DE3924934C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mortorsteuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Hierbei handelt es sich um ein Steuergerät zur Verhinderung eines "Überdrehen" des Motors, das es ermöglicht, die Zeitsteuerung des Ventilöffnens und -schließens und/oder die Größe des Ventilhubs für ein Ventil auf der Einlaß- und der Auslaßseite oder auf zumindest einer dieser Seiten zu ändern. Diese Änderung der Zeitsteuerung des Ventilöffnens oder -schließens und/oder des Ventilhubs wird allgemein als Änderung der Ventil-Zeitsteuerung bezeichnet.

Aus der JP-OS 49 33 289 und der DE 36 21 080 A1 ist ein Motor bekannt, bei dem die Ventil-Zeitsteuerung für ein oder mehrere Einlaß- und/oder Auslaßventile geändert werden kann. Bekannt ist aber auch, daß dann, wenn die Drehzahl einen vorbestimmten hohen Wert, den oberen Grenzwert der Drehzahl, erreicht, die Kraftstoffzufuhr unterbrochen wird, um ein Überdrehen des Motors zu verhindern.

Die Last, die auf den Riemen für den Antrieb des Ventilmechanismus einwirkt, ändert sich mit der Beschleunigung der Ventilbetätigung beim Öffnen. Wenn der Ventilhub konstant bleibt, ist diese Beschleunigung umso größer, je kürzer die Ventilöffnungszeit ist. Wenn die Ventilöffnungszeit gleich bleibt, ist die Beschleunigung umso größer, je größer der Ventilhub ist. Mit wachsender Beschleunigung wächst auch die Gefahr, daß das Ventil "hüpft". Deshalb sollte sich der zulässige obere Grenzwert der Drehzahl, bei dem keine Gefahr besteht, daß der Riemen für die Ventilsteuerung beschädigt wird oder Ventilhüpfen auftritt, in Abhängigkeit von Änderungen der Ventil-Zeitsteuerung ändern.

Nun wird jedoch der obere Drehzahlgrenzwert in der Regel ohne Berücksichtigung der Ventil-Zeitsteuerung festgelegt.

Der obere Drehzahlgrenzwert muß in diesem Fall auf diejenige Ventil-Zeitsteuerung abgestimmt sein, bei der die Beschleunigung beim Öffnen der Ventile am größten ist. Dies bedeutet allerdings, daß die Drehzahl eines Motors nicht auf den größten zulässigen Wert erhöht werden kann, wenn der Motor mit einer Ventil-Zeitsteuerung arbeitet, bei der die Beschleunigung kleiner ist und deshalb die zulässige obere Drehzahlgrenze an sich höher liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Motorsteuergerät zu schaffen, das eine Ausdehnung des oberen Drehzahlgrenzwerts eines Motors ermöglicht und gleichzeitig den Motor gegen mögliche Beschädigungen schützt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüchen Bezug.

Die Mittel zur Änderung der Drehzahl bestehen im allgemeinen aus einer Einrichtung, die die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor unterbricht. Sie können jedoch auch aus einer Einrichtung bestehen, die die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge nur verringert oder die Zündzeitpunkte des Motors verzögert.

Die Mittel zur Änderung der Ventil-Zeitsteuerung bestehen im allgemeinen aus einer Einrichtung zur Umschaltung der Ventil-Zeitsteuerung zwischen zwei Stufen, von denen die eine für einen niedrigen Drehzahlbereich und die andere für einen hohen Drehzahlbereich des Motors vorgesehen ist. Es kann jedoch auch eine kontinuierliche Änderung der Ventil-Zeitsteuerung vorgesehen sein.

Da der (im folgenden kurz als "Drehzahlgrenzwert" bezeichnete) obere Grenzwert der Drehzahl, bei dem eine Verringerung der Motor-Ausgangsleistung eintreten soll, in Abhängigkeit von der Änderung der Ventil-Zeitsteuerung geändert werden kann, wird dieser Drehzahlgrenzwert für den Betrieb bei einer Ventilzeit­ steuerung, bei der die Beschleunigung des Ventils beim Öffnen klein ist, auf einen hohen Wert gesetzt, so daß der Motor mit einer Drehzahl bis zu dem höchsten zulässigen Drehzahlbereich laufen kann, während er für den Betrieb bei einem Drehzahl­ grenzwert, bei der diese Beschleunigung größer ist, auf einen niedrigen Wert eingestellt wird, so daß Beschädigungen des Riemens für die Ventilsteuerung sowie Ventilhüpfen wirksam verhindert werden können.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaubild zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Anwendung auf einen Motor,

Fig. 2 den erfindungsgemäßen Umschaltmechanismus für die Ventilzeitsteuerung,

Fig. 3 Kennlinien der Kraftstoff-Einspritzmengen für die Ventilzeitsteuerung bei hoher Drehzahl bzw. bei niedriger Drehzahl,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 3 von einem Kreis umgebenen Teils,

Fig. 5 die Ti_VT-Tabelle als Diagramm,

Fig. 6 die Umschaltkennlinie der Ventilzeitsteuerung,

Fig. 7A und 7B ein Flußdiagramm der Umschalt-Steuerroutine der Ventilzeitsteuerung,

Fig. 8 ein Flußdiagramm der Unterroutine zur Gewinnung des Ti_L- und Ti_H-Plans,

Fig. 9 ein Flußdiagramm der Unterroutine zur Berechnung von Ti_VT und

Fig. 10 Kennlinien des Öffnungs- und Schließvorgangs der Einlaß- und Auslaßventile.

Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen. Mit 1 ist ein Motorblock bezeichnet, mit 2 ein Einlaßkrümmer und mit 3 ein Auslaß­ krümmer. In dem Einlaßkrümmer 2 sind (in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite aus betrachtet) ein Luftfilter 4, ein Drosselventil 5 und eine Einspritzdüse 6 angeordnet. Die von der Einspritzdüse 6 eingespritzte Kraftstoffmenge ist durch eine elektronische Steuerschaltung 7 steuerbar. Der darge­ stellte Motor besitzt also eine elektronisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzung.

Der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Motor hat eine doppelte obenliegende Nockenwelle (DOHC), vier in Reihe liegende Zylinder und jeweils zwei Einlaß- und Auslaßventile für jeden Zylinder. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt der Motor ferner einen Ventilsteuermechanismus 8i für die Einlaßventilseite und einen weiteren Ventilsteuermechanismus 8e für die Auslaßventilseite. Diese beiden Ventilsteuermechanismen treiben die Einlaß- bzw. Auslaßventile bei ihrer Öffnungs- und Schließbewegung an.

Beide Ventilsteuermechanismen 8i und 8e haben grundsätzlich die gleiche Konstruktion, so daß es genügt, nur den der Einlaßseite zugeordneten Ventilsteuermechanismus näher zu beschreiben, wäh­ rend eine Beschreibung des Ventilsteuermechanismus für die Auslaß­ seite unterbleiben kann. Es sei darauf hingewiesen, daß beide Ventilsteuermechanismen mit denselben Symbolen und Bezugs­ zeichen für die einander entsprechenden Teile versehen sind.

Der Ventilsteuermechanismus 8i für die Einlaßseite umfaßt folgende Teile: Eine Kipphebelwelle 9 für das Einlaßventil, ein Paar Antriebskipphebel 10, 11, die schwenkbar auf der Kipp­ hebelwelle 9 gelagert sind und zum Antrieb eines Paars von Einlaßventilen für jeden Zylinder dienen, sowie einen freien Kipphebel 12, der unmittelbar zwischen dem Paar von Antriebs­ kipphebeln 10, 11 angeordnet und ebenfalls schwenkbar auf der Kipphebelwelle 9 gelagert ist, wobei die Antriebskipphebel 10, 11 mit einer Nocke für niedrige Drehzahl zusammenwirken, die an einer Nockenwelle für die Einlaßventile ausgebildet ist, während der freie Kipphebel 12 mit einer Nocke für hohe Dreh­ zahl zusammenwirkt, die an der Nockenwelle ausgebildet ist. Der Ventilsteuermechanismus 8e umfaßt ferner einen Umschaltmecha­ nismus 13, über den die beiden Antriebskipphebel 10, 11 lösbar mit dem freien Kipphebel 12 verbunden sind. Wenn bei dieser Anordnung die Antriebskipphebel 10, 11 und der freie Kipp­ hebelarm 12 voneinander entkoppelt sind, öffnen und schließen die Einlaßventile sich mit einer Ventilzeitsteuerung für niedrige Drehzahl, bei der die Ventilöffnungsdauer und der Ventilhub mit Hilfe der Nocke für niedrige Drehzahl relativ klein gehalten werden, wie dies durch die Kurve a in Fig. 10 dargestellt ist. Wenn diese Kipphebel hingegen miteinander verbunden sind, werden die Einlaßventile mit der Ventilzeit­ steuerung für hohe Drehzahl betätigt, bei der die Ventilzeit­ steuerung und der Ventilhub relativ größer sind, wie dies durch die Kurve b in Fig. 10 dargestellt ist. Die Kurven a′ und b′ in Fig. 10 zeigen die Öffnungs-Schließ-Kennlinie des Auslaßventils bei Ventilzeitsteuerung für niedrige bzw. hohe Drehzahl.

Der Umschaltmechanismus 13 umfaßt folgende Teile: Einen ersten Verbindungsstift 13a, der mit dem freien Kipphebel 12 gekuppelt und von diesem gelöst werden kann und der in den ersten Antriebskipphebel 10, d. h. einen der beiden Antriebskipphebel 10, 11, eingesetzt ist, einen zweiten Verbindungsstift 13b, der mit dem zweiten Antriebskipphebel 11, d. h. dem anderen der beiden Antriebskipphebel 10, 11 gekuppelt und von ihm gelöst werden kann und der in den freien Kipphebel 12 eingesetzt ist, ferner einen Begrenzungsstift 13b, der von einer in den zweiten Antriebskipphebel 11 eingesetzten Feder 13 in Richtung auf den freien Kipphebel 12 vorgespannt ist. In dem ersten Antriebs­ kipphebel 10 ist eine Hydraulikkammer 13e ausgebildet, die einen Öldruck liefert, durch den der erste Verbindungsstift 13a in Richtung auf den freien Kipphebel 12 gedrückt wird, und die mit einer Ölversorgungsleitung 14 verbunden ist, die in der Kipphebelwelle 9 ausgebildet ist. Wenn die Hydraulikkammer 13e über die Ölversorgungsleitung 14 mit Hydrauliköl geladen wird, wird der erste Verbindungsstift 13a mit dem freien Kipphebel 12 gekoppelt, und der von dem ersten Verbindungsstift 13a gestoße­ ne zweite Verbindungsstift 13b kommt mit dem zweiten Antriebs­ kipphebel 11 in Eingriff, so daß sowohl die Antriebskipphebel 10, 11 als auch der freie Kipphebel 12 miteinander verbunden sind und die Ventilzeitsteuerung auf den Betrieb mit hoher Drehzahl ändern. Wenn der Öldruck in der Hydraulikkammer 13e abgesenkt wird, werden der erste und der zweite Verbindungs­ stift 13b und 13a von der Feder 13c über den Sperrstift 13d angetrieben und so in den freien Kipphebel 12 bzw. den ersten Antriebskipphebel 10 zurückgedrückt, so daß beide Antriebs­ kipphebel 10, 11 von dem freien Kipphebel 12 gelöst werden und die Ventilzeitsteuerung auf den Betrieb für niedrige Drehzahl umgesteuert wird.

Eine Ölleitung 15 zur Zuführung von Öl von einer (nicht darge­ stellten) Ölpumpe ist mit der obenerwähnten Ölversorgungslei­ tung 14 über ein Umschaltventil 16 verbunden, das in einem Endbereich des Zylinderkopfs befestigt ist, so daß dann, wenn ein spulenartiger Ventilkörper 16a des Umschaltventils 16 sich in seiner oberen Schließstellung befindet, eine Einlaßöffnung 16e, die über ein Ölfilter 17 mit der Ölleitung 15 verbunden ist, und eine Auslaßöffnung 16c, die mit der Ölversorgungslei­ tung 14 verbunden ist, über eine Öffnung 16d miteinander in Verbindung treten können. In diesem Zeitpunkt tritt die Auslaß­ öffnung 16c mit einer Entlastungsöffnung 15e in Verbindung, die sich in den oberen Teil des Zylinderkopfs öffnet. Dies hat zur Folge, daß der Öldruck in der Ölversorgungsleitung 14 absinkt. Wenn der spulenartige Ventilkörper 16a in seine untere Öffnungsstellung verbracht wird, treten die Einlaßöffnung 16b und die Auslaßöffnung 16c über eine Ringnut miteinander in Verbindung, die in den spulenartigen Ventilkörper 16a ausgebildet ist, während die Auslaßöffnung 16c von der Entlastungsöffnung 16e getrennt wird, so daß der Öldruck in der Ölversorgungsleitung 14 anwächst.

Der spulenartige Ventilkörper 16a ist so angeordnet, daß er von einem Steuerdruck, der durch eine von der Einlaßöffnung 16b abzweigende Steuerölleitung 18 eingegeben wird, gegen die Wir­ kung einer Feder 16f in seine Öffnungsstellung umgeschaltet wird. In der Steuerölleitung 18 ist ein normalerweise ge­ schlossenes Elektroventil 19 angeordnet. Der elektrische Strom zur Erregung der Spule 19a des Elektromagneten 19 wird durch ein Ausgangssignal VTS der elektronischen Steuerschaltung 7 gesteuert (Fig. 1). Wenn das Elektroventil 19 durch Erregung der Spule 19a geöffnet wird, gelangt der spulenartige Ventil­ körper in seine Öffnungsstellung, so daß die Ventilzeitsteue­ rung in den Betrieb mit hoher Drehzahl umgeschaltet wird, wie dies oben beschrieben wurde. Wenn der elektrische Strom zur Erregung der Spule 19a unterbrochen wird, wird der spulenartige Ventilkörper 16a in seine Schließstellung geführt, so daß die Ventilzeitsteuerung auf den Betrieb mit niedriger Drehzahl umgeschaltet wird. Zur Bestätigung des Umschaltvorgangs des spulenartigen Ventilkörpers 16 dient ein hydraulischer Schalter 20, der auf einem Gehäuse 16e des Umschaltventils 16 angeordnet ist. Dieser Schalter 20 erfaßt den Öldruck an der Auslaßöffnung 16 und wird eingeschaltet, wenn der erfaßte Öldruck niedrig ist, und ausgeschaltet, wenn der erfaßte Öldruck hoch ist.

In Fig. 2 bezeichnet 21 eine Schmiermittelleitung für den Ventilsteuermechanismus, 22 eine Schmiermittelleitung für den Ventilsteuermechanismus für den Betrieb bei hoher Drehzahl und 23 einen Nockenhalter.

Die vorangehend beschriebenen Mittel für die Umschaltung der Ventilzeitsteuerung sowie die Anordnung der Ölleitungen unterscheiden sich nicht sehr von denjenigen, die in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 63-82 588 offenbart sind, so daß eine detaillierte Erläuterung entfallen kann. Der elektronischen Steuerschaltung 7 werden Motordrehzahlsignale (Ne) von einem Motordrehzahlsensor, ein Signal (Rth) über den Öffnungsgrad der Drosselklappe von einem Drosselöffnungs­ sensor 24, Einlaß-Unterdruck-Signale (P_B) sowie Einlaß- Temperatur-Signale (T_A) von einem Drucksensor 25 bzw. einem Temperatursensor 26 zugeführt, die beide mit dem Einlaßkrümmer 2 stromabwärts des Drosselventils 5 verbunden sind, ferner Wassertemperatursignale (PW) von einem Wassertemperatursensor 27, Fahrzeuggeschwindigkeits-Signale (V) von einem Fahrzeug­ geschwindigkeitssensor, Signale von dem obenerwähnten hydraulischen Schalter 20 sowie O₂-Signale von einem Sauer­ stoffkonzentrations-Sensor 28, der in dem Auslaßkrümmer 3 angeordnet ist, und schließlich, falls es sich um ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe handelt, zusätzlich Signale (P) und (N) von einem Gangschalthebel-Positionsschalter, die die Park­ position bzw. die Neutralstellung kennzeichnen. Auf der Basis des Betriebszustands, der durch diese Signale bestimmt wird, wird eine geeignete Kraftstoffeinspritzmenge berechnet und eine geeignete Ventilzeitsteuerung ausgewählt.

Es gilt folgende Gleichung

T_out = K₁TI + K₂,

worin T_out die Kraftstoffeinspritzmenge, Ti die Standard-Kraftstoffeinspritzmenge, K₁ einen Korrekturfaktor und K₂ eine Konstante bedeuten. Es sei darauf hingewiesen, daß K₁ hiervon folgendes beinhaltet: Einen Einlaß-Temperatur-Korrekturfaktor K_TA, durch den die Kraftstoffeinspritzmenge vergrößert wird, wenn die Einlaß-Temperatur und/oder die Wassertemperatur niedrig sind, einen Hochlast-Kraftstoffvergrößerungsfaktor K_WOT, durch die Kraftstoffeinspritzmenge in einem vorgegebenen Hochlastbereich vergrößert wird, der durch den Wassertemperatur-Korrekturfaktor K_TW, Ne, P_B und Theta th bestimmt wird, sowie einen Rückführungs-Korrekturfaktor KO₂, durch den eine Abweichung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses (K/L-Verhältnis) von dem theore­ tischen Wert des K/L-Verhältnisses in einem O₂-Rückführungs­ bereich bei relativ niedriger Motorumdrehungszahl (von etwa 4000 UpM oder weniger) korrigiert wird, während K₂ eine Kraftstoff-Vergrößerungskonstante für die Beschleunigung beinhaltet, durch die die Kraftstoffeinspritzmenge während der Fahrzeugbeschleunigung vergrößert wird.

Die Standard-Kraftstoffeinspritzmenge Ti ist so eingestellt, daß das Einlaß-Gemisch in Kombination mit einer Luftmenge, die dem Zylinder zugeführt wird, in einem speziellen Betriebszustand des Motors, der durch Ni und P_B bestimmt ist, ein gewünschtes K/L-Verhältnis liefert, das in der Nähe des theoretischen Werts für das K/L-Verhältnis liegt. Es werden zwei Gruppen von Ti-"Plänen" vorbereitet und in der elektronischen Steuerschal­ tung 7 gespeichert, von denen der eine der Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahl und der andere der Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahl zugeordnet ist.

In Fig. 3 ist der Ti-Wert in dem Ti-Plan für die Ventil- Zeitsteuerung für niedrige Drehzahl als durchgehende Linie dargestellt, während der Ti-Wert in dem Ti-Plan für die Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahl als gestrichelte Linie dargestellt ist. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird die Kurve der Einlaß-Luftmenge mit wachsendem Ni bei der Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahl flacher. Andererseits steigt die Einlaß- Luftmenge bei der Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahl weiter an und überschreitet ggf. diejenige für die Ventil-Zeit­ steuerung für niedrige Drehzahl, wenn der Ladungsgrad bei wachsendem Ne größer wird, so daß der Ti-Wert für die Ventil- Zeitsteuerung bei niedriger Drehzahl und derjenige für die Ventil-Zeitsteuerung bei hoher Drehzahl in irgendeinem Punkt der Kurven zusammenfallen. In diesem Punkt ist die Lufteinlaß­ menge für die Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahl und für hohe Drehzahl gleich. Dies gilt auch für das K/L-Verhältnis in diesem Punkt. Deshalb ist die Motor-Ausgangsleistung in diesem Punkt ebenfalls praktisch gleich.

Der Ladungsgrad ändert sich "schleichend" mit der Änderung von Ne. Diese Änderung wird in dem Bereich deutlicher, in dem man sich dem Punkt nähert, bei dem die Drosselöffnung (Rth) am größten ist, so daß, wie in Fig. 4 dargestellt, der Ti-Wert für die Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahl und derjenige für die Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahl an zahlreichen Punkten einander gleich werden. Wenn die Ventil-Zeitsteuerung in einem dieser Punkte umgeschaltet wird, in denen die Ti-Werte für die Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahl und die für hohe Drehzahl einander gleich werden, besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, daß das Umschalten der Ventil-Zeitsteuerung Pendelschwingungen verursacht, und zwar insbesondere in dem Bereich, in welchem die Drosselöffnung groß ist. Dadurch wird die Lebensdauer des Umschaltmechanismus 13 beeinträchtigt. Das Entstehen dieser Pendelschwingungen wird weiter unten näher erläutert.

Im Hochlastbereich wird das Gemisch nach Maßgabe des oben­ erwähnten Hochlast-Kraftstoff-Vergrößerungsfaktors K_WOT angereichert. Da in diesem Hochlastbereich eine höhere Leistung mit der Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahl ausgebracht werden kann, wird ein Hochlast-Referenzwert T_VT auf der Basis der Kraftstoffeinspritzmenge experimentell ermittelt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Ein T_VT-Wert, der Ne entspricht, wird aus einer T_VT-Tabelle berechnet, und wenn T_out größer ist als T_VT, wird die Ventil-Zeitsteuerung in der weiter unten beschriebenen Weise auf den Betrieb für hohe Drehzahl umge­ schaltet. Falls in einem solchen Fall Vorkehrungen getroffen sind, daß der Bereich, in welchem T_out größer oder gleich T_VT ist, Bereiche einschließt, in denen, wie oben erläutert, die T_i-Werte für die Ventil-Zeitsteuerungen für niedrige Drehzahl einerseits und für hohe Drehzahl andererseits einander gleich werden, können die obenerwähnten, beim Umschalten der Ventil-Zeitsteuerung auftretenden Pendelschwingungen vermieden werden. Eine T_VT-Tabelle für ein Fahrzeug mit Automatikschaltung unterscheidet sich von der für ein Fahrzeug mit manueller Schaltung.

Um ein Überdrehen des Motors zu vermeiden, wird die Kraftstoffzufuhr unterbrochen, wenn Ne den Drehzahlgrenzwert N_HFC überschreitet. Wenn in diesem Zusammenhang die auf den Riemen zur Ventilsteuerung wirkende Last betrachtet wird, erkennt man, daß diese umso größer wird, je größer die Beschleunigung beim Ventilöffnen ist. Zusätzlich wird die Drehzahl Ne, bei der Ventilhüpfen auftritt, kleiner, wenn die Beschleunigungsrate anwächst. Aus Fig. 10 ist erkennbar, daß diese Beschleunigung bei Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen größer ist, so daß die zulässige Drehzahl des Motors bei Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen kleiner ist als bei der Ventil-Zeitsteuerung für große Drehzahlen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist deshalb der Drehzahlgrenzwert N_{HFC 1} für die Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen auf einen vergleichsweise niedrigen Wert eingestellt (z. B. auf 7500 min^-1) und für die Ventil- Zeitsteuerung für hohe Drehzahl auf einen vergleichsweise höheren Wert N_{HFC 2} (beispielsweise auf 81 000 min^-1).

Im folgenden seien anhand von Fig. 6 die Kennlinien für die Umschaltung Ventil-Zeitsteuerung erläutert. In Fig. 6 zeigt die durchgezogene Linie die Umschaltkennlinie für den Fall, daß von der Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahl auf die Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahl umgeschaltet wird, während die gestrichelte Linie die Kennlinie für die Umschaltung in entgegengesetzter Richtung wiedergibt.

Die Umschaltung der Ventil-Zeitsteuerung findet in einem Dreh­ zahlbereich des Motors statt, der zwischen der Drehzahlunter­ grenze Ne₁ bei der die Motor-Ausgangsleistung, die mit der Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen erreicht wird, ständig diejenige überschreitet, die mit der Ventil-Zeit­ steuerung für hohe Drehzahlen erreicht wird, und dem oberen Drehzahlgrenzwert Ne₂ liegt, bei dem die Motor-Ausgangs­ leistung, die bei der Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahlen erreicht wird, ständig diejenige überschreitet, die mit der Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen erreicht wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Umschaltung von der Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen auf diejenige für hohe Drehzahlen und umgekehrt so eingestellt, daß eine Hysterese vorhanden ist. Beispielsweise wird Ne₁ auf 4800 min^-1/4600 min^-1 und Ne₂ auf 5900 min^-1/5700 min^-1 eingestellt.

In Fig. 6 ist derjenige Bereich mit X bezeichnet, in dem die Umschaltung der Ventil-Zeitsteuerung durch Vergleich von T_VP mit T_out durchgeführt wird, während der mit X bezeichnete Bereich derjenige ist, in welchem die Umschaltung der Ventil- Zeitsteuerung durch Vergleich zwischen einem Ti-Wert in dem Ti-Plan (im folgenden als Ti_L-Plan bezeichnet) für die Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen und einem Ti-Wert in dem Ti-Plan (im folgenden als Ti_H-Plan bezeichnet) für die Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahlen durchgeführt wird. Da die Umschaltkennlinie in dem Bereich X auch durch andere Parameter als Ne und P_B beeinflußt wird, die von der Berechnung von T_out abhängen, kann sie in der Darstellung von Fig. 6 nicht exakt wiedergegeben werden, in der die horizontale Achse Ni und die vertikale Achse P_B darstellt, so daß die hier wiederge­ gebene Kennlinie lediglich zur Veranschaulichung dient.

Anhand von Fig. 7 sei nun die Steuerung der Umschaltung der Ventil-Zeitsteuerung durch die elektronische Steuerschaltung 7 beschrieben, d. h. ein Steuerprogramm zur Ausgabe des Signals VTS an das Elektromagnetventil 19.

Der Schritt (1) dient zur Feststellung, ob Signale von den einzelnen Sensoren normal in die elektronische Steuerschaltung 7 eingegeben werden oder nicht, mit anderen Worten, zur Feststellung, ob eine Störsicherungsoperation zu starten ist. Der Schritt (2) dient zur Feststellung, ob der Motor gestartet wird oder nicht. Der Schritt (3) dient zur Feststellung, ob die Restzeit T_ST des Verzögerungszeitgebers auf Null zurückgegangen ist oder nicht. Die Zeiteinstellung für T_ST (z. B. 5 sec) wird in einem Schritt (4) während des Motorstartens durchgeführt, so daß die Zeitverzögerung nach dem Start des Motors beginnen kann. Der Schritt (5) dient zur Feststellung, ob die Wassertemperatur (TW) unter einem voreingestellten Wert T_{W 1} (z. B. 60°C) liegt oder nicht, d. h. ob das Aufwärmen des Motors beendet ist oder nicht. Der Schritt (6) dient zur Feststellung, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger ist als ein voreingestellter Mindestwert V₁ (z. B. 8 km/5 km mit Hysterese) oder nicht. Der Schritt (7) dient zur Feststellung, ob das Fahrzeug Handschaltung besitzt (MT) oder nicht. Falls es sich um ein Fahrzeug mit Automatikschaltung handelt (AT) dient der Schritt (8) zur Feststellung, ob der Schalthebel in die Parkposition (P) oder in die Neutralposition (N) eingestellt ist. Der Schritt (9) dient zur Feststellung, ob Ne größer ist als der obenerwähnte untere Grenzwert Ne₁ oder nicht, so daß dann, wenn die Störsicherungsoperation abläuft oder der Motor gestartet wird oder die mit dem Verzögerungszeitgeber voreingestellte Zeit nach dem Motorstart noch nicht verstrichen ist oder der Motor noch aufgewärmt wird oder das Fahrzeug geparkt ist oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt oder der Schalthebel in P- oder N-Stellung liegt oder Ne kleiner ist als Ne₁, das Elektromagnetventil 19 geschlossen ist, um die Ventil-Zeitsteuerung in dem Zustand für niedrige Drehzahlen zu halten, wie dies weiter unter erläutert wird.

Wenn in dem Schritt (9) festgestellt wird, daß Ne < Ne₁, werden in dem Schritt (10) der Ti_L-Plan und der Ti_H-Plan aufgesucht, um dem Ti_H-Plan einen Ti-Wert zu entnehmen, der den Augen­ blickswerten von Ne und P_B entspricht (dieser Ti-Wert im folgenden mit Ti_H bezeichnet). In dem nächsten Schritt (11) wird ein Wert T_VT aus der T_VT-Tabelle berechnet, der Ne entspricht. In dem Schritt (12) wird dieser Wert T_VT mit T_out verglichen, der zuvor gewonnen wurde (d. h. dem in dem unmittelbar vorangehenden Operationszyklus gewonnenen T_out), um festzustellen, ob T_out < T_VT oder nicht, d. h. ein Hochlast- Zustand vorliegt, bei dem das Gemisch angereichert ist. Falls T_out kleiner ist als T_VT, geht das Programm zu dem Schritt (13) über, um festzustellen, ob Ne größer ist als der obenerwähnte obere Grenzwert Ne₂ oder nicht. Wenn festgestellt wird, daß Ne kleiner ist als Ne₂, geht das Programm auf den Schritt (14) über, in dem Ti_L und Ti_H miteinander verglichen werden, die beide in dem Schritt (10) gewonnen wurden. Falls Ti_L größer ist als Ti_H, wird in dem Schritt (15) der Befehl ausgegeben, das Elektroventil 19 zu schließen, was darauf hinausläuft, die Ventil-Zeitsteuerung auf diejenige für niedrige Drehzahlen umzuschalten. Wenn T_out größer oder gleich T_VT, Ne größer oder gleich Ne₂ oder Ti_L größer oder gleich Ti_H ist, wird in dem Schritt (16) der Befehl ausgegeben, das Elektromagnetventil 19 zu öffnen, d. h. ein Befehl, die Ventil-Zeitsteuerung auf hohe Drehzahlen umzuschalten. Wenn ein solcher Befehl ausgegeben wurde, wird in dem Schritt (17) festgestellt, ob der hydraulische Schalter 20 eingeschaltet wurde oder nicht, d. h. ob der Öldruck in der Ölversorgungsleitung 14 auf einen niedrigen Pegel verrin­ gert wurde oder nicht. Wenn der hydraulische Schalter einge­ schaltet wurde, wird in dem Schritt (19) festgestellt, ob die Restzeit (T_LVT) der Zeitverzögerungsvorrichtung für die Um­ schaltung der Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen auf Null zurückgegangen ist oder nicht. Wenn sich herausstellt, daß T_LVT gleich Null ist, wird die Restzeit t_HVT der Zeitverzöge­ rungseinrichtung für die Umschaltung der Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahlen auf einen vorbestimmten Wert (z. B. 0,1 sec) eingestellt. Dies geschieht in dem Schritt (21). Als nächstes wird in dem Schritt (23) ein Auswahlvorgang durchgeführt, um den Ti_L-Plan als Ti-Plan für die Verwendung bei der Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. den Zünd-Zeitsteue­ rungsplan für die Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen (RigL-Plan) als Zündzeitsteuerungsplan auszuwählen. Danach wird in dem Schritt (25) der Drehzahlgrenzwert N_HFE auf den Wert N_{HFC 1} für die Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen eingestellt.

Wenn in dem Schritt (16) der Befehl zum Öffnen des Ventils gegeben wurde, wird in dem Schritt (18) festgestellt, ob der hydraulische Schalter (20) ausgeschaltet wurde oder nicht, d. h., ob der Öldruck in der Ölversorgungsleitung 14 auf einen höheren Wert angewachsen ist oder nicht. Wenn der hydraulische Schalter 20 ausgeschaltet wurde, wird in dem Schritt (20) festgestellt, ob die Restzeit t_HVT für den Verzögerungszeit­ geber für die Umschaltung der Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahlen auf Null zurückgegangen ist oder nicht. Wenn sich herausstellt, daß t_HVT gleich Null ist, wird die Restzeit t_LVT des Verzögerungszeitgebers für die Umschaltung der Ventil- Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen auf einen vorbestimmten Wert (z. B. 0,2 sec) eingestellt. Dies geschieht in dem Schritt (22). In dem Schritt (24) findet ein Auswahlvorgang statt, bei dem der Ti_H-Plan als Ti-Plan zur Verwendung bei der Kraftstoff­ einspritzsteuerung bzw. der Zündzeitsteuerungsplan für die Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahlen (RigH) als Zünd­ zeitsteuerungsplan ausgewählt wird. In dem Schritt (26) wird die Drehzahl N_HFC auf den Wert N_{HFC 2} für die Ventil-Zeit­ steuerung für hohe Drehzahlen gebracht.

Die Verzögerungszeit für die beiden vorangehend beschriebenen Zeitverzögerungseinrichtungen für das Umschalten ist so festgelegt, daß sie an die Ansprechverzögerungszeit angepaßt ist, mit der die einzelnen Zylinder bei Änderung des Öldrucks in der Ölversorgungsleitung 14 den erforderlichen Umschaltvorgang ausführen. Wenn das Elektromagnetventil aus der Öffnungsstellung in die Schließstellung umgeschaltet wird, läuft das Programm in der Reihenfolge (17)-(20)-(22)-(24) -(26) ab, bis der hydraulische Schalter 20 eingeschaltet ist. Selbst wenn der Schalter eingeschaltet ist, läuft das Programm in der Reihenfolge (17)-(19)-(24)-(26) ab, bis der Um­ schaltmechanismus 13 jedes Zylinders auf die Ventil-Zeitsteue­ rung für niedrige Drehzahlen umsteuert ist. Wenn das Umschalt­ ventil 16 trotz eines entsprechenden Befehls aufgrund einer Fehlfunktion des Elektromagnetventils 19 oder des Umschalt­ ventils 16 nicht in seine Schließstellung gelangt, mit dem Ergebnis, daß der hydraulische Schalter 20 unabhängig von der Wartezeit nicht eingeschaltet werden kann, läuft das Programm in ähnlicher Weise in der Reihenfolge (17)-(20)-(22)-(24) -(26) ab (wie oben beschrieben), und zeigt an, daß solange nicht der Umschaltmechanismus 13 aller Zylinder auf die Seite der Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen umsteuert wurde, die Kraftstoffeinspritzung in der für die Ventil- Zeitsteuerung für hohe Drehzahlen vorgegebenen Weise gesteuert wird. Wenn das Elektromagnetventil 19 aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung umsteuert wird, sollte die Kraftstoff­ einspritzung weiterhin in der für die Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen geeigneten Weise gesteuert werden, bis der Umschaltmechanismus 13 aller Zylinder auf die Seite der Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahlen umgelegt ist.

Auch wenn eine Störsicherungsoperation abläuft oder der Motor gerade gestartet wird oder die mit Hilfe des Verzögerungszeitgebers voreingestellte Zeit nach dem Starten des Motors noch nicht abgelaufen ist oder der Motor noch aufgewärmt wird oder das Fahrzeug parkt oder mit niedriger Geschwindigkeit läuft, läuft das Programm, wie oben beschrieben, von dem Schritt (1) über die Schritte (3) oder (5) über (6) zu dem Schritt (27), um einen Befehl zum Schließen des Elektromagnetventils 19 auszugeben, und geht dann weiter vom Schritt (27) zu den Schritten (21)-(23)-(25), in dieser Reihenfolge. Wenn der Schalthebel sich in der N- oder P-Position befindet, läuft das Programm von dem Schritt (8) zu dem Schritt (25), in welchem festgestellt wird, ob zuvor der Ti_H-Plan ausgewählt wurde oder nicht. Wenn sich dann heraus­ stellt, daß Ne kleiner ist als Ne₁, geht das Programm von dem Schritt (9) auf den Schritt (29) über, in welchem eine ähnliche Feststellung oder Unterscheidung getroffen wird wie bei dem Schritt (29). Wenn sich herausstellt, daß zuvor der Ti_H-Plan ausgewählt wurde, geht das Programm von den Schritten (28) (29) zu dem Schritt (15) über. Falls nicht zuvor der Ti_H-Plan ausgewählt wurde, d. h. wenn nicht der Umschaltmechanismus 13 aller Zylinder auf die Seite der Ventil-Zeitsteuerung für hohe Drehzahlen umsteuert wurde, läuft das Programm wie oben beschrieben in der Reihenfolge (27)-(21)-(23)-(25) ab, so daß die Kraftstoffeinspritzung so gesteuert wird, daß sie unabhängig von dem hydraulischen Schalter 20 an die Ventil-Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen angepaßt ist. Dies ist eine Vorsichtsmaßnahme für den Fall, daß der hydraulische Schalter 20 infolge eines Drahtbruchs ausgeschaltet bleibt.

N_{HFC 1} ist höher eingestellt als Ne₂. Infolgedessen wird normalerweise die Ventil-Zeitsteuerung auf den Betrieb für hohe Drehzahlen umgeschaltet, bevor Ne auf N_{HFC 1} angewachsen ist, und verursacht ein Umschalten von N_{HFC 1} auf N_{HFC 2}. Deshalb findet bei N_{HFC 1} keine Kraftstoffunterbrechung statt. In dem Betriebszustand, in dem das Programm von dem Schritt (1) über (8) auf den Schritt (27) übergeht, wird jedoch die Ventil- Zeitsteuerung für niedrige Drehzahlen selbst dann aufrecht­ erhalten, wenn Ne z. B. wegen Schnellfahrens den Wert Ne₂ überschreitet, so daß bei N_{HFC 1} eine Kraftstoffunterbrechung stattfindet. Diese Kraftstoffunterbrechung bei N_{HFC 1} wird solange aufrechterhalten, bis t_HVT zu Null wird, d. h. bis der Umschaltmechanismus 13 tatsächlich auf die Seite der Ventil- Zeitsteuerung für hohe Drehzahlen umsteuert ist, auch wenn die Ventil-Zeitsteuerung von dem Betrieb für niedrige Drehzahlen auf den Betrieb für hohe Drehzahlen umgeschaltet wurde.

In der Unterroutine für das Aufsuchen des TiL-Plans und des TiH-Plans in dem Schritt (10) wird, wie in Fig. 8 angegeben, festgestellt, ob zuvor ein Befehl für das Öffnen des Elektromagnetventils 19 gegeben wurde oder nicht. Wenn sich herausstellt, daß der Befehl zum Öffnen des Ventils nicht ausgegeben wurde, wird der als Schritt (14) zu verwendende (TiL-Wert) als ein aus dem TiL-Plan herausgenommener Ti1-Wert genommen. Wenn der Befehl zum Öffnen des Ventils ausgegeben wurde, wird von dem herausgezogenen TiL-Wert ein vorbestimmter Hysteresebetrag ATi subtrahiert, so daß der Saldowert als TiL verwendet wird und zu der Umschaltkennlinie in dem Bereich Y von Fig. 6 dann die Hysterese addiert wird. Auch in der Unterroutine zur Berechnung von TVT in dem Schritt (11) wird, wie in Fig. 9 gezeigt, festgestellt, ob zuvor der Befehl zum Öffnen des Elektromagnetventils 19 ausgegeben wurde oder nicht. Wenn dieser Befehl nicht ausgegeben wurde, wird der im Schritt (12) zu verwendende TVT-Wert aus der TVT-Tabelle berechnet. Wenn hingegen der Befehl zum Öffnen des Ventils ausgegeben wurde, wird von dem berechneten Wert ein vorbestimmter Hysteresebetrag ATVT subtrahiert, so daß als TVT der Saldowert verwendet wird und dann zu der Umschaltkennlinie in dem Bereich X von Fig. 6 die Hysterese hinzuaddiert wird.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, läßt sich die Motor-Ausgangsleistung erfindungsgemäß bei jeder Ventil- Zeitsteuerung nach Maßgabe einer zulässigen Motordrehzahl so einstellen, daß der Motor mit einer Drehzahl bis zu dem höchsten zulässigen Drehzahlbereich laufen kann, wenn er mit einer Ventil-Zeitsteuerung betrieben wird, bei der die zu­ lässige Drehzahl hoch ist, ohne daß Beschädigungsgefahr für den Riemen zur Ventilsteuerung oder Gefahr eines Ventilhüpfens besteht, selbst wenn er mit einer Ventil-Zeitsteuerung arbeitet, der ein niedriger zulässiger Drehzahlbereich zugeordnet ist.

Claims (3)

1. Motorsteuergerät
mit Mitteln (8i, 8e, 13) zur Änderung der Ventil-Öffnungs- und Schließzeitsteuerung und/oder des Ventilhubs für ein Ventil auf der Einlaß- und der Auslaßseite oder auf wenigstens einer dieser Seiten, sowie
mit Mitteln (10, 11, 12, 16, 20) zur Verringerung der Motorausgangsleistung, wenn die Motordrehzahl während der Motorbeschleunigung einen vorgegebenen oberen Drehzahlgrenzwert erreicht hat,
gekennzeichnet durch Mittel (7) zur Änderung dieses vorbestimmten oberen Drehzahlgrenzwerts nach Maßgabe einer von den Mitteln zur Änderung der Ventil-Zeitsteuerung durchgeführten Änderung der Ventilöffnungs- und Schließzeitsteuerung und/oder des Ventilhubs.

2. Motorsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (13) zur Änderung der Ventil-Zeitsteuerung Umschaltemittel sind, die eine abgestufte Änderung der Ventil-Öffnungs- und Schließzeitsteuerung und/oder des Ventilhubs bewirken.

3. Motorsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verringerung der Motor-Ausgangsleistung Mittel zur Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr zu dem Motor sind.