasendifferenz (den Vorstellbetrag) zwischen
dem Nockenwinkel an der Einlaßventilseite und dem
Kurbelwinkel, wenn der Ventilbetätigungszeitpunkt sich in der
maximalen Verzögerungsposition befindet, und speichert diesen
Vorstellbetrag als den erlernten Wert und hält diesen
aufrecht. Ein Vorstellbetrag, der eingesetzt wird, wenn sich
der einlaßseitige Ventilbetätigungszeitpunkt auf der
maximalen Verzögerungsposition befindet, wird nachstehend als
maximaler Verzögerungswert bezeichnet. Dieser Wert stellt
eine Phasendifferenz (einen Vorstellbetrag) zwischen einem
einlaßseitigen Nockenwinkel und einem Kurbelwinkel in jenem
Fall dar, in welchem die Ventilüberschneidung zwischen dem
Einlaßventil und dem Auslaßventil minimal ist.
Weiterhin werden der Kurbelwinkel und der Nockenwinkel durch
einen Kurbelwinkelsensor 6 bzw. einen Nockenwinkelsensor 24
erfaßt.
Die Brennkraftmaschinenbetriebssteuervorrichtung 203 steuert
die Kraftstoffeinspritzmenge, den Zündzeitpunkt, den
Ventilbetätigungszeitpunkt und dergleichen bei der
Brennkraftmaschine ein.
Die Detektorvorrichtung 204 für den realen
Ventilbetätigungszeitpunkt detektiert die Abweichung zwischen
dem Vorstellbetrag im momentanen Betriebszustand und dem
voranstehend erwähnten maximalen Verzögerungswert. Diese
Abweichung bezeichnet einen Betrag (der nachstehend als
VVT-Steuervariable bezeichnet wird), um welchen der
einlaßseitige Ventilbetätigungszeitpunkt virtuell durch den
VVT-Mechanismus vorgestellt werden soll.
Die Lernbefehlsübertragungseinheit 205 weist einen
Druckknopfschalter (nicht gezeigt) auf, der dazu verwendet
wird, ein Signal Ls zu übertragen. Nach dem Niederdrücken
dieses Druckknopfschalters wird das Signal Ls, welches die
Implementierung einer Lernbetriebsart für den maximalen
Verzögerungswert befiehlt, in welcher die maximale
Verzögerungsposition gelernt wird, von der
Lernbefehlsübertragungseinheit 205 an die Lernvorrichtung 202
für den maximalen Verzögerungswert übertragen.
Nach Empfang des Signals Ls schickt die Lernvorrichtung 202
für den maximalen Verzögerungswert ein Befehlssignal Es an
die Brennkraftmaschinenbetriebssteuervorrichtung 203, und
lernt als maximalen Verzögerungswert die Phasendifferenz
zwischen dem einlaßseitigen Nockenwinkel und dem
Kurbelwinkel, wenn die Ventilüberschneidung zwischen dem
Einlaßventil und dem Auslaßventil, die von der
Brennkraftmaschinenbetriebssteuervorrichtung 203 detektiert
wird, einen Minimalwert aufweist.
Weiterhin steuert die
Brennkraftmaschinenbetriebssteuervorrichtung 203 den Betrieb
der Brennkraftmaschine 1 auf der Grundlage des maximalen
Verzögerungswertes, welchen die Lernvorrichtung 202 für den
maximalen Verzögerungswert lernt.
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, welches den Vorgang der
Lernbetriebsart für den maximalen Verzögerungswert bei der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Zuerst wird ein Schritt A1 ausgeführt, um den maximalen
Verzögerungswert Td entsprechend Gleichung (1) zu berechnen.
Dann wird im Schritt A2 festgestellt, ob von der
Lernbefehlsübertragungseinheit 205 ein Signal Ls zur
Durchführung der Lernbetriebsart für den maximalen
Verzögerungswert empfangen wurde oder nicht.
Wenn die Ermittlung im Schritt A2 ergibt, daß das Signal Ls
VOD der Lernbefehlsübertragungseinheit 205 nicht empfangen
wurde, geht der Betriebsablauf zum Schritt A4 über.
Wenn andererseits die Ermittlung im Schritt A2 ergibt, daß
das Signal Ls von der Lernbefehlsübertragungseinheit 205
empfangen wurde, geht der Betriebsablauf zu einem Schritt A3
über.
Im Schritt A3 wird eine Durchführungsmarke für die
Lernbetriebsart für den maximalen Verzögerungswert gesetzt,
und dann geht der Betriebsablauf mit dem Schritt A4 weiter.
Im Schritt A4 wird festgestellt, ob die Durchführungsmarke
für die Lernbetriebsart für den maximalen Verzögerungswert
gesetzt ist oder nicht.
Falls der Schritt A4 zeigt, daß die Durchführungsmarke für
die Lernbetriebsart für den maximalen Verzögerungswert nicht
gesetzt ist, geht der Betriebsablauf zum Anfang zurück, so
daß der Vorgang erneut mit dem Schritt A1 beginnt.
Wenn andererseits der Schritt A4 das Ergebnis hat, daß die
Ausführungsmarke für die Lernbetriebsart für den maximalen
Verzögerungswert gesetzt wurde, so geht der Betriebsablauf
mit dem Schritt A5 weiter.
Im Schritt A5 wird festgestellt, ob die Lernbetriebsart für
den maximalen Verzögerungswert eingestellt ist oder nicht.
Ist die Lernbetriebsart für den maximalen Verzögerungswert
nicht eingestellt, geht der Betriebsablauf zum Anfang zurück,
so daß der Vorgang erneut mit dem Schritt A1 anfängt.
Wenn andererseits im Schritt A5 festgestellt wird, daß die
Lernbetriebsart für den maximalen Verzögerungswert
eingestellt wurde, geht der Betriebsablauf mit einem Schritt
A6 weiter.
Im Schritt A6 wird der maximale Verzögerungswert Td
gespeichert.
Nach dem Speichern des maximalen Verzögerungswertes Td im
Schritt A6 geht der Vorgang zu einem Schritt A7 über, um die
Ausführungsmarke für die Lernbetriebsart für den maximalen
Verzögerungswert zu löschen.
Nach Beendigung des Schrittes A7 kehrt der Betriebsablauf zum
Schritt A1 zurück, um den Vorgang zu wiederholen.
In der Lernbetriebsart für den maximalen Verzögerungswert
wird der Betätigungszeitpunkt für das einlaßseitige Ventil so
gesteuert oder geregelt, daß die maximale
Verzögerungsposition erreicht wird, unabhängig von der
Brennkraftmaschinendrehzahl. In der Lernbetriebsart für den
maximalen Verzögerungswert wird daher der
Betätigungszeitpunkt für das einlaßseitige Ventil nicht
vorgestellt.
Weiterhin berechnet in der Lernbetriebsart für den maximalen
Verzögerungswert die Lernvorrichtung 202 für den maximalen
Verzögerungswert den maximalen Verzögerungswert Td
entsprechend der Gleichung (1).
Wenn der maximale Verzögerungswert in dieser Lernbetriebsart
für den maximalen Verzögerungswert gelernt wird, befindet
sich, da kein Fremdkörper in dem Schmieröl vorhanden ist, der
einlaßseitige Ventilbetätigungszeitpunkt in der maximalen
Verzögerungsposition, und wird ein exaktes Lernen des
maximalen Verzögerungswertes möglich.
Darüber hinaus wird der maximale Verzögerungswert, der von
der Lernvorrichtung 202 für den maximalen Verzögerungswert
gelernt wird, in einem ROM der ECU 201 gespeichert und
festgehalten.
Dieses ROM kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß es
den gelernten maximalen Verzögerungswert Td batteriegepuffert
speichert, selbst wenn sich die Zündung im ausgeschalteten
Zustand befindet, oder kann auch als EEPROM ausgebildet sein,
welches keine derartige Pufferung benötigt.
Wie voranstehend geschildert besteht bei dem
Brennkraftmaschinen-Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem
gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
da der maximale Verzögerungswert nur dann gelernt wird, wenn
die ECU 201 das Signal Ls von der
Lernbefehlsübertragungseinheit 205 empfängt, keine
Möglichkeit dafür, daß der maximale Verzögerungswert
fehlerhaft gelernt wird, infolge von Fremdkörpern im
Schmieröl. Daher kann der maximale Verzögerungswert exakt
gelernt werden, wenn sich der einlaßseitige
Ventilbetätigungszeitpunkt in der maximalen
Verzögerungsposition befindet.
Darüber hinaus ist das Lernen des maximalen
Verzögerungswertes unter Verwendung der
Lernbefehlsübertragungseinheit auf die voranstehend
geschilderte Weise nicht auf den Zeitraum vor der Verladung
des Fahrzeugs beschränkt, sondern kann auch periodisch nach
der Verladung durchgeführt werden. In diesem Fall ist es
möglich, Änderungen im Verlauf der Zeit nach dem Verladen zu
berücksichtigen, so daß der Betriebszustand der
Brennkraftmaschine über einen langen Zeitraum unter guten
Bedingungen gehalten werden kann.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, welches den Vorgang in einem
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Ausbildung des Brennkraftmaschinen-
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystems gemäß der zweiten
Ausführungsform ähnelt jener der ersten Ausführungsform, mit
Ausnahme der Verarbeitung, die nachstehend beschrieben wird.
In Fig. 3 sind die Schritte A1 bis A7 gleich jenen in Fig.
2, und erfolgt daher hier keine erneute Beschreibung.
Nach Beendigung des Schrittes A1 geht der Betriebsablauf zum
Schritt A30 über, um die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne zu
berechnen. Nach der Berechnung der
Brennkraftmaschinendrehzahl Ne im Schritt A30 geht der
Betriebsablauf über die Schritte A2 und A3 zum Schritt A4
über. Weiterhin geht, wenn das Ergebnis der Abfrage im
Schritt A2 gleich "Nein" ist, der Betriebsablauf direkt zum
Schritt A4 über, ohne den Schritt A3 zu durchlaufen.
Nachdem die Lernmarke im Schritt A4 eingestellt wurde, geht
der Betriebsablauf zum Schritt A31 über, um die gewünschte
Brennkraftmaschinendrehzahl auf einen Wert zwischen 1000
Umdrehungen pro Minute und 2000 Umdrehungen pro Minute
einzustellen. Nach dem Einstellen der gewünschten
Brennkraftmaschinendrehzahl steuert oder regelt die ECU 201
die Brennkraftmaschinendrehzahl.
Der Betriebsablauf geht zum Schritt A32 über, um
festzustellen, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl 1000
Umdrehungen Minute oder mehr beträgt, oder nicht.
Wenn der Schritt A32 ergibt, daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl oberhalb von 1000 Umdrehungen pro
Minute liegt, geht der Betriebsablauf zu einem Schritt A33
über, um festzustellen, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl
unterhalb von 2000 Umdrehungen pro Minute liegt, oder nicht.
Wenn die Ermittlung im Schritt A33 das Ergebnis hat, daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl unterhalb von 2000 Umdrehungen
pro Minute liegt, geht der Betriebsablauf zu den Schritten A6
und A7 über.
Wenn der Schritt A32 ergibt, daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl unterhalb von 1000 Umdrehungen
pro Minute liegt, oder wenn der Schritt A33 ergibt, daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl 2000 Umdrehungen pro Minute
überschreitet, kehrt der Betriebsablauf zurück, so daß der
gesamte Vorgang mit dem Schritt A1 beginnt.
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht, welche schematisch
eine Brennkraftmaschine darstellt, die mit dem
Brennkraftmaschinen-Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem
gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
versehen ist. Die in Fig. 10 dargestellte Anordnung ist die
gleiche wie jene der in Fig. 11 dargestellten, herkömmlichen
Brennkraftmaschine, mit Ausnahme eines Ansaugkanals 150 und
eines Elektromagnetventils 160.
Der Ansaugkanal 150 dient zum Einlassen der Außenluft in den
Zylinder, unter Umgehung einer Drosselklappe 26, und das
Elektromagnetventil 160 ist ein Ventil zur Einstellung der
Ansaugluftmenge, die durch den Ansaugkanal 150 eingelassen
werden soll. Das Elektromagnetventil 160 wird durch ein
Tastverhältnissignal gesteuert oder geregelt.
Der Ansaugkanal 150 und das Elektromagnetventil 160 stellen
Mechanismen dar, die standardmäßig bei
Betriebssteuereinheiten von Brennkraftmaschinen eingesetzt
werden, und hauptsächlich dann verwendet werden, wenn der
Brennkraftmaschinenbetrieb durch Einstellung der
Brennkraftmaschinendrehzahl gesteuert wird, wenn sich die
Drosselklappe 26 im vollständig geschlossenen Zustand
befindet, also im Leerlauf der Brennkraftmaschine.
In dem voranstehend geschilderten Schritt A31 kann die
Brennkraftmaschinendrehzahl auf die gewünschte
Brennkraftmaschinendrehzahl durch Steuern des voranstehend
geschilderten Elektromagnetventils 160 gesteuert oder
geregelt werden.
Obwohl bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung der Ansaugkanal 150 und das Elektromagnetventil 160
verwendet werden, können für die Betriebssteuerung auch
andere Mechanismen eingesetzt werden, soweit sie die
Ansaugluftmenge einstellen können. Beispielsweise im Falle
einer Brennkraftmaschine, die eine elektronische
Drosselklappe verwendet, kann die Brennkraftmaschinendrehzahl
auf den Bereich zwischen 1000 Umdrehungen pro Minute und 2000
Umdrehungen pro Minute dadurch gesteuert oder geregelt
werden, daß das Öffnen/Schließen der elektronischen
Drosselklappe während des Leerlaufbetriebs gesteuert oder
geregelt wird.
Wie voranstehend geschildert besteht bei dem
Brennkraftmaschinen-Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem
gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
infolge der Tatsache, daß der maximale Verzögerungswert nur
dann gelernt wird, wenn die ECU 201 das Signal Ls von der
Lernbefehlsübertragungseinheit 205 empfängt, keine
Möglichkeit dafür, daß der maximale Verzögerungswert infolge
von Fremdkörpern im Schmieröl fehlerhaft gelernt wird.
Weiterhin wird beim Lernen des maximalen Verzögerungswertes
die Brennkraftmaschinendrehzahl auf den Bereich zwischen 1000
Umdrehungen pro Minute bis 2000 Umdrehungen pro Minute
gesteuert oder geregelt; daher kann der Schmieröldruck so
erhöht werden, daß er höher ist als im Leerlaufbetrieb, was
es ermöglicht, den maximalen Verzögerungswert exakt zu
lernen, wenn sich der einlaßseitige
Ventilbetätigungszeitpunkt in der maximalen
Verzögerungsposition befindet.
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches den Vorgang in einem
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Konfiguration des Brennkraftmaschinen-
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystems gemäß der dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnelt den
Konfigurationen bei der ersten und zweiten Ausführungsform.
Mit gleichen Bezugszeichen bezeichnete Schritte stellen daher
denselben Vorgang dar, und werden hier nicht erneut
erläutert.
Das in Fig. 4 dargestellte Flußdiagramm entspricht dem
Flußdiagramm von Fig. 3, mit Ausnahme der Tatsache, daß die
Schritte A31 und A32 in Fig. 3 in einen Schritt A40 bzw. A41
geändert wurden.
Wenn die Ermittlung im Schritt A4 ergibt, daß die Lernmarke
eingestellt ist, geht der Betriebsablauf zum Schritt A40
über, um eine gewünschte Brennkraftmaschinendrehzahl auf
einen Wert von 1500 Umdrehungen pro Minute bis unterhalb von
2000 Umdrehungen pro Minute einzustellen. Nach Einstellung
der gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahl steuert oder
regelt, ähnlich wie bei dem Schritt A31 bei der zweiten
Ausführungsform, die ECU 201 das Elektromagnetventil 160,
oder steuert oder regelt die elektronische Drosselklappe die
Brennkraftmaschinendrehzahl.
Nach dem Schritt A40 geht der Betriebsablauf mit dem Schritt
A41 weiter, um zu überprüfen, ob die
Brennkraftmaschinendrehzahl Ne 1500 Umdrehungen pro Minute
oder mehr beträgt, oder nicht. Wenn der Schritt A41 ergibt,
daß die Brennkraftmaschinendrehzahl 1500 Umdrehungen pro
Minute überschreitet, geht der Betriebsablauf zum Schritt A33
über, um zu überprüfen, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl
unterhalb von 2000 Umdrehungen pro Minute liegt, oder nicht.
Wenn der Schritt A33 ergibt, daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl unterhalb von 2000 Umdrehungen
pro Minute liegt, geht der Betriebsablauf zu den Schritten A6
und A7 über.
Weiterhin geht, falls der Schritt A41 ergibt, daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl unterhalb von 1500 Umdrehungen
pro Minute liegt, oder der Schritt A33 ergibt, daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl 2000 Umdrehungen pro Minute oder
mehr ist, der Betriebsablauf zum Anfang zurück, um mit dem
gesamten Vorgang vom Schritt A1 aus erneut zu beginnen.
Wie voranstehend geschildert besteht bei dem
Brennkraftmaschinen-Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem
gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
infolge der Tatsache, daß der maximale Verzögerungswert nur
dann gelernt wird, wenn die ECU 201 das Signal Ls von der
Lernbefehlsübertragungseinheit 205 empfängt, keine
Möglichkeit dafür, daß der maximale Verzögerungswert
fehlerhaft infolge von Fremdkörpern im Schmieröl gelernt
wird. Weiterhin wird zum Lernen des maximalen
Verzögerungswertes die Brennkraftmaschinendrehzahl auf einen
Wert von 1500 Umdrehungen pro Minute bis 2000 Umdrehungen pro
Minute gesteuert oder geregelt; daher kann der Schmieröldruck
so erhöht werden, daß er ausreichend höher ist als im
Leerlaufbetrieb, was es ermöglicht, den maximalen
Verzögerungswert exakter an einer Position (der maximalen
Verzögerungsposition) zu lernen, an welcher der Rotor 52
mechanisch an der Verzögerungsseite in Bezug auf das Gehäuse
44 angehalten wird.
Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, welches den Vorgang bei einem
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß der vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist eine Tabelle, welche die Beziehung zwischen einer
gewünschten Brennkraftmaschinendrehzahl und einer Basis-
Tastverhältniseinschaltzeit zeigt.
Fig. 8 ist eine Tabelle, welche die Erhöhung und
Verringerung der Tastverhältniseinschaltzeit in Bezug auf die
Differenz zwischen einer gewünschten
Brennkraftmaschinendrehzahl und der momentanen
Brennkraftmaschinendrehzahl zeigt.
Die Konfiguration des Brennkraftmaschinen-
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem gemäß der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ähnlich jener
bei der ersten bis dritten Ausführungsform. Mit gleichen
Bezugszeichen bezeichnete Schritte haben daher denselben
Inhalt, und werden daher hier nicht erneut erläutert.
Wenn in dem Flußdiagramm von Fig. 5 der Schritt A4 ergibt,
daß die Lernmarke gesetzt ist, so geht der Betriebsablauf zu
einem Schritt A50 über.
Der Schritt A50 dient zur Einstellung eines gewünschten
Wertes (Sollwertes) der Brennkraftmaschinendrehzahl auf 1300
Umdrehungen pro Minute, und zur Einstellung der
Brennkraftmaschinendrehzahl auf 1300 Umdrehungen pro Minute.
Wenn beispielsweise die gewünschte
Brennkraftmaschinendrehzahl, die in dem Schritt A50
eingestellt werden soll, 1300 Umdrehungen pro Minute beträgt,
so ist, wie aus der Tabelle von Fig. 7 hervorgeht, die
Basis-Tastverhältniseinschaltzeit auf 2,6 ms eingestellt.
Danach geht der Betriebsablauf mit dem Schritt A51 weiter.
Im Schritt A51 wird ermittelt, ob die momentane
Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb eines Bereiches von
1300 ± 100 Umdrehungen pro Minute liegt, oder nicht.
Falls die Ermittlung im Schritt A51 ergibt, daß die momentane
Brennkraftmaschinendrehzahl im Bereich von 1300 ± 100
Umdrehungen pro Minute liegt, geht der Betriebsablauf zu den
Schritten A6 und A7 über.
Wenn andererseits die Ermittlung im Schritt A51 ergibt, daß
die momentane Brennkraftmaschinendrehzahl außerhalb des
Bereiches von 1300 ± 100 Umdrehungen pro Minute liegt, so
geht der Betriebsablauf zu einem Schritt A52 über, um das
Elektromagnetventil 160 so zu steuern, daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl in den voranstehend geschilderten
Bereich gelangt.
Die Tastverhältniseinschaltzeit in Fig. 7 kann nicht
unbedingt die Unterschiede zwischen in Massenproduktion
hergestellten Brennkraftmaschinen ausgleichen, und da der
Wicklungswiderstandswert des Elektromagnetventils 160 durch
die ständige Stromzufuhr zunimmt, ist es schwierig, die
Brennkraftmaschine mit der Tastverhältniseinschaltzeit zu
betreiben, die gemäß Tabelle in Fig. 7 eingestellt ist. Wenn
die Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschinendrehzahl
auf 1300 Umdrehungen pro Minute gewünscht ist, besteht daher
durch Festlegen der Basis-Tastverhältniseinschaltzeit auf
2,6 ms die Möglichkeit, daß ein Fehler in Bezug auf die
tatsächliche Brennkraftmaschinendrehzahl auftritt. Aus diesem
Grund wird im Schritt A52 die Tastverhältniseinschaltzeit
entsprechend der Tabelle von Fig. 8 korrigiert.
Wenn die Tastverhältniseinschaltzeit auf der Grundlage der
Tabelle von Fig. 8 korrigiert wird, so nimmt, wenn die
Abweichung ΔNe zwischen der gewünschten
Brennkraftmaschinendrehzahl und der tatsächlichen
Brennkraftmaschinendrehzahl zunimmt, der Korrekturwert zu.
Die Tastverhältniseinschaltzeit wird durch folgende Gleichung
ausgedrückt:
Tastverhältniseinschaltzeit
= Basis-Tastverhältniseinschaltzeit +
Tastverhältniserhöhungs/Verringerungszeit (3)
Nachdem die Tastverhältniseinschaltzeit im Schritt A52
korrigiert wurde, geht der Betriebsablauf zum Schritt A1
zurück, um die Verarbeitung zu wiederholen.
Obwohl bei der vierten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung die gewünschte Drehzahl auf 1300 Umdrehungen pro
Minute festgelegt ist, und der Toleranzbereich auf ± 100
Umdrehungen pro Minute festgelegt ist, ist die vorliegende
Erfindung nicht auf diese Werte beschränkt.
Wie voranstehend geschildert besteht bei dem
Brennkraftmaschinen-Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem
gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
infolge der Tatsache, daß der maximale Verzögerungswert nur
dann gelernt wird, wenn die ECU 201 das Signal Ls von der
Lernbefehlsübertragungseinheit 205 empfängt, keine
Möglichkeit dafür, daß der maximale Verzögerungswert infolge
von Fremdkörpern im Schmieröl fehlerhaft gelernt wird.
Weiterhin wird zum Lernen des maximalen Verzögerungswertes
die Brennkraftmaschinendrehzahl so gesteuert oder geregelt,
daß sie 1300 Umdrehungen pro Minute ± 100 Umdrehungen pro
Minute beträgt; daher kann der Schmieröldruck so erhöht
werden, daß er ausreichend höher ist als im Leerlaufbetrieb,
was es ermöglicht, den maximalen Verzögerungswert exakter an
einer Position (der maximalen Verzögerungsposition) zu
lernen, an welcher der Rotor 52 mechanisch auf der
Verzögerungsseite in Bezug auf das Gehäuse 44 angehalten
wird.
Da die Brennkraftmaschinendrehzahl auf einen bestimmten
Bereich beim Lernen des maximalen Verzögerungswerts
eingestellt werden kann, wird darüber hinaus das Lernen des
maximalen Verzögerungswertes erleichtert.
Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, welches den Vorgang in einem
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine gemäß der fünften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
Das Brennkraftmaschinen-
Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem gemäß der fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ähnlich wie
bei der ersten bis vierten Ausführungsform. Mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnete Schritte weisen daher denselben
Inhalt auf, und werden hier nicht erneut erläutert.
In Fig. 6 wird, falls im Schritt A52 festgestellt wird, daß
die Brennkraftmaschinendrehzahl innerhalb des Bereiches von
1300 Umdrehungen pro Minute ± 100 Umdrehungen pro Minute
liegt, auf den Schritt A60 übergegangen, um zu überprüfen, ob
der Zählwert CNeM eines Brennkraftmaschinendrehzahl-
Stabilisierungszeitgebers 0 Sekunden beträgt oder nicht.
Falls im Schritt A60 ermittelt wird, daß der Zählwert CNeM
0 Sekunden beträgt, geht der Betriebsablauf zum Schritt A6
über, um den maximalen Verzögerungswert Td zu berechnen.
Wenn andererseits die Ermittlung im Schritt S60 ergibt, daß
der Zählwert CNeM nicht 0 Sekunden beträgt, so geht der
Betriebsablauf zum Schritt A61 über, um den Zählwert CNeM zu
dekrementieren (schrittweise zu verringern).
Weiterhin geht, falls im Schritt A51 festgestellt wird, daß
die Brennkraftmaschinendrehzahl außerhalb des Bereiches von
1300 Umdrehungen pro Minute ± 100 Umdrehungen pro Minute
liegt, der Betriebsablauf zum Schritt A52 über, um das
Elektromagnetventil 160 so zu steuern, daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl in den Bereich von 1300
Umdrehungen pro Minute ± 100 Umdrehungen pro Minute gelangt.
Weiterhin geht der Betriebsablauf zu einem Schritt A62 über,
um den Zählwert CNeM des Brennkraftmaschinendrehzahl-
Stabilisierungszeitgebers auf einen Anfangswert von einer
Sekunde einzustellen.
Zwar wird in diesem Fall der Anfangswert auf 1 Sekunde
eingestellt, jedoch ist die vorliegenden Erfindung nicht
hierauf beschränkt. Ein derartiger Anfangswert hat den Zweck,
eine Ermittlung durchzuführen, ob der Betriebszustand der
Brennkraftmaschine stabil ist oder nicht, und der Anfangswert
ist nicht auf 1 Sekunde beschränkt, soweit er ein Zeitraum
ist, der dazu ausreicht, festzustellen, daß der
Betriebszustand der Brennkraftmaschine stabil ist.
Wie voranstehend geschildert ist es bei dem
Brennkraftmaschinen-Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem
gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
möglich, da der maximale Verzögerungswert gelernt wird,
nachdem bestätigt wurde, daß die Brennkraftmaschinendrehzahl
in einen gewünschten Bereich (Sollwertbereich) über einen
vorbestimmten Zeitraum oder länger gelangt, den maximalen
Verzögerungswert exakter in einem Zustand zu lernen, in
welchem der Betriebszustand stabil ist.
Zwar ist bei der voranstehenden Beschreibung die
Lernbefehlsübertragungseinheit 205 eine externe Einheit, die
getrennt von der ECU 201 ausgebildet ist, jedoch ist die
vorliegende Erfindung ebenso einsetzbar, falls die
Lernbefehlsübertragungseinheit 205 in die ECU 201 eingebaut
ist. Falls die ECU 201 die Funktion der voranstehend
erwähnten Lernbefehlsübertragungseinheit 205 aufweist, wird
dann das Signal Ls an die Lernvorrichtung 202 für den
maximalen Verzögerungswert mit Hilfe der internen
Datenkommunikation in der ECU 201 übertragen.
Zwar wird bei der voranstehenden Beschreibung die Steuerung
des Ventilbetätigungszeitpunkts an der Einlaßventilseite
durchgeführt, jedoch wird bei der Steuerung des
Ventilbetätigungszeitpunktes auf der Auslaßventilseite eine
Ventilbetätigungszeitpunktverzögerungssteuerung so
durchgeführt, daß die maximale Vorstellposition als
Bezugsgröße dient, und entspricht eine derartige Steuerung im
wesentlichen der Vorstellsteuerung an der Einlaßventilseite.
Es wird darauf hingewiesen, daß voranstehend nur bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung geschildert
wurden, und daß die vorliegende Erfindung sämtliche
Abänderungen und Modifikationen der hier zum Zwecke der
Offenbarung geschilderten Ausführungsformen der Erfindung
umfassen soll, die sich nicht als Abweichungen vom Wesen und
Umfang der vorliegenden Erfindung darstellen, die sich aus
der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben.
Claims (7)
1. Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine (1), die mit einem Mechanismus (40)
für einen variablen Ventilbetätigungszeitpunkt zum
Vorstellen und Verzögern eines Nockenwinkels in Bezug
auf einen Kurbelwinkel versehen ist, unter Nutzung des
Schmieröldrucks in der Brennkraftmaschine (1), wobei das
Steuersystem umfaßt:
eine Kurbelwinkeldetektorvorrichtung (6) zum Detektieren des Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine (1);
eine Nockenwinkeldetektorvorrichtung (24) zum Detektieren des Nockenwinkels der Brennkraftmaschine (1);
eine Phasendifferenzberechnungsvorrichtung (204) zur Berechnung eines Vorstellbetrages, welcher die Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel ist;
eine Lernvorrichtung (202) zum Lernen der Phasendifferenz zwischen dem Nockenwinkel und dem Kurbelwinkel, wenn eine Ventilüberschneidung zwischen Betätigungen eines Einlaßventils und eines Auslaßventils einen Minimalwert aufweist;
eine Lernbefehlsübertragungsvorrichtung (205) zur Übertragung an die Lernvorrichtung (202) eines Lernbefehls zum Lernen der Phasendifferenz zwischen Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel; und
eine Ventilbetätigungszeitpunktsteuervariablen- Berechnungsvorrichtung (203) zur Berechnung einer Ventilbetätigungszeitpunktsteuervariablen, zum Antrieb des Mechanismus (40) für einen variablen Ventilbetätigungszeitpunkt auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem gelernten Wert der Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel, der von der Lernvorrichtung (202) gelernt wurde, und der momentanen Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel, die von der Phasendifferenzberechnungsvorrichtung (204) berechnet wird,
wobei die Lernvorrichtung (202) die Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel nur dann lernt, wenn sie den Lernbefehl von der Lernbefehlsübertragungsvorrichtung (205) empfängt.
eine Kurbelwinkeldetektorvorrichtung (6) zum Detektieren des Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine (1);
eine Nockenwinkeldetektorvorrichtung (24) zum Detektieren des Nockenwinkels der Brennkraftmaschine (1);
eine Phasendifferenzberechnungsvorrichtung (204) zur Berechnung eines Vorstellbetrages, welcher die Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel ist;
eine Lernvorrichtung (202) zum Lernen der Phasendifferenz zwischen dem Nockenwinkel und dem Kurbelwinkel, wenn eine Ventilüberschneidung zwischen Betätigungen eines Einlaßventils und eines Auslaßventils einen Minimalwert aufweist;
eine Lernbefehlsübertragungsvorrichtung (205) zur Übertragung an die Lernvorrichtung (202) eines Lernbefehls zum Lernen der Phasendifferenz zwischen Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel; und
eine Ventilbetätigungszeitpunktsteuervariablen- Berechnungsvorrichtung (203) zur Berechnung einer Ventilbetätigungszeitpunktsteuervariablen, zum Antrieb des Mechanismus (40) für einen variablen Ventilbetätigungszeitpunkt auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem gelernten Wert der Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel, der von der Lernvorrichtung (202) gelernt wurde, und der momentanen Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel, die von der Phasendifferenzberechnungsvorrichtung (204) berechnet wird,
wobei die Lernvorrichtung (202) die Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel nur dann lernt, wenn sie den Lernbefehl von der Lernbefehlsübertragungsvorrichtung (205) empfängt.
2. Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine
Betriebszustandssteuervorrichtung zum Steuern einer
Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) auf innerhalb eines
vorbestimmten Bereiches, wenn die Lernvorrichtung (202)
den Lernbefehl von der
Lernbefehlsübertragungsvorrichtung (205) empfängt, wobei
die Lernvorrichtung (202) die Phasendifferenz zwischen
dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel nur dann lernt,
wenn sie bestätigt, daß die Brennkraftmaschinendrehzahl
innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt.
3. Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
vorbestimmte Bereich für die Brennkraftmaschinendrehzahl
von 1000 Umdrehungen pro Minute bis unterhalb von 2000
Umdrehungen pro Minute reicht.
4. Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
vorbestimmte Bereich der Brennkraftmaschinendrehzahl von
1500 Umdrehungen pro Minute bis unterhalb von 2000
Umdrehungen pro Minute reicht.
5. Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der
vorbestimmte Bereich für die Brennkraftmaschinendrehzahl
ein Bereich von 1300 Umdrehungen pro Minute ± 100
Umdrehungen pro Minute ist.
6. Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn
festgestellt wird, daß die Brennkraftmaschinendrehzahl
nicht innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt, eine
Korrektur durchgeführt wird, auf der Grundlage einer
Differenz zwischen der momentanen
Brennkraftmaschinendrehzahl und einer gewünschten
Brennkraftmaschinendrehzahl, so daß die
Brennkraftmaschinendrehzahl durch Rückkopplungsregelung
unter Verwendung eines Korrekturwertes auf innerhalb des
vorbestimmten Bereiches eingeregelt wird.
7. Ventilbetätigungszeitpunktsteuersystem für eine
Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuerung oder Regelung der Brennkraftmaschinendrehzahl
dadurch durchgeführt wird, daß ein Öffnungsgrad eines
Ventils (160) eingestellt wird, welches in einem Kanal
zum Ansaugen der Außenluft in einen Zylinder der
Brennkraftmaschine (1) unter Umgehung einer
Drosselklappe (26) angebracht ist.
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