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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine mit einem veränderbaren
Ventilzeitpunktsystem und ein elektronisches Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine
mit einem veränderbaren Ventilzeitpunktsystem.
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In
den letzten Jahren sind verschiedene elektronisch gesteuerte veränderbare
Ventilzeitpunktsysteme vorgeschlagen und entwickelt worden, die
die Einlaß-
und Auslaßventile
elektromagnetisch oder hydraulisch betätigen können, um mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung
die Menge der Einlaßluft
zu regulieren. Ein derartiges elektronisch gesteuertes veränderbares
Ventilzeitpunktsystem mit elektromagnetisch betriebenen Ventileinheiten
ist in den Vorläufigen
Japanischen Patentveröffentlichungen
Nr. 8-200025 und 11-311135 beschrieben worden. In den Vorläufigen Japanischen
Patentveröffentlichungen Nr.
8-200025 und 11-311135 werden die Motorventile mit Hilfe eines elektromagnetischen
Magnetventilreglers anstelle eines typischen Nockenantriebsmechanismus
elektronisch gesteuert. Andererseits ist in der Vorläufigen Japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 5-71370 ein elektronisch gesteuertes, hydraulisch betriebenes
veränderbares
Ventilzeitpunktsystem beschrieben worden. Im Falle des oben erwähnten elektromagnetisch
betätigten
Motorventils wird das Motorventil elektronisch willkürlich mit
Hilfe des elektromagnetischen Ventilreglers gesteuert, und somit kann
der Ventilzeitpunkt kontinuierlich über einen sehr weiten Bereich
gesteuert werden. Im allgemeinen weist ein derartiges elektromagnetisch
betriebenes Motorventil ein Paar elektromagnetischer Spulen auf,
die ein Motorventil jeweils anziehen, wenn das Paar der elektromagnetischen
Spulen unter Strom gesetzt wird, sowie ein Paar von Rückstellfedern,
die das Motorventil jeweils in eine Richtung zum Öffnen oder
Schließen
des Motorventils vorspannen. Wenn ein elektromagnetisch betriebenes
Ventil bei einem Einlaßventil
angewandt wird, ist es möglich,
während die
Einlaßluft
dem Motorzylinder im wesentlichen mit Atmosphärendruck zugeführt wird,
eine Einlaßluftmenge
dadurch zu steuern, daß ein
Einlaßventil-Schließzeitpunkt
vorverlegt wird. Mittels der Steuerung durch Vorziehen des Einlaßventil-Schließzeitpunkts
(IVC) kann ein Pumpverlust verringert und damit die Kraftstoffausnutzung
verbessert werden.
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Im
Falle eines elektromagnetisch betriebenen Einlaßventils tritt jedoch das Problem
der begrenzten Antriebsgeschwindigkeit des elektromagnetisch angetriebenen
Einlaßventils
auf. Das heißt, wenn
das Einlaßventil
mit Hilfe einer elektromagnetischen Kraft angetrieben wird, wird
die Antriebsgeschwindigkeit des Einlaßventils im allgemeinen ohne Rücksicht
auf die Motordrehzahlen bei einer festgelegten Geschwindigkeit gehalten.
Die festgelegte Geschwindigkeit wird in Abhängigkeit von sowohl der Federsteifigkeit
einer jeden Feder als auch von der Größe der trägen Masse der beweglichen Bauelemente
der elektromagnetisch betriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung bestimmt.
Infolge der erwähnten Begrenzung
der Antriebsgeschwindigkeit existiert ein Betriebsbereich des Motors,
in dem eine tatsächliche Einlaßluftmenge
nicht allein mit Hilfe der Steuerung des Einlaßventil-Schließzeitpunkts
näher an
einen gewünschten
Wert gebracht werden kann. Für
das Umschalten von einem der beiden Zustände "Einlaßventil geschlossen" und "Einlaßventil
offen" zum anderen
benötigt
die elektromagnetisch betriebene Ventilbetätigungsvorrichtung eine feststehende
Arbeitszeit, unabhängig
von den Motordrehzahlen. Mit anderen Worten: Die Mindestarbeitszeit
der elektromagnetisch betriebenen Ventilbetätigungsvorrichtung ist ebenfalls
begrenzt. Aus den genannten Gründen
neigt der minimale Arbeitswinkel des Einlaßventils dazu, bei hohen Motordrehzahlen
größer zu werden.
Es ist daher schwierig, in einem Betriebsbereich hoher Drehzahl
und niedriger Last, in dem eine gewünschte Einlaßluftmenge
vergleichsweise gering ist, die tatsächliche Einlaßluftmenge
lediglich mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung am elektromagnetisch
betriebenen Einlaßventil
näher an
den gewünschten
Wert zu bringen.
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Aus
dem zum Stand der Technik vorliegenden Dokument
DE 198 47 851 A1 sind ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
bekannt. Der Motor besitzt einen Mechanismus mit einem Einlaßventil
bzw. einem Auslaßventil,
die an einer Einlaßöffnung bzw.
einer Auslaßöffnung eines
Zylinders der Brennkraftmaschine angeordnet sind, eine Ventilmechanismus-Steuervorrichtung
zur Steuerung des Ventilmechanismus, einen Betriebszustandsdetektor
zur Ermittlung eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine und
ein Drosselventil zur Steuerung einer Einlaßmenge als Reaktion auf einen
Bedienungswert eines Gaspedals. Bei dem Verfahren zur Steuerung
der Brennkraftmaschine wird, wenn der Betriebszustandsdetektor den
Betriebszustand der Brennkraftmaschine als niedrige Last oder mittlere
Last beurteilt, das Drosselventil ohne Rücksicht auf den Bedienungswert
des Gaspedals auf einen Zustand hohen Öffnungsgrads eingeregelt, und
durch Steuerung eines Ventilschließzeitpunkts und/oder eines
Ventilhubbetrags des Einlaßventils
wird die Einlaßmenge
gesteuert. Ein Pumpverlust während
der Zustände
niedriger und mittlerer Last kann weitgehend verringert werden,
der Kraftstoffverbrauch läßt sich
verbessern, und außerdem
kann während
eines Zustands hoher Last Klopfen verhindert werden.
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Es
ist ein Ziel der vorliegende Erfindung, eine Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung
für eine
Brennkraftmaschine und ein elektronisches Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine
zu tiefem, womit eine gleichmäßige und
angemessene Steuerung der Einlaßluftmenge über einen
weiten Betriebsbereich durchgeführt
werden kann.
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Gemäß dem Vorrichtungsaspekt
der vorliegenden Erfindung wird das genannte Ziel mittels einer
Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung
für eine Brennkraftmaschine
mit den Merkmalen nach dem unabhängigen
Anspruch 1 erreicht.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Gemäß dem Verfahrensaspekt
der vorliegende Erfindung wird das genannte Ziel mittels eines elektronischen
Steuerverfahrens für
eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch
17 erreicht. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird in den
abhängigen
Ansprüchen dargelegt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verdeutlicht und
erläutert.
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Die
Zeichnungen:
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1 ist eine Systemdarstellung
einer Brennkraftmaschine, die die allgemeine Anordnung der Bestandteile
des Systems zur Steuerung der Einlaßluftmenge zeigt.
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2 ist eine Längsschnittzeichnung,
die den allgemeinen Mechanismus der elektromagnetischen Ventilbetätigung zeigt.
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3 ist ein detailliertes
Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung.
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4 ist ein vorbestimmtes
charakteristisches Funktionsbild, das die Beziehung zwischen dem
Gaspedal-Öffnungsgrad
(APO) und der gewünschten
Einlaßluftmenge
bei verschiedenen Motordrehzahlen (Ne) zeigt.
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5 ist ein vorbestimmte charakteristische Funktion,
die die Beziehung zwischen der gewünschten Einlaßluftmenge
und dem Einlaßventil-Schließzeitpunkt
(IVC) zeigt, der in der Steuervorrichtung der Ausführungsbeispiele
in den 3 und 13 gespeichert ist.
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6 ist ein vorbestimmte Linienfunktion, die
Kenngrößen zur
Steuerung der Einlaßluftmenge verdeutlicht,
die in der Steuervorrichtung der Ausführungsbeispiele in den 3 und 13 gespeichert sind.
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7 ist ein vorbestimmtes
Verweisdiagramm, das die Beziehung zwischen der gewünschten
Einlaßluftmenge
und dem die Drosselöffnungsfläche angebenden
variablen Parameter A/NV (= A/(Ne·V)) zeigt.
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8 zeigt charakteristische
Kurven, die die Wechselbeziehung zwischen dem variablen Parameter
A/NV und der gewünschten
Einlaßluftmenge
für jeden
Einlaßventil-Schließzeitpunkt
(IVC) verdeutlichen.
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9 zeigt charakteristische
Kurven für
die Beziehung zwischen gewünschter
Einlaßluftmenge und
A/NV, darunter eine vorbestimmte charakteristische Referenzkurve
(die dem spätesten
IVC entspricht), und bezieht sich auf die Blöcke 105–107 in 3.
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10 ist ein Flußdiagramm,
das eine vorprogrammierte Rechenoperation zur Berechnung eines die
Drosselöffnungsfläche angebenden
variablen Parameters A/NV (zweiter Parameter A/NV) eines Drosselsteuerbereichs
erläutert.
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11 ist ein Flußdiagramm,
das eine vorprogrammierte Rechenoperation zur Berechnung eines die
Drosselöffnungsfläche angebenden
variablen Parameters A/NV (erster Parameter A/NV) eines Ventilzeitpunktsteuerbereichs
erläutert,
der benötigt wird,
um eine gewünschte
Verstärkung
zu erreichen.
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12 ist ein Flußdiagramm,
das einen Prozeß darstellt,
bei dem aus dem ersten Parameter A/NV, erhalten durch Block 104,
und dem zweiten Parameter A/NV, erhalten durch die Blöcke 105–107, der
niedrigere Parameter ausgewählt
wird.
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13 ist ein detailliertes
Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung.
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14 ist ein Flußdiagramm,
das Einzelheiten der Steuerung der Einlaßluftmenge verdeutlicht, die
von der Steuervorrichtung in 13 ausgeführt wird.
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15 ist ein vorbestimmtes
Verweisdiagramm, das die Beziehung zwischen Motordrehzahl (Ne) und
Einlaßventil-Schließzeitpunkt
(IVC) in dem Drosselsteuerbereich zeigt.
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Betrachtet
man jetzt die Zeichnungen, besonders 1,
so wird die Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung
anhand des Beispiels einer benzinbetriebenen Viertakt-Brennkraftmaschine 1 mit
elektrischer Zündung
zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug veranschaulicht. Wie in 1 gezeigt, ist ein Zylinderkopf der
Brennkraftmaschine 1 mit einer Einlaßöffnung 5, die mit
einem Einlaßkanal
(einer Einlaßsammelleitung
oder einer Einlaßluftleitung)
in Verbindung steht, und einer Auslaßöffnung (nicht numeriert), die
mit einem Auslaßverteiler
(nicht numeriert) in Verbindung steht, versehen. Ein elektromagnetisch
betriebenes Einlaßventil 3 ist
im Zylinderkopf von Motor 1 zum Öffnen und Schließen der
Einlaßöffnung untergebracht,
während
ein elektromagnetisch betriebenes Auslaßventil 4 zum Öffnen und
Schließen
der Auslaßöffnung im
Zylinderkopf untergebracht ist. Ein Einlaßventil-Schließzeitpunkt,
oft mit "IVC" abgekürzt, ein
Einlaßventil-Öffnungszeitpunkt, oft mit "IVO" abgekürzt, ein
Auslaßventil-Schließzeitpunkt,
oft mit "EVC" abgekürzt, und
ein Auslaßventil-Öffnungszeitpunkt,
oft mit "EVO" abgekürzt, werden
elektronisch mit Hilfe einer elektromagnetischen Ventilbetätigungsvorrichtung 2 gesteuert,
die in einem veränderbaren
Ventilzeitpunktsteuersystem enthalten ist. Eine Einspritzdüse 6 ist
in der Einlaßöffnung 5 angeordnet.
Eine Zündkerze 8 ist
in eine Gewindebohrung des Zylinderkopfs für jeden Verbrennungsraum 7 eingeschraubt,
um das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Verbrennungsraum zu zünden. Referenzzahl 9 bezeichnet
eine Zündspule,
die für
jede Zündkerze 8 angebracht
ist, um am Elektrodenabstand der Zündkerze einen Funken zu erzeugen.
Ein Kurbelwinkel-Sensor (oder ein Kurbelwellen-Sensor) 10 ist zur Überwachung
der Motordrehzahl Ne sowie einer relativen Position der Motor-Kurbelwelle
an einem Zylinderblock des Motors 1 angeschraubt. Tatsächlich gibt Kurbelwinkel-Sensor 10 bei
einer Referenzposition des Kolbenhubs eines jeden einzelnen Motorzylinders
ein Referenzsignal aus, um ein Einheits-Kurbelwinkel-Signal für jeden
Einheits-Kurbelwinkel zu erzeugen. Obwohl es in 1 nicht eindeutig dargestellt ist, ist
ein Strömungsmesser
für Luft 11 an
der Einlaßluftleitung
angebracht, um die Menge der Luft zu ermitteln, die durch den Strömungsmesser
für Luft strömt und in
den Motor gesaugt wird. Gewöhnlich wird
ein Hitzdraht-Luftdurchflußmesser
als Luftmengensensor verwendet. Referenzzahl 12 bezeichnet einen
Motortemperatur-Sensor. Normalerweise wird ein Kühlmitteltemperatur-Sensor als
Motortemperatur-Sensor verwendet. Der Kühlmitteltemperatur-Sensor ist
am Motor montiert und gewöhnlich
in einen der oberen Kühlmittelkanäle eingeschraubt, um
die tatsächliche
Betriebstemperatur des Motors zu erfassen. Ein Gaspedal-Öffnungsgrad-Sensor 13 ist
in der Nähe
des Gaspedals angebracht, um einen Öffnungsgrad APO des Gaspedals
(den Betrag des Niederdrückens
des Gaspedals) zu überwachen.
Ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 14 ist gewöhnlich entweder
am Getriebe oder an der Querachse zur Überwachung der auf die Straßenräder übertragenen Ausgangswellendrehzahl
angebracht. Die Ausgangswellendrehzahl wird als ein Impulsspannungssignal
an die Eingangsschnittstelle einer elektronischen Steuereinheit
(ECU) 15 weitergegeben und in Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten umgewandelt.
Die von den genannten Motor-/Fahrzeug-Sensoren erfaßten Betriebsdaten
werden genutzt, um den Zündzeitpunkt
eines elektronischen Zündsystems,
das Zündkerzen 8 und
Zündspulen 9 enthält, die
Einspritzmenge sowie den Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt einer jeden
im elektronischen Kraftstoff-Einspritzsystem enthaltenen Einspritzdüse 6,
die Drosselöffnung eines
elektronisch gesteuerten Drosselventils 16 (das später vollständig beschrieben
wird), den Einlaßventil-Schließzeitpunkt
(IVC) eines jeden Einlaßventils 3,
den Einlaßventil-Öffnungszeitpunkt
(IVO), den Auslaßventil-Öffnungszeitpunkt
(EVO) eines jeden Auslaßventils 4 und
den Auslaßventil-Schließzeitpunkt
(EVC) elektronisch zu steuern. Drosselventil 16 ist in
Strömungsrichtung
vor Einlaßöffnung 5 angeordnet
und zwischen dem Strömungsmesser
für Luft 11 und
einem Sammler (nicht numeriert) des Ansaugsystems untergebracht.
Drosselventil 16 wird mit Hilfe eines Drosselbetätigers 17 geöffnet und
geschlossen. Ein Schrittmotor wird normalerweise als Drosselbetätiger verwendet.
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In 2 wird detailliert der Aufbau
der elektromagnetischen Ventilbetätigungsvorrichtung 2 gezeigt.
Aus Gründen
der Anschaulichkeit wird einfach das elektromagnetisch betriebene
Einlaßventil
für nur
einen Motorzylinder dargestellt, da der Grundaufbau in jedem Motorventil,
welches das Auslaßventil enthält, der
gleiche ist. Wie in 2 zu
sehen ist, besteht die elektromagnetische Ventilbetätigungsvorrichtung 2 aus
einem nichtmagnetischen Gehäuse 21,
einer scheibenförmigen
Armatur 22, einem ventilschließenden Elektromagneten (oder
einer ventilschließenden
elektromagnetischen Spule) 23, einem ventilöffnenden
Elektromagneten (oder einer ventilöffnenden elektromagnetischen
Spule) 24, einer ventilschließenden Rückstellfeder 25 und
einer ventilöffnenden
Rückstellfeder 26.
Das nicht-magnetische Gehäuse 21 ist
am Zylinderkopf angebracht. Die Armatur 22 ist einstückig mit
einem Schaft 31 des Einlaßventils 3 verbunden,
so daß die
Armatur innerhalb des Gehäuses
bewegt werden kann. Der Elektromagnet (die elektromagnetische Spule) 23 liegt
der oberen Stirnfläche
der Armatur 22 gegenüber,
so daß der Elektromagnet 23 die
Armatur in eine Richtung anzieht, in der das Einlaßventil
geschlossen wird, wenn der Elektromagnet 23 unter Strom
gesetzt wird. Der Elektromagnet (oder eine ventilöffnende
elektromagnetische Spule) 24 liegt der unteren Stirnfläche der Armatur 22 gegenüber, so
daß Elektromagnet 24 die Armatur
in eine Richtung anzieht, in der das Einlaßventil geöffnet wird, wenn der Elektromagnet 24 unter Strom
gesetzt wird. Rückstellfeder 25 spannt
das Einlaßventil
(die Armatur) in der Schließrichtung
des Ventils vor, während
Rückstellfeder 26 das
Einlaßventil
(die Armatur) in der Öffnungsrichtung
des Ventils vorspannt. Die Federsteifigkeit der Rückstellfeder 25 und
die Fe dersteifigkeit der Rückstellfeder 26 sind so
bemessen, daß Einlaßventil 3 in
einer im wesentlichen halboffenen Position (im wesentlichen in der Mitte
zwischen einer vollständig
offenen und einer vollständig
geschlossenen Position) gehalten wird, wenn die Elektromagneten 23 und 24 beide
nicht unter Strom stehen. Wenn nur der ventilschließende Elektromagnet 23 unter
Strom gesetzt ist, ist Einlaßventil 3 vollständig geschlossen.
Wenn dagegen nur der ventilöffnende
Elektromagnet 24 unter Strom steht, ist Einlaßventil 3 vollständig offen.
Mit der genannten Anordnung werden der Einlaßventil-Schließzeitpunkt (IVC), der Einlaßventil-Öffnungszeitpunkt (IVO),
der Auslaßventil-Schließzeitpunkt
(EVC) und der Auslaßventil-Öffnungszeitpunkt
(EVO) gesteuert oder näher
an ihre gewünschten
Werte gebracht, die in Abhängigkeit
von den Betriebszuständen
des Motors anhand der von den obengenannten Motor-/Fahrzeug-Sensoren
eingehenden Informationssignale bestimmt werden. Das in der Steuervorrichtung
des Ausführungsbeispiels
enthaltene Ventilzeitpunktsteuersystem ist so beschaffen, daß der Einlaßventil-Schließzeitpunkt
IVC des Einlaßventils 3 in Richtung
einer Zeitpunkts-Vorverlegung veränderbar gesteuert werden kann,
und zwar auf der Grundlage einer gewünschten Einlaßluftmenge,
die anhand des Gaspedal-Öffnungsgrads
APO und der Motordrehzahl Ne bestimmt wird, so daß die Einlaßluftmenge für jeden
Motorzylinder veränderbar
gesteuert werden kann. Die genannte gewünschte Einlaßluftmenge
entspricht einem gewünschten
Wert einer Volumen-Durchflußgeschwindigkeit,
die als ein Volumen von Frischluft unter Standardbedingungen (Standardtemperatur
und -druck), bezogen auf ein Hubvolumen, dargestellt wird. Die oben
erörterte
Steuerung durch Vorziehen des IVC, gemäß der der Einlaßventil-Schließzeitpunkt
(IVC) bis zu einem Zeitpunkt vor dem unteren Totpunkt (BDC) beim
Einlaßhub
gesteuert wird, kann als "Miller-Zyklus-Betriebsmodus
mit IVC-Vorveriegung" bezeichnet
werden.
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In 3 wird das Blockdiagramm
für das Einlaßluftmengen-Steuersystem
von Steuereinheit 15 der Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung
des ersten Ausführungsbeispiels
gezeigt.
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In
der elektronischen Steuereinheit (ECU) 15 erhält ein Berechnungsabschnitt 101 für die gewünschte Einlaßluftmenge
zuerst Eingangssignale APO und Ne von sowohl dem Gaspedal-Öffnungsgrad-Sensor 13 als
auch dem Kurbelwinkel-Sensor 10 und berechnet dann eine
gewünschte
Einlaßluftmenge
(genauer: eine gewünschte
Motorzylinder-Einlaßluftmenge,
die als ein gewünschtes
Drehmoment angesehen werden kann) auf der Grundlage des Gaspedal-Öffnungsgrads
APO (als Motorlast angesehen) und der Motordrehzahl Ne. Konkret
wird die gewünschte
Einlaßluftmenge
einem vorbe stimmten oder vorprogrammierten charakteristischen Funktionsbild
entnommen, das zeigt, wie eine gewünschte Einlaßluftmenge
in bezug auf Gaspedal-Öffnungsgrad
APO und Motordrehzahl Ne variiert (siehe 4). Obwohl die gewünschte Einlaßluftmenge
hier einem Funktionsbild auf der Grundlage von sowohl Gaspedal-Öffnungsgrad
APO als auch Motordrehzahl Ne entnommen ist, sollte in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
vorzugsweise eine endgültige
gewünschte
Einlaßluftmenge
arithmetisch berechnet werden, wobei zusätzlich zum Gaspedal-Öffnungsgrad
APO und zur Motordrehzahl Ne eine Leerlauf-Luftmenge zu berücksichtigen
ist, die einer Luftmenge entspricht, welche erforderlich ist, um
den Leerlaufbetrieb eines Motors aufrechtzuerhalten. In diesem Fall
läßt sich
die endgültige
gewünschte
Einlaßluftmenge
berechnen, indem die Leerlauf-Luftmenge
zu der gewünschte
Einlaßluftmenge,
die auf dem Gaspedal-Öffnungsgrad
APO und der Motordrehzahl Ne beruht, addiert wird. Ein Schwellen-Berechnungsabschnitt 102 berechnet
arithmetisch einen Schwellengrenzwert (einen Schwellenwert) auf der
Grundlage der Motorbetriebsbedingungen (Motorlast und Motordrehzahl),
insbesondere der Motordrehzahl Ne. Der Schwellenwert entspricht
einer unteren Grenzwert-Einlaßluftmenge,
wobei es oberhalb dieses Werts die IVC-Steuerung ermöglicht,
daß die tatsächliche
Einlaßluftmenge
näher an
die gewünschte
Einlaßluftmenge
herangebracht wird, und unterhalb dieses Werts die tatsächliche
Einlaßluftmenge
mit Hilfe der Drosselöffnungssteuerung
(weiter unten beschrieben) näher
an die gewünschte
Einlaßluftmenge
gebracht werden kann. Mit anderen Worten, wie hier detailliert beschrieben
wird: Wenn die gewünschte
Einlaßluftmenge
unterhalb des Schwellenwerts (untere Grenzwert-Einlaßluftmenge) liegt,
kann infolge einer minimalen begrenzten Arbeitszeit des elektromagnetisch
betriebenen Einlaßventils
die Einlaßluftmenge
nicht allein mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung (IVC-Steuerung)
zufriedenstellend gesteuert werden. Wie oben erörtert, ist die Mindestarbeitszeit
des Einlaßventils 3 begrenzt, und
somit neigt der minimale Arbeitswinkel des Einlaßventils 3 dazu, in
einem Bereich hoher Motordrehzahlen größer zu werden. Ein solcher
Betriebsbereich hoher Drehzahl und niedriger Last (siehe die schraffierte
Fläche
in 6) entspricht einem
Betriebsbereich, in dem die tatsächliche
Einlaßluftmenge
allein mit Hilfe der oben beschriebenen Steuerung durch Vorziehen
des IVC (Miller-Zyklus-Betriebsmodus mit IVC-Vorverlegung) nicht
näher an
den gewünschten
Wert (gewünschtes
Motordrehmoment) herangebracht werden kann. Wie in 6 zu erkennen ist, gibt es zwei verschiedene
Motor-Betriebsbereiche, nämlich
einen oberen, nicht schraffierten Betriebsbereich der 6, in dem die tatsächliche
Einlaßluftmenge
mittels Ventilzeitpunktsteuerung (Miller-Zyklus-Betriebsmodus mit
IVC- Vorverlegung)
näher an
den gewünschten
Wert herangesteuert wird, und einen unteren, schraffierten Betriebsbereich
der 6, in dem die tatsächliche
Einlaßluftmenge
allein mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung (Miller-Zyklus-Betriebsmodus
mit IVC-Vorverlegung) nicht näher
an den gewünschten
Wert herangesteuert wird. Wie hier detailliert dargelegt wird, wird
der obere, nicht schraffierte Betriebsbereich der 6 im Folgenden als ein "Ventilzeitpunktsteuerbereich" bezeichnet, während der
untere, schraffierte Betriebsbereich der 6 im Folgenden als ein "Drosselsteuerbereich" bezeichnet wird.
In 6 entspricht die Grenzlinie
zwischen dem Ventilzeitpunktsteuerbereich und dem Drosselsteuerbereich
dem oben angeführten
Schwellenwert (untere Grenzwert-Einlaßluftmenge).
Das bedeutet, daß im
Falle der elektromagnetischen Ventilbetätigungsvorrichtung 2 die
Antriebsgeschwindigkeit des Einlaßventils 3 unabhängig von
den Motordrehzahlen bei einem festgelegten Wert gehalten wird und
somit eine festgelegte Mindestarbeitszeit des Ventils erforderlich
ist. Wie oben erörtert,
neigt im Betriebsbereich hoher Drehzahl der minimale Arbeitswinkel
des Einlaßventils 3 vom
Einlaßventil-Öffnungszeitpunkt
IVO bis zum Einlaßventil-Schließzeitpunkt
IVC dazu, größer zu werden.
Mit anderen Worten, es besteht die Tendenz, daß der Einlaßventil-Schließzeitpunkt
bei einer Erhöhung
der Motordrehzahl in bezug auf den Kurbelwinkel verzögert wird.
Aus den oben genannten Gründen
weist die Einlaßluftmenge,
die erhalten wird, wenn Einlaßventil 3 mit
Hilfe der elektromagnetischen Ventilbetätigungsvorrichtung 2 in
einer Zeit geöffnet
wird, die seiner Mindestarbeitszeit sehr nahekommt, wobei das Drosselventil
in einer im wesentlichen vollständig offenen
Position gehalten wird, das heißt,
der oben erwähnte
Schwellenwert (die untere Grenzwert-Einlaßluftmenge, die der in 6 gezeigten Grenzlinie zwischen
dem Ventilzeitpunktsteuerbereich und dem Drosselsteuerbereich entspricht)
die Tendenz auf, bei hohen Motordrehzahlen größer zu werden. Daher existiert
im Bereich hoher Drehzahlen der Betriebsbereich, in dem die tatsächliche
Einlaßluftmenge nicht
dadurch näher
an den gewünschten
Wert heran gesteuert oder verringert werden kann, daß das Einlaßventil 3 in
einer der Mindestarbeitszeit sehr nahekommenden Zeit angetrieben
wird. Aus diesem Grunde wurde in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der
Betriebsbereich, in dem die tatsächliche
Einlaßluftmenge
mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung näher an den gewünschten
Wert herangesteuert wird, "Ventilzeitpunktsteuerbereich" genannt. Dagegen wurde
der andere Betriebsbereich, in dem die tatsächliche Einlaßluftmenge
allein mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung nicht näher an den
gewünschten Wert
gesteuert wird, sondern mittels der Drosselöffnungs steuerung näher an den
gewünschten
Wert gebracht wird, "Drosselsteuer-Bereich" genannt.
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In
dem Blockdiagramm in 3 ist
weiterhin zu erkennen, daß ein
Berechnungsabschnitt 103 für den gewünschten Einlaßventilzeitpunkt
Eingangsinformationen sowohl vom Schwellen-Berechnungsabschnitt 102 als
auch vom Berechnungsabschnitt 101 für die gewünschte Einlaßluftmenge
sowie Motordrehzahl-Daten Ne vom Kurbelwinkel-Sensor erhält. Der Berechnungsabschnitt 103 für den gewünschten Einlaßventilzeitpunkt
vergleicht den Schwellenwert mit der gewünschte Einlaßluftmenge,
um zu entscheiden, ob der gegenwärtige
Betriebsbereich im Ventilzeitpunktsteuerbereich oder im Drosselsteuerbereich
liegt. Wenn die gewünschte
Einlaßluftmenge über dem
Schwellenwert (siehe die obere, nicht schraffierte Fläche in 6) liegt und sich somit
der gegenwärtige
Betriebsbereich im Ventilzeitpunktsteuerbereich befindet, entnimmt
der Berechnungsabschnitt 103 für den gewünschten Einlaßventilzeitpunkt
einer vorprogrammierten charakteristischen Funktion, die zeigt,
wie ein gewünschter
Einlaßventil-Schließzeitpunkt
(IVC) in bezug auf eine gewünschte
Einlaßluftmenge
variiert (siehe 5),
einen gewünschten
Einlaßventil-Schließzeitpunkt
auf der Grundlage der gewünschten
Einlaßluftmenge (erhalten
von Abschnitt 101). Im umgekehrten Fall, wenn die gewünschte Einlaßluftmenge
unter dem Schwellenwert liegt (siehe die schraffierte Fläche in 6) und sich somit der gegenwärtige Betriebsbereich
innerhalb des Drosselsteuerbereichs befindet, legt der Berechnungsabschnitt 103 für den gewünschten
Einlaßventilzeitpunkt
den gewünschten Einlaßventil-Schließzeitpunkt
entsprechend der vorgegebenen Mindestarbeitszeit auf der Grundlage
der letzten Motordrehzahl-Daten Ne nach dem neusten Stand fest,
damit das Einlaßventil 3 mit
der vorgegebenen Mindestarbeitszeit angetrieben wird. Im System
des gezeigten Ausführungsbeispiels
wird der gewünschte
Einlaßventil-Schließzeitpunkt
aus der charakteristischen Funktion in 15 für
die Beziehung zwischen der vorprogrammierten Motordrehzahl Ne und
dem Einlaßventil-Schließzeitpunkt
IVC entnommen. Das heißt,
innerhalb des Drosselsteuerbereichs wird der gewünschte Einlaßventil-Schließzeitpunkt IVC
auf einen Zeitpunkt festgesetzt, der dem minimalen Arbeitswinkel
für die
letzten Motordrehzahl-Daten Ne nach dem neusten Stand entspricht,
die bei dem gegenwärtigen
Steuerzyklus abgelesen wurden, so daß ein Ventilöffnungszeitraum
vom Einlaßventil-Öffnungszeitpunkt
bis zum Einlaßventil-Schließzeitpunkt
zur festgelegten Arbeitszeit wird. Wie man aus der Charakteristik
für die
Beziehung zwischen der vorbestimmten Motordrehzahl Ne und dem Einlaßventil-Schließzeitpunkt
IVC in 15 ersieht, ist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
die Kennlinie eine monotone Funktion; der IVC nimmt mit ansteigender Motordrehzahl
Ne zu. Wie in 3 gezeigt,
ist die Ausgangsklemme des Berechnungsabschnitts 103 für den gewünschten
Einlaßventilzeitpunkt
elektrisch mit der elektromagnetischen Ventilbetätigungsvorrichtung 2 verbunden,
um ein Steuersignal zu erzeugen, das dem gewünschten Einlaßventil-Schließzeitpunkt
entspricht, so daß Einlaßventil 3 zu
dem berechneten gewünschten
Einlaßventil-Schließzeitpunkt
elektromagnetisch angetrieben wird. Auf diese Weise kann das Einlaßventil
während
der Drosselöffnungssteuerung
(oder innerhalb des Drosselsteuerbereichs) bei einem im wesentlichen
minimalen Arbeitswinkel für
jede Motordrehzahl angetrieben werden. Auf der anderen Seite ist
in der Steuervorrichtung des Ausführungsbeispiels der Ventil-Öffnungszeitpunkt
IVO des Einlaßventils 3 auf
einen Ventilzeitpunkt festgelegt, der dem Wesen nach einem im wesentlichen
oberen Totpunkt (TDC) während
des Auslaßhubs
entspricht.
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Ein
Berechnungsabschnitt 104 für den auf die gewünschte Verstärkung bezogenen
variablen Parameter A/NV, der die Drosselöffnungsfläche angibt, (einfacher: Berechnungsabschnitt
für den
auf die gewünschte
Verstärkung
bezogenen Parameter A/NV berechnet arithmetisch oder entnimmt einem Funktionsbild
einen auf die gewünschte
Verstärkung bezogenen,
die Drosselventilöffnungsfläche angebenden
variablen Parameter A/NV (einfacher: einen ersten Parameter A/NV)
auf der Grundlage der gewünschten
Einlaßluftmenge.
Der erste Parameter A/NV entspricht einem Wert, der erhalten wird,
indem man eine Öffnungsfläche A des
Drosselventils 16 durch das Produkt (Ne·V) aus Motordrehzahl Ne und einem
Hubvolumen V des Motors dividiert. Tatsächlich wird der erste Parameter
A/NV aus einem vorbestimmten Verweisdiagramm, das zeigt, wie ein
auf die gewünschte
Verstärkung
bezogener variabler Parameter A/NV, der die Drosselöffnungsfläche angibt, in
bezug auf eine gewünschte
Einlaßluftmenge
variiert (siehe 7),
berechnet oder entnommen. Das heißt, der erste Parameter A/NV
entspricht einem Zielwert, der benötigt wird, um ein Ladedruckniveau auf
eine gewünschte
Verstärkung
(oder eine festgelegte Verstärkung)
in dem oben erörterten
Ventilzeitpunktsteuerbereich hinzusteuern, in dem die tatsächliche
Einlaßluftmenge
mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung allein näher an die gewünschte Einlaßluftmenge
(gewünschter
Wert) gebracht werden kann. Wie in dem Verweisdiagramm in 7 zu sehen ist, ist das
charakteristische Diagramm für
die Beziehung zwischen der gewünschten
Einlaßluftmenge
und dem auf die gewünschte
Verstärkung
bezogenen, die Drosselöffnungsfläche angebenden
variablen Parameter A/NV als eine monotone Funktion (eine monoton
ansteigende Funktion) festgelegt oder bestimmt, so daß ein erster
Parameter A/NV mit ei nem Anstieg der gewünschten Einlaßluftmenge
monoton ansteigt. Mit anderen Worten: Der erste Parameter A/NV wird mit
einer Abnahme der gewünschten
Einlaßluftmenge
verringert. Die erwähnte
gewünschte
Verstärkung wird
vorbestimmt oder vorgegeben, um einen festgelegten negativen Druck
(eine festgelegte Verstärkung)
zu gewährleisten,
der benötigt
wird, um während
des Spülens,
bei dem der eingeschlossene Kraftstoffdampf aus einem Kanister beseitigt
oder entfernt wird, Spülluft
aus dem Kanister zum Motor zu befördern. Auf der anderen Seite
funktioniert ein Abschnitt 105 für die Ähnlichkeitsausdehnung der gewünschten
Luftmenge so, daß er
die gewünschte Einlaßluftmenge
in einen Wert umwandelt oder ähnlichkeitstransformiert,
der benötigt
wird, um einen Parameter A/NV, der sowohl auf dem Schwellenwert
als auch auf einer vorgespeicherten Referenzluftmenge KOUTEN# beruht,
aus einer vorprogrammierten Referenz-Charakteristikkurve für die Beziehung
zwischen der gewünschten
Einlaßluftmenge
und dem Parameter A/NV (siehe 9)
zu berechnen oder zu entnehmen, die einem Referenz-Ventilzeitpunkt
entspricht (das heißt,
einem vorgegebenen spätesten IVC,
der einem maximalen Arbeitswinkel entspricht). Wie aus den in 8 dargestellten charakteristischen
Kurven zu ersehen ist, variiert die Korrelation zwischen der gewünschten
Einlaßluftmenge
und dem variablen Parameter A/NV in Abhängigkeit von einer Veränderung
des Ventilzeitpunkts (insbesondere einer Veränderung des Einlaßventil-Schließzeitpunkts
IVC). Im System des Ausführungsbeispiels wird
nur die Korrelation zwischen gewünschter
Einlaßluftmenge
und variablem Parameter A/NV, die bei dem spätesten Einlaßventil-Schließzeitpunkt
(entsprechend dem maximalen Arbeitswinkel) erhalten wurde, im Speicher
der elektronischen Steuereinheit 15 als vorbestimmte Referenzcharakteristik
vorgespeichert. Wie in dem charakteristischen Diagramm in 9 zu sehen ist, ist in der
Referenz-Charakteristikkurve eine Luftmenge, die im wesentlichen
einem die Drosselöffnungsfläche angebenden
variablen Parameter A/NV entspricht, der der oben erwähnten gewünschten
Verstärkung
entspricht, die vorgespeicherte Referenzluftmenge KOUTEN#. Auf der
anderen Seite ist der Schwellenwert eine untere Grenzwert-Einlaßluftmenge,
die bei einem minimalen Arbeitswinkel erhalten wird, der so vorprogrammiert
ist, daß er
für die
letzten Motordrehzahl-Daten Ne nach dem neusten Stand geeignet ist.
Außerdem
wird Drosselventil 16 so gesteuert, daß das Ladedruckniveau innerhalb
des Ventilzeitpunktsteuerbereichs näher an die gewünschte Verstärkung (festgelegte Verstärkung) herangesteuert
oder -gebracht wird. Das heißt,
der Schwellenwert entspricht einer Luftmenge, die mit einer Drosselöffnungsfläche, welche im
wesentlichen dem auf die gewünschte
Verstärkung
bezogenen, die Drosselöffnungsfläche angebenden
variablen Parameter A/NV entspricht, und mit dem minimalen Arbeitswinkel
für die
letzten Motordrehzahl-Daten Ne nach dem neusten Stand, die beim
gegenwärtigen
Steuerzyklus ermittelt wurden, erhalten wird. Wie an den in den 8 und 9 gezeigten charakteristischen Kurven
zu sehen ist, besteht eine zunehmende Tendenz dazu, daß die charakteristischen
Kurven für
die Beziehung zwischen gewünschter
Einlaßluftmenge
und variablem Parameter A/NV für
die jeweiligen Ventilzeitpunkte einander ähnlich sind. Damit wird unter
Ausnutzung der vorgespeicherten einzigen Referenzcharakteristik
innerhalb Abschnitt 105 für die Ähnlichkeitsausdehnung der gewünschten
Luftmenge ein Prozeß der Ähnlichkeitsausdehnung
zu der gewünschten
Einlaßluftmenge
durchgeführt,
die durch Berechnungsabschnitt 101 für die Einlaßluftmenge berechnet wurde,
so daß die
gewünschte
Einlaßluftmenge ähnlichkeitsausgedehnt
oder in einen Wert umgewandelt wird, der der Referenzcharakterisitk
entspricht, indem ein Verhältnis
(Referenzluftmenge KOUTEN#/Schwellenwert) der vorgespeicherten Referenzluftmenge
KOUTEN# zum Schwellenwert mit der gewünschten Einlaßluftmenge
multipliziert wird. Das heißt,
daß der
erwähnte Ähnlichkeitsausdehnungsprozeß für die gewünschte Einlaßluftmenge
bedeutet, daß ein Ähnlichkeitstransformationspunkt
für die
gewünschte
Einlaßluftmenge,
der auf einer charakteristischen Kurve liegt, welche einem minimalen
Arbeitswinkel (einem Einlaßventil-Schließzeitpunkt)
entspricht, der der beim gegenwärtigen
Steuerzyklus ermittelten Motordrehzahl Ne entspricht, in die entsprechende
Position auf der vorgespeicherten Referenz-Charakteristikkurve ähnlichkeitstransformiert
wird, die dem maximalen Arbeitswinkel entspricht. Danach bestimmt
oder berechnet ein Berechnungsabschnitt 106 für den Ähnlichkeitsausdehnungs-A/NV
auf der Grundlage der ähnlichkeitsausgedehnten
gewünschten
Einlaßluftmenge
unter Verwendung der oben erwähnten
vorgespeicherten Referenzcharakteristik arithmetisch den variablen
Parameter A/NV, der der ähnlichkeitsausgedehnten
gewünschten
Einlaßluftmenge
entspricht. Ein Abschnitt 107 für die A/NV-Ähnlichkeitsstauchung dient
zur Umwandlung oder Ähnlichkeitsstauchung
des aus dem Berechnungsabschnitt 106 für den Ähnlichkeitsausdehnungs-A/NV
ausgegebenen variablen Parameters A/NV in einen variablen Parameter
A/NV (zweiten Parameter A/NV), der dem Ähnlichkeitstransformationspunkt
für die
gewünschte Einlaßluftmenge
auf der charakteristischen Kurve entspricht, die dem minimalen Arbeitswinkel
entspricht, der für
die Motordrehzahl Ne geeignet ist, die beim gegenwärtigen Steuerzyklus
ermittelt wurde. Tatsächlich
wird die Behandlung der Ähnlichkeitsstauchung
so durchgeführt,
daß der ähnlichkeitsausgedehnte
variable Parameter A/NV durch das Verhältnis der vorgespeicherten
Referenzluftmenge KOUTEN# zum Schwellenwert dividiert wird. Auf
diese Weise wird in den Blöcken 105–107 der
zweite Parameter A/NV, der die gewünschte Einlaßluftmenge bei
einem minimalen Arbeitswinkel (einem Einlaßventil-Schließzeitpunkt)
erzeugt, welcher so vorprogrammiert ist, daß er für die Motordrehzahl Ne geeignet
ist, leicht auf der Grundlage der von Block 101 berechneten
gewünschten
Einlaßluftmenge,
der Referenzluftmenge KOUTEN# und des Schwellengrenzwerts aus der
einzigen vorbestimmten Referenzcharakteristik bestimmt. Im System
des Ausführungsbeispiels
wird nur die einzige vorbestimmte Referenzcharakteristik vorgespeichert,
und der zweite Parameter A/NV wird einfach durch eine Reihe von Ähnlichkeitstransformationen
(Einzelheiten weiter unten) unter Verwendung der Referenzcharakteristik
arithmetisch berechnet. Somit besteht keine Notwendigkeit, für jeden
Ventilzeitpunkt eine Vielzahl von charakteristischen Kurven für die Beziehung
zwischen der gewünschten
Einlaßluftmenge
und dem variablen Parameter A/NV zu speichern. Das gewährleistet eine
verringerte Speicherkapazität
des Speichers (ROM, RAM) der elektronischen Steuereinheit 15. Anschließend werden
der erste Parameter A/NV, der von dem Berechnungsabschnitt 104 für den auf
die gewünschte
Verstärkung
bezogenen variablen Parameter A/NV berechnet wird, um die gewünschte Verstärkung (festgelegte
Verstärkung)
zu erreichen oder zu realisieren, und der zweite Parameter A/NV,
der durch eine Reihe von Ähnlichkeitstransformationen (Blöcke 105–107)
berechnet wird, um die gewünschte
Einlaßluftmenge
zu erreichen oder zu realisieren, beide in einen Abschnitt 108 für die Auswahl
des niedrigeren Werts eingegeben. Abschnitt 108 für die Auswahl
des niedrigeren Werts wählt
aus dem ersten und dem zweiten Parameter den niedrigeren aus und erzeugt
dann ein Ausgangssignal, das den ausgewählten variablen Parameter A/NV
angibt. Danach wird eine gewünschte
Drosselöffnungsfläche A durch Multiplikation
des ausgewählten
variablen Parameters A/NV mit sowohl dem gegenwärtigen Wert der Motordrehzahl
Ne als auch dem Hubvolumen V des Motors berechnet. Abschnitt 108 für die Auswahl
des niedrigeren Werts gibt ein Steuersignal, das der gewünschten
Drosselöffnungsfläche A entspricht, über die
Ausgabeschnittstelle der elektronischen Steuereinheit 15 an
den Drosselbetätiger 17 aus.
Als Reaktion auf das Steuersignal betätigt Drosselbetätiger 17 das
Drosselventil 16, so daß die tatsächliche Drosselöffnung näher an die
gewünschte
Drosselöffnung gebracht
wird.
-
Wie
sich aus dem Vorangehenden ergibt, wählt Abschnitt 108 für die Auswahl
des niedrigeren Werts, wenn der vom Berechnungsabschnitt 104 für den auf
die gewünschte
Verstärkunng
bezogenen variablen Parameter A/NV berechnete erste Parameter A/NV
niedriger als der vom Abschnitt 107 für die A/NV-Ähnlichkeitsstauchung be rechnete
zweite Parameter A/NV ist, den ersten Parameter A/NV. Mit anderen
Worten, das System wählt
den Parameter A/NV des weiter oben erwähnten Ventilzeitpunktsteuerbereichs
(siehe die obere nicht schraffierte Fläche in 6) aus. Für den Fall, daß der erste
Parameter A/NV (der Ventilzeitpunktsteuerbereich) ausgewählt wird,
wird ein endgültiger
variabler Parameter A/NV auf einen Wert eingestellt, der der gewünschten
Verstärkung
(festgelegten Verstärkung)
entspricht, und bei diesem Wert gehalten, so daß das Ladedruckniveau näher an die
gewünschte
Verstärkung
herangesteuert oder -geregelt wird, indem Drosselventil 16 mit
Hilfe von Drosselbetätiger 17 (Motor)
betätigt wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird die tatsächliche Einlaßluftmenge
näher an
die gewünschte
Einlaßluftmenge
herangesteuert, indem der Einlaßventilzeitpunkt
(insbesondere der Einlaßventil-Schließzeitpunkt)
als Reaktion auf eine Änderung
der gewünschten
Einlaßluftmenge
verändert
wird (siehe die in 5 gezeigte
charakteristische Kurve). Im anderen Falle, wenn der durch eine
Reihe von Ähnlichkeitstransformationen
(Blöcke 105–107)
berechnete zweite Parameter A/NV niedriger als der vom Berechnungsabschnitt 104 für den auf
die gewünschte Verstärkung bezogenen
variablen Parameter A/NV berechnete erste Parameter A/NV ist, wählt Abschnitt 108 für die Auswahl
des niedrigeren Werts den zweiten Parameter A/NV aus. Mit anderen
Worten, das System wählt
den variablen Parameter A/NV des oben erwähnten Drosselsteuerbereichs
aus (siehe die untere schraffierte Fläche in 6). Auf diese Weise kann im Falle des Übergangs
vom Ventilzeitpunktsteuerbereich zum Drosselsteuerbereich der variable
Parameter A/NV, der vorher auf einen Wert eingestellt worden ist,
der der gewünschten
Verstärkung
(festgelegten Verstärkung)
entspricht, und bei diesem Wert gehalten worden ist, als Reaktion
auf eine Verringerung der gewünschten
Einlaßluftmenge stetig
abnehmend gesteuert oder ausgeglichen werden (siehe den stetigen Übergang
von einem Punkt, der auf der geraden charakteristischen Linie liegt,
die durch die voll ausgezogene Linie in 9 dargestellt wird, welche mit der geraden
charakteristischen Linie für
den ersten Parameter A/NV aus 7 zusammenhängt, zu
einem Punkt, der auf der charakteristischen Kurve für den zweiten
Parameter A/NV liegt, die durch die voll ausgezogene Linie in 9 dargestellt wird). Das
heißt,
innerhalb des Drosselsteuerbereichs kann die Einlaßluftmenge
des Motors 1 mittels der Drosselöffnungssteuerung des Drosselventils 16 zuverlässig näher an die
gewünschte
Einlaßluftmenge
herangesteuert werden. Wie aus dem Vorangehenden zu erkennen ist,
verändert
sich gemäß der Steuervorrichtung
des Ausführungsbeispiels
der Zielwert des variablen Parameters A/NV fortlaufend stetig vom
ersten Parameter A/NV des Ventilzeitpunktsteuerbereichs zum zweiten
Parameter A/NV des Drosselsteuerbereichs. Mit Hilfe des von Abschnitt 108 für die Auswahl
des niedrigeren Werts ausgeführten
Auswahlprozesses für
den niedrigeren Wert ist es möglich,
einen stetigen Übergang
zwischen dem ersten Betriebsbereich (dem Ventilzeitpunktsteuerbereich)
und dem zweiten Betriebsbereich (dem Drosselsteuerbereich) in einem
Zustand der gleichen gesteuerten Einlaßluftmenge zu bewerkstelligen.
Damit gewährleistet
die Steuervorrichtung des Ausführungsbeispiels
ein stetiges Umschalten zwischen dem Ventilzeitpunktsteuerbereich
und dem Drosselsteuerbereich ohne jeden Drehmomentunterschied.
-
Wie
weiter oben erörtert,
neigt der minimale Arbeitswinkel des Einlaßventils 3 dazu, mit
einer Erhöhung
der Motordrehzahl Ne größer zu werden. Eine
Steuercharakteristik für
den zweiten Parameter A/NV des Drosselsteuerbereichs, in der der
zweite Parameter A/NV niedriger ist als der erste Parameter A/NV,
der der gewünschten
Verstärkung
entspricht, und somit die tatsächliche
Einlaßluftmenge
näher an den
gewünschten
Wert auf der Grundlage des zweiten Parameters A/NV herangesteuert
wird, variiert daher auch in Abhängigkeit
von dem minimalen Arbeitswinkel, der auf der Motordrehzahl Ne beruht (siehe
die Ne-IVC-Charakteristik in 9,
die als Charakteristik für
die Beziehung zwischen Motordrehzahl und minimalem Arbeitswinkel
angesehen wird).
-
In 10 wird die Routine für die arithmetische
Berechnung des zweiten Parameters A/NV dargestellt, die mit den
drei Blöcken 105, 106 und 107 des
Blockdiagramms von 3 in
Beziehung steht und benötigt
wird, um den zweiten Parameter A/NV zu berechnen, der im Drosselsteuerbereich
verwendet wird.
-
In
Schritt S1 wird die gewünschte
Einlaßluftmenge,
die vom Berechnungsabschnitt 101 für die gewünschte Einlaßluftmenge
berechnet wird, eingelesen. Gleichzeitig wird in Schritt S2 die
vorgespeicherte Referenzluftmenge KOUTEN# eingelesen, und der Schwellenwert
(untere Grenzwert-Einlaßluftmenge),
der von Schwellen-Berechnungsabschnitt 102 berechnet wird,
wird in Schritt S3 eingelesen. Dann wird in Schritt S4 mit der gewünschten
Einlaßluftmenge
der oben erwähnte Ähnlichkeitsausdehnungsprozeß durchgeführt, so
daß die
gewünschte Einlaßluftmenge
in einen Wert ähnlichkeitstransformiert
wird, der auf der Referenz-Charakteristikkurve auf der Grundlage
von sowohl der Referenzluftmenge KOUTEN# als auch des Schwellenwerts
liegt (siehe Block 105 in 3).
Danach wird in Schritt S5 der variable Parameter A/NV, der benötigt wird,
um die gewünschte
Einlaßluftmenge
zu erhalten, auf der Grundlage der in Schritt S4 berechneten ähnlichkeitsausgedehnten
gewünschten
Einlaßluftmenge berechnet,
wobei auf die vorprogrammierte Referenz-Charakteristikkurve zurückgegriffen
wird (siehe Block 106 in 3).
Anschließend
wird in Schritt S6 eine Ähnlichkeitsstauch-Bearbeitung
mit dem ähnlichkeitstransformierten
A/NV-Wert vorgenommen, der auf der Referenz-Charakteristikkurve
liegt, so daß der ähnlichkeitstransformierte
A/NV-Wert auf der Referenz-Charakteristikkurve
weiter zu dem oben erwähnten
zweiten Parameter A/NV ähnlichkeitstransformiert
wird, um so die gewünschte
Einlaßluftmenge bei
dem minimalen Arbeitswinkel (zu dem tatsächlichen Ventilzeitpunkt im
Drosselsteuerbereich) zu erzeugen (siehe Block 107 in 3). In Schritt S7 wird der
zweite Parameter A/NV von Abschnitt 107 für die A/NV-Ähnlichkeitsstauchung
an Abschnitt 108 für
die Auswahl des niedrigeren Werts ausgegeben. Auf diese Weise endet
ein Zyklus der Unterroutine für
den zweiten Parameter A/NV.
-
In 11 wird die Routine für die arithmetische
Berechnung des ersten Parameters A/NV dargestellt, die mit dem Berechnungsabschnitt 104 für den auf
die gewünschte
Verstärkung
bezogenen variablen Parameter A/NV des Blockdiagramms in 3 zusammenhängt und
benötigt
wird, um den ersten Parameter A/NV zu berechnen, der im Ventilzeitpunktsteuerbereich
verwendet wird, so daß das Ladedruckniveau
zu der gewünschten
Verstärkung hin
gesteuert und bei dieser gehalten wird.
-
In
Schritt S11 wird die gewünschte
Einlaßluftmenge,
die von Berechnungsabschnitt 101 für die gewünschte Einlaßluftmenge
berechnet wird, eingelesen. In Schritt S12 wird ein vorbestimmter
Koeffizient eingelesen, der auf der gewünschten Verstärkung (festgelegten
Verstärkung)
beruht. Der auf der gewünschten
Verstärkung
beruhende Koeffizient wird im Folgenden als "gewünschter
Verstärkungs-Koeffzient" bezeichnet, der
dem Anstieg der in 7 gezeigten
Geraden entspricht. Dann wird in Schritt S13 der erste Parameter
A/NV, der die gewünschte
Verstärkung
realisiert, auf der Grundlage von sowohl der gewünschten Einlaßluftmenge
als auch des gewünschten
Verstärkungs-Koeffizienten
berechnet oder abgelesen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
wird der erste Parameter A/NV als ein Produkt der gewünschten
Einlaßluftmenge
und des gewünschten
Verstärkungs-Koeffizienten
berechnet. Danach wird in Schritt S14 der erste Parameter A/NV vom
Berechnungsabschnitt 104 für den auf die gewünschte Verstärkung bezogenen
variablen Parameter A/NV an Abschnitt 108 für die Auswahl
des niedrigeren Werts ausgegeben.
-
In 12 wird die Routine für die Auswahl des
endgültigen
Parameters A/NV gezeigt, die mit dem Abschnitt 108 für die Auswahl
des niedrigeren Werts in dem Blockdiagramm von 3 in Beziehung steht und benötigt wird,
um den endgültigen
Parameter A/NV zu berechnen.
-
Zuerst
wird in Schritt S21 der erste Parameter A/NV eingelesen, der benötigt wird,
um das Ladedruckniveau auf die gewünschte Verstärkung (festgelegte
Verstärkung)
einzuregeln (siehe Schritt S14 in 11 und
die Signallinie von Block 104 zu Block 108 in 3), während der zweite Parameter
A/NV, der benötigt
wird, um die gewünschte
Einlaßluftmenge
zu erzeugen, in Schritt S22 eingelesen wird (siehe Schritt S7 in 10 und die Signallinie von
Block 107 zu Block 108 in 3). In Schritt S23 wird mit Hilfe des
Auswahlprozesses für
den niedrigeren Wert von Abschnitt 108 für die Auswahl
des niedrigeren Werts aus erstem Parameter A/NV und zweitem Parameter A/NV
der niedrigere Parameter ausgewählt.
Dann wird in Schritt S24 ein Steuersignal, das den ausgewählten Parameter
A/NV, das heißt
den endgültigen Parameter
A/NV angibt, an Drosselbetätiger 17 ausgesandt,
damit er Drosselventil 16 so betreibt, daß die tatsächliche
Drosselöffnung
auf den gewünschten
Wert eingestellt wird, der dem ausgewählten Parameter A/NV entspricht.
-
Entsprechend
der Einlaßluft-Steuervorrichtung
des Ausführungsbeispiels
wird der Einlaßventil-Schließzeitpunkt
IVC im Ventilzeitpunktsteuerbereich, das heißt während des Miller-Zyklus-Betriebsmodus
mit IVC-Vorverlegung, in Abhängigkeit
von der gewünschten
Einlaßluftmenge
(siehe die Charakteristik in 5)
so gesteuert, daß die
Einlaßluftmenge
des Motors mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung des Einlaßventils
näher an
die gewünschte
Einlaßluftmenge
gebracht wird, und außerdem
wird die Drosselöffnung
des Drosselventils abnehmend durch eine Verringerung der gewünschten
Einlaßluftmenge ausgeglichen,
um so die gewünschte
Verstärkung
zu erreichen (siehe die in 7 gezeigte
monoton ansteigende Charakteristik). Im umgekehrten Fall, also im
Drosselsteuerbereich, das heißt,
wenn die gewünschte
Einlaßluftmenge
geringer ist als eine Einlaßluftmenge,
die bei einem minimalen Arbeitswinkel erhalten wird, welcher vorprogrammiert
ist, um für
die gegenwärtige
Motordrehzahl (die letzten Motordrehzahl-Daten nach dem neusten Stand) geeignet
zu sein, wird der Einlaßventil-Schließzeitpunkt
IVC zu dem Ventilzeitpunkt hin gesteuert oder eingestellt, der dem
minimalen Arbeitswinkel entspricht, und zusätzlich wird die Drosselöffnung abnehmend
durch eine Verringerung der gewünschten
Einlaßluftmenge in Übereinstimmung
mit der charakteristischen Kurve in 9 ausgeglichen,
die sich von der monoton ansteigenden Charakteristik in 7 unterscheidet, so daß die Einlaßluftmenge,
die bei dem minimalen Arbeitswinkel, der für die gegenwärtige Motordrehzahl geeignet
ist, erhalten werden kann, durch die Drosselöffnungssteuerung (die Verstärkungssteuerung) abnehmend
ausgeglichen werden kann, indem die Drosselöffnungsfläche bis unter die Drosselöffnungsfläche verringert
wird, die der gewünschten
Verstärkung
entspricht. Im Falle eines Übergangs
von dem Ventilzeitpunktsteuerbereich zum Drosselsteuerbereich kann
die Drosselöffnung
stetig vom ersten Parameter A/NV zum zweiten Parameter A/NV verändert werden
(siehe den stetigen Übergang
von einem Punkt, der auf der geraden charakteristischen Linie liegt,
die durch die voll ausgezogene Linie in 9 dargestellt wird und mit der geraden
charakteristischen Linie für
den ersten Parameter A/NV in 7 zusammenhängt, zu
einem Punkt, der auf der charakteristischen Kurve für den zweiten
Parameter A/NV liegt, die durch die voll ausgezogene Linie in 9 dargestellt wird). Zu
beachten ist, wie in 9 zu
erkennen, daß während des Übergangs
von dem Ventilzeitpunktsteuerbereich zum Drosselsteuerbereich der
auf die Drosselöffnungsfläche bezogene Parameter
A/NV stetig von dem Punkt, der auf der geraden voll ausgezogenen
Linie in 9 liegt, zu dem
Punkt verschoben wird, der auf der charakterstischen Kurve von 9 liegt, und auf ein niedrigeres Niveau
vorprogrammiert oder festgesetzt ist als der Punkt, der auf der
geraden voll ausgezogenen Linie (der charakteristischen Linie der
monotonen Funktion in 7)
liegt. Wie in 9 zu sehen
ist, variiert die vorbestimmte charakteristische Kurve im Drosselsteuerbereich
in enger Anlehnung an die charakteristische Linie der monotonen
Funktion in 7. In dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die stetige Verschiebung vom ersten Parameter A/NV zum zweiten
Parameter A/NV mit Hilfe des oben erörterten Auswahlprozesses für den niedrigeren
Wert erreicht. Das heißt,
wenn die gewünschte
Einlaßluftmenge
kleiner als eine untere Grenze der Einlaßluftmenge (Schwellengrenzwert)
wird, was durch Ventilzeitpunktsteuerung in einem festgelegten Zustand erreicht
werden kann, in dem die Drosselöffnung
auf eine solche Weise gesteuert wird, daß die gewünschte Verstärkung (festgelegte
Verstärkung)
erreicht wird, ergibt sich die Notwendigkeit, die Drosselöffnungsfläche auf
ein Niveau (zweiter Parameter A/NV) zu verringern, das niedriger
ist als die Drosselöffnungsfläche (erster
Parameter A/NV), die die gewünschte
Verstärkung
realisiert. Zu diesem Zeitpunkt wird der zweite Parameter A/NV,
der auf der Grundlage des Ventilzeitpunkts und der gewünschten
Einlaßluftmenge
bestimmt wird, ausgewählt.
-
Betrachtet
man nun 13, so wird
dort ein weiteres Blockdiagramm für ein Einlaßluftmengen-Steuersystem gezeigt,
das arithmetische und logische Operationen veranschaulicht, die
in der ECU der Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung
des zweiten Ausführungsbeispiels
durchgeführt
werden. Die Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung
des zweiten Ausführungsbeispiels
(gezeigt in den 13 und 14) unterscheidet sich insofern
geringfügig
von der des ersten Ausführungsbeispiels
(3–12),
als in der Steuervorrichtung der 13 und 14 die Drosselöffnung des
Drosselventils 16 auf einen vorbestimmten Wert festgelegt
ist, der dem Wesen nach einer im wesentlichen vollständig offenen
Position im oben erörterten Ventilzeitpunktsteuerbereich
entspricht, das heißt während des
Miller-Zyklus-Betriebsmodus mit IVC-Vorverlegung, und insgesamt
ist das Steuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels von einigermaßen einfacher
Struktur.
-
Kurz
gesagt, im Falle des Systems des zweiten Ausführungsbeispiels wird innerhalb
des Ventilzeitpunktsteuerbereichs (siehe die nicht schraffierte Fläche in 6), das heißt, während des
Miller-Zyklus-Betriebsmodus mit IVC-Vorverlegung, das Drosselventil 16 mit
Hilfe des Drosselbetätigers
in einem im wesentlichen voll geöffneten
Zustand gehalten, während
der Einlaßventil-Schließzeitpunkt
IVC des Einlaßventils 3 in
Abhängigkeit
von einer Veränderung
der gewünschten
Einlaßluftmenge
variabel gesteuert wird (siehe die charakteristische Kurve in 5). Im gegenteiligen Fall,
innerhalb des oben erörterten
Drosselsteuerbereichs (siehe die schraffierte Fläche in 6), in dem die tatsächliche Einlaßluftmenge
nicht ausschließlich
mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung (insbesondere der IVC-Steuerung) näher an den
gewünschten
Wert herangesteuert werden kann, wird Einlaßventil 3 in einem
Zustand gehalten, in dem das Einlaßventil bei einem im wesentlichen
minimalen Arbeitswinkel, der für
die Motordrehzahl Ne geeignet ist (siehe 15), betrieben werden kann, während die
Drosselöffnung
des Drosselventils 16 in Abhängigkeit von der gewünschten
Einlaßluftmenge
variabel gesteuert wird (siehe 9).
-
Wie
in dem Blockdiagramm des Steuersystems in 13 zu sehen ist, führt die Einlaßluft-Steuervorrichtung
des zweiten Ausführungsbeispiels
die kooperative Steuerung der Ventilzeitpunktsteuerung von Einlaßventil 3 und
der Drosselöffnungssteuerung von
Drosselventil 16 aus. Die Abschnitte für die arithmetischen und logischen
Operationen der Steuervorrichtung in 13 sind
denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich,
mit der Ausnahme, daß die
im Blockdiagramm von 3 enthaltenen
Blöcke 102 und 104–108 durch
den Block 200 im Blockdiagramm in 13 ersetzt worden sind. Aus diesem Grund werden
die gleichen Blockzahlen, die verwendet wurden, um die Blöcke im Diagramm
von 3 zu bezeichnen,
zur Bezeichnung der entsprechenden Blöcke in dem modifizierten Blockdiagramm
für das Steuersystem
in 13 verwendet, um
die Blockdiagramme der beiden unterschiedlichen Systeme miteinander
vergleichen zu können.
Im Folgenden wird Block 200 unter Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen detailliert beschrieben, wogegen auf eine detaillierte
Beschreibung der anderen Blöcke 101 und 103 verzichtet
wird, da ihre obige Beschreibung einleuchtend erscheint.
-
Zuerst
berechnet der Berechnungsabschnitt für die gewünschte Einlaßluftmenge
(Block 101) eine gewünschte
Einlaßluftmenge
auf der Grundlage des Gaspedal-Öffnungsgrades
APO und der Motordrehzahl Ne. Dann werden Informationsdaten, die
die von Block 101 berechnete gewünschte Einlaßluftmenge angeben,
an einen Berechnungsabschnitt 200 für die gewünschte Drosselöffnung sowie
auch an den Berechnungsabschnitt 103 für den gewünschten Einlaßventilzeitpunkt
ausgegeben. Der Berechnungsabschnitt 200 für die gewünschte Drosselöffnung erhält auch
Informationssignaldaten, die die Motordrehzahl Ne angeben. Im Berechnungsabschnitt 200 für die gewünschte Drosselöffnung wird
der oben beschriebene Schwellenwert (der einer Luftmenge an der Grenzlinie
zwischen dem Ventilzeitpunktsteuerbereich und dem Drosselsteuerbereich
entspricht) den Daten des in 6 gezeigten
vorprogrammierten Funktionsbilds entnommen. Der in dem Berechnungsabschnitt 200 für die gewünschte Drosselöffnung berechnete
Schwellenwert wird an das Eingabeterminal des Berechnungsabschnitts 103 für den gewünschten
Einlaßventilzeitpunkt
ausgegeben. In der gleichen Weise wie der Berechnungsabschnitt 103 für den gewünschten
Einlaßventilzeitpunkt
vergleicht auch der Berechnungsabschnitt 200 für die gewünschte Drosselöffnung den
Schwellenwert mit der gewünschten
Einlaßluftmenge,
um zu entscheiden, ob der gegenwärtige
Betriebsbereich im Ventilzeitpunktsteuerbereich oder im Drosselsteuerbereich liegt.
Wenn die gewünschte
Einlaßluftmenge über dem
Schwellenwert liegt und der gegenwärtige Betriebsbereich sich
somit in dem Ventilzeitpunktsteuerbereich befindet, wird die gewünschte Drosselöffnung auf
einen vorbestimmten Wert festgelegt, der dem Wesen nach einer im
wesentlichen vollständig offenen
Position des Drosselventils 16 entspricht. Wenn dagegen
die gewünschte
Einlaßluftmenge
unter dem Schwellenwert liegt und der gegenwärtige Betriebsbereich sich
somit in dem Drosselsteuerbereich befindet, arbeitet der Berechnungsabschnitt 200 für die gewünschte Drosselöffnung so,
daß er eine
gewünschte Öffnungsfläche (die
benötigt
wird, um die gewünschte
Einlaßluftmenge
zu erreichen) auf der Grundlage der gewünschten Einlaßluftmenge sowie
der Motordrehzahl Ne berechnet oder abliest und dann die gewünschte Öffnungsfläche in die
gewünschte
Drosselöffnung
von Drosselventil 16 umwandelt. Danach gibt die Ausgabeschnittstelle
(Treiberschaltung) von ECU 15 ein für die gewünschte Drosselöffnung repräsentatives
Steuersignal (oder ein Antriebssignal) an den Drosselbetätiger (Motor) 17 aus,
damit er das Drosselventil so antreibt, daß die tatsächliche Drosselöffnung näher an die
gewünschte
Drosselöffnung
herangebracht wird. Wie an dem Fluß von Block 103 über die
elektromagnetische Ventilbetätigungsvorrichtung 2 zum
Einlaßventil 3 in
den 3 und 13 zu erkennen ist, sind
die Einzelheiten der Einlaßventil-Zeitpunktsteuerung,
die vom Steuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird,
mit denen des ersten Ausführungsbeispiels
identisch.
-
Betrachtet
man 14, so wird dort
die Steuerroutine der vom System durchgeführten Einlaßluftsteuerung gezeigt.
-
In
Schritt S31 wird der Gaspedal-Öffnungsgrad
APO eingelesen. In Schritt S32 wird die Motordrehzahl Ne eingelesen.
In Schritt S33 wird die gewünschte
Einlaßluftmenge
auf der Grundlage von sowohl Gaspedal-Öffnungsgrad APO als auch Motordrehzahl
Ne berechnet. Danach werden parallel zueinander eine arithmetische
Berechnung der gewünschten
Drosselöffnung,
bestehend aus den Schritten S41–S45
und bezogen auf Block 200 in 13,
sowie eine arithmetische Berechnung des gewünschten Ventilzeitpunkts, bestehend
aus den Schritten S51–S55
und bezogen auf Block 103 in 13,
ausgeführt.
-
In
Schritt S41 wird die Motordrehzahl Ne nochmals eingelesen. In Schritt
S42 wird eine Prüfung
vorgenommen, um anhand sowohl der gewünschten Einlaßluftmenge
als auch der Motordrehzahl Ne zu entscheiden, ob der gegenwärtige Betriebsbereich
innerhalb des Ventilzeitpunktsteuerbereichs oder in dem Drosselsteuerbereich
liegt. Für diese
Prüfung
in Schritt S42 wird die gewünschte
Einlaßluftmenge
mit dem Schwellenwert auf der Grundlage der Motordrehzahl Ne verglichen
(siehe 6). Wenn die
gewünschte
Einlaßluftmenge über dem Schwellenwert
liegt und der gegenwärtige
Betriebsbereich sich somit im Ventilzeitpunktsteuerbereich befindet,
geht die Routine von Schritt S42 zu Schritt S43 weiter. In Schritt
S43 wird eine gewünschte Drosselöffnung berechnet,
die für
den Ventilzeitpunktsteuerbereich (d. h. für den Miller-Zyklus-Betriebsmodus
mit IVC-Vorverlegung)
geeignet ist. Konkret wird die gewünschte Drosselöffnung auf
einen vorbestimmten Wert eingestellt oder festgelegt, der dem Wesen
nach einer im wesentlichen vollständig offenen Position entspricht.
Wenn dagegen die gewünschte
Einlaßluftmenge
unter dem Schwellenwert liegt und der gegenwärtige Betriebsbereich sich somit
innerhalb des Drosselsteuerbereichs befindet, geht die Routine von
Schritt S42 zu Schritt S44 über. In
Schritt S44 werden Informationssignaldaten, die den Schwellenwert
angeben, der auf der Grenzlinie zwischen dem Ventilzeitpunktsteuerbereich
und dem Drosselsteuerbereich liegt, an den Berechnungsabschnitt 103 für den gewünschten
Einlaßventilzeitpunkt
ausgegeben. Danach wird in Schritt S45 zuerst die gewünschte Öffnungsfläche auf
der Grundlage von sowohl der gewünschten
Einlaßluftmenge
als auch der Motordrehzahl Ne berechnet, und dann wird weiterhin
eine gewünschte
Drosselöffnung
anhand der berechneten gewünschten Öffnungsfläche hergeleitet
oder berechnet.
-
Auf
der anderen Seite wird in der arithmetischen Berechnung des gewünschten
Ventilzeitpunkts, die parallel zu der arithmetischen Berechnung
der gewünschten
Drosselöffnung
vorgenommen wird, zuerst in Schritt S51 die Motordrehzahl Ne eingelesen.
Wie an dem Fluß von
Schritt S44 zu Schritt S52 zu erkennen ist, wird in Schritt S52
der Schwellenwert eingelesen. Danach wird auf die gleiche Weise
wie in Schritt S42 in Schritt S53 die gewünschte Einlaßluftmenge
mit dem Schwellenwert verglichen, um zu ermitteln, ob der gegenwärtige Betriebsbereich
innerhalb des Ventilzeitpunktsteuerbereichs oder innerhalb des Drosselsteuerbereichs liegt.
Wenn die Antwort auf Schritt S53 bejahend (YES) lautet und somit
der gegenwärtige
Betriebsbereich innerhalb des Ventilzeitpunktsteuerbereichs liegt,
geht die Routine von Schritt S53 zu Schritt S54 weiter. In Schritt
S54 wird der gewünschte
Ventilzeitpunkt (insbesondere der gewünschte Einlaßventil-Schließzeitpunkt)
von Einlaßventil 3 in
Abhängigkeit
von der gewünschten
Einlaßluftmenge
berechnet (siehe die charakteristische Kurve für die Beziehung zwischen gewünschter
Einlaßluftmenge
und IVC in 5). Im anderen
Falle, wenn die Antwort auf Schritt S53 negativ ist (NO), folgt
Schritt S55. In Schritt S55 wird, um das Einlaßventil bei der festgelegten
Arbeitszeit zu betreiben (die im wesentlichen dem minimalen Arbeitswinkel
oder der Mindestarbeitszeit entspricht), der gewünschte Einlaßventil-Schließzeitpunkt,
der der festgelegten Mindestarbeitszeit entspricht, auf der Grundlage
der gegenwärtigen
Daten für
die Motordrehzahl Ne berechnet (siehe 15).
Dann werden in Schritt S61 ein Steuersignal, das der gewünschten
Drosselöffnung
entspricht, bzw. ein Steuersignal, das dem gewünschten Einlaßventil-Schließzeitpunkt
entspricht, an den Drosselbetätiger 17 bzw.
die elektromagnetische Ventilbetätigungsvorrichtung 2 ausgegeben.
-
Gemäß der in
den 3 und 13 dargestellten Einlaßluftmengen-Steuervorrichtung
kann eine Einlaßluftmenge
des Motors mit Hilfe der kooperativen Steuerung von Ventilzeitpunktsteuerung (IVC-Steuerung)
und Drosselöffnungssteuerung
zuverlässig
näher an
einen gewünschten
Wert herangesteuert oder -gebracht werden, und somit ist es möglich, die
genaue Steuerung der Einlaßluftmenge in
einem Betriebsbereich des Motors zu erreichen, in dem die Einlaßluftmenge
allein mit Hilfe der Ventilzeitpunktsteuerung nicht näher an den
gewünschten Wert
herangebracht werden kann. Im Ergebnis ist es möglich, die Einlaßluftmenge über einen
sehr breiten Betriebsbereich des Motors zu steuern. Des weiteren ist
in der in den 13 und 14 dargestellten Steuervorrichtung
des zweiten Ausführungsbeispiels
das Drosselventil im Ventilzeitpunktsteuerbereich, das heißt, während des
Miller-Zyklus-Betriebsmodus mit IVC-Vorverlegung, fest auf einen
im wesentlichen voll geöffneten
Zustand eingestellt, und außerdem
kann die Einlaßluftmenge
durch die IVC-Steuerung näher an
den gewünschten
Wert herangebracht werden. Das verringert einen Pumpverlust des
Motors beträchtlich.
Außerdem
kann die untere Grenzwert-Einlaßluftmenge
(Schwellengrenzwert), wie aus der Charakteristik für die Beziehung
zwischen der Ne des Motors und dem Einlaßventil-Schließzeitpunkt IVC in 15 zu ersehen ist, sogar
beim Auftreten einer Veränderung
des minimalen Arbeitswinkels des Einlaßventils infolge einer Veränderung
der Motordrehzahl Ne genau bestimmt werden. Das gewährleistet eine
genaue Bestimmung des Schwellengrenzwerts (der Grenzlinie zwischen
dem Ventilzeitpunktsteuerbereich und dem Drosselsteuerbereich) für jede Motordrehzahl.
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In
dem weiter oben erörterten
Beispiel wird die Grenzlinie (die dem Schwellengrenzwert entspricht)
zwischen dem Ventilzeitpunktsteuerbereich und dem Drosselsteuerbereich
auf die untere Grenzwert-Einlaßluftmenge
festgesetzt, die beim minimalen Arbeitswinkel, der der Mindestarbeitszeit
entspricht, erhalten wird. Stattdessen kann die Grenzlinie (der
Schwellengrenzwert) auch auf ein Niveau festgesetzt werden, das
etwas höher
liegt als die untere Grenzwert-Einlaßluftmenge, die beim minimalen Arbeitswinkel
erhalten wird. Das erhöht
die Zuverlässigkeit
der Steuerung der Einlaßluftmenge
sowohl innerhalb des Ventilzeitpunktsteuerbereichs als auch des
Drosselsteuerbereichs. Außerdem
ist es unter dem Gesichtspunkt eines verringerten Pumpverlustes
vorzuziehen, den Drosselsteuerbereich auf einen möglichst
schmalen Betriebsbereich vorzuprogrammieren oder festzusetzen, in
dem die tatsächliche Einlaßluftmenge
nicht allein mittels der Ventilzeitpunktsteuerung (insbesondere
IVC-Steuerung) auf die gewünschte
Einlaßluftmenge
eingeregelt werden kann. Der Drosselsteuerbereich kann jedoch auf
so eine Weise festgelegt werden, daß er zumindest einen Betriebsbereich
enthält,
in dem die tatsächliche Einlaßluftmenge
nicht allein mittels der Ventilzeitpunktsteuerung (insbesondere
IVC-Steuerung) auf die gewünschte
Einlaßluftmenge
eingeregelt werden kann. Zum Beispiel kann der Drosselsteuerbereich (unter
Bezug auf 6) so weiter
nach links erweitert werden, daß er
sowohl einen Betriebsbereich niedriger Drehzahl und niedriger Last
als auch einen Betriebsbereich hoher Drehzahl und niedriger Last
(die schraffierte Fläche
in 6) enthält.