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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Steuern eines
Motors gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs 1 und auf ein Verfahren zum Steuern eines Motors gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Anspruchs 17, ebenso wie auf eine computerlesbare Speichervorrichtung.
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Es
sind Vorrichtungen zum Steuern von Einlass- und Auslassventilen
unter Verwendung eines variabel betätigten Ventilaktuators, zum
Beispiel elektromagnetisch betätigter
Ventilaktuatoren, vorgeschlagen worden. Die Vorrichtungen einer
solchen Art sind in den japanischen Patentveröffentlichungen Nr.'n 8-200025 und 10-37727
offenbart.
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Zusätzlich ist
in der Vergangenheit ein ungedrosselter Motorbetrieb entwickelt
worden, bei dem eine Ansaugluftmenge ohne die Betätigung eines Drosselventils
durch Betätigen
eines Ansaugventils zu einer frühen
Schließzeit
bei einem Motor-Ansaughub für
den Zweck eines Verringerns eines Motorpumpverlusts, und deshalb
zum Verbessern der Kraftstoffökonomie,
reguliert wird. In diesem Fall wird das Drosselventil weggelassen
oder zusätzlich
innerhalb eines Einlassluftkanals angeordnet, um einen leichten,
negativen Druck darin zu erzeugen.
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Allerdings
ist es bei einigen Motorbetriebszuständen erwünscht, die Ansaugluftmenge
durch Festlegen der Schließzeit
des Ansaug- bzw. Einlassventils nahe zu dem unteren Totpunkt (BDC)
an dem Motor-Ansaughub und durch Variieren einer Drosselposition
entsprechend zu einem Öffnungsgrad
des Drosselventils zu regeln. Deshalb ist dabei ein Erfordernis
vorhanden, die Ansaugluftmengensteuerung durch gesondertes Steuern
des Ansaugventils und des Auslassventils vorzunehmen.
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Unter
der Annahme, dass die Ansaugluftmenge durch ein variables Steuern
des Ansaugventils in den getrennten Steuerungen des Ansaugventils
und des Drosselventils gesteuert wird, wird die Schließzeit des
Ansaugventils früh,
d.h. vorverlegt, um die Öffnungsdau er
zu verringern, um die Ansaugluftmenge unter niedriger Last zu verringern.
Dies verhindert, dass sich eine Strömungsrate der Ansaugluft an
der Einlassöffnung
ausreichend erhöht, was
dadurch eine Gasströmung
innerhalb des Motorzylinders dämpft.
Weiterhin wird die Temperatur einer Luft-Kraftstoff-Mischung innerhalb
des Motorzylinders aufgrund einer adiabatischen Expansion, verursacht
nach der frühen
Schließung
des Ansaugventils, verringert. Dies bewirkt, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit
der Luft-Kraftstoff-Mischung niedriger als die Verbrennungsgeschwindigkeit
davon in dem Fall eines Steuerns des Drosselventils wird. Zusätzlich ist
dabei ein Unterschied zwischen den negativen Drücken innerhalb des Einlassluftkanals,
die bei den jeweiligen Steuerungen des Ansaugventils und des Drosselventils
erzeugt werden, vorhanden. Die negative Druckdifferenz beeinflusst
auch stark die Verbrennungsgeschwindigkeit der Luft-Kraftstoff-Mischung.
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Deshalb
wird, wenn dieselben Zündzeitpunkte
in unterschiedlichen Ansaug-Steuermoden verwendet werden, in denen
die Ansaugluftmengen durch die getrennten Steuerungen des Ansaugventils und
des Drosselventils gesteuert werden, ein wesentlicher Einfluss auf
das Fahrverhalten und die Kraftstoffökonomie vorhanden sein.
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Ein
weiteres System und Verfahren zum Steuern eines Motors, wie sie
vorstehend angegeben sind, können
von dem Dokument
DE
198 47 851 A1 nach dem Stand der Technik herangezogen werden. Insbesondere
lehrt dieses Dokument zum Stand der Technik ein Verfahren zum Steuern
eines Verbrennungsmotors, der einen variablen Ventilmechanismus
zum Steuern des Ventilzeitpunkts und ein Drosselventil zum Steuern
der Ansaugmenge in Abhängigkeit
eines Betätigungsbetrags
eines Gaspedals besitzt. Unter einem Motorbetriebszustand unter niedriger
Last oder mittlerer Last wird das Drosselventil zu einem Zustand
eines hohen Öffnungsgrads hin
ungeachtet des Betätigungsbetrags
des Gaspedals gesteuert. Unter diesem Zustand wird die Ansaugluftmenge
durch Steuern der Schließzeit und/oder
des Anhebebetrags des Ansaugventils gesteuert. Demzufolge wird,
unter niedrigem oder mittlerem Lastbetriebszustand, der Motor ungedrosselt betrieben.
Unter einem Betriebszustand unter hoher Last wird das Schließen des
Ansaugventils festgelegt und die Ansaugluftmenge wird durch das
Drosselventil gesteuert. Für
einen Betrieb des Verbrennungsmotors nach dem Stand der Technik
wird die Zündzeit
kontinuierlich von einem Zustand unter hoher Last zu einem Zustand
unter einer niedrigen Last vorverlegt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zum Steuern
eines Motors, ein Verfahren zum Steuern eines Motors und eine computerlesbare
Speichervorrichtung, die darin gespeicherte Daten besitzt, die Anweisungen
darstellen, die durch einen Computer ausführbar sind, um einen Motor
zu steuern, wobei der Motor mit einer hohen Leistung und einer erwünschten
Kraftstoffökonomie
betrieben werden kann, wie dies vorstehend angegeben ist, zu schaffen.
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Gemäß dem Vorrichtungs-Aspekt
der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch ein System zum
Steuern eines Motors gelöst,
das die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs 1 besitzt.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Weiterhin
wird, gemäß dem Verfahrens-Aspekt
der vorliegenden Erfindung, die Aufgabe durch ein Verfahren zum
Steuern eines Motors, der die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 17 besitzt, gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Weiterhin
wird die vorstehend angegebene Aufgabe durch eine computerlesbare
Speichervorrichtung, die darin Daten gespeichert besitzt, gemäß dem unabhängigen Anspruch
36 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen dargestellt und erläutert.
In den Zeichnungen:
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1 stellt
ein funktionales Blockdiagramm eines Systems und eines Verfahrens
zum Ausführen einer
ersten und einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Lehre dar;
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2A zeigt
ein schematisches Diagramm eines Motorsystems, in dem die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung, entsprechend Ausführungsformen, ausgeführt werden;
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2B stellt
ein Blockdiagramm einer Steuereinheit, verwendet in dem System der 2A,
dar;
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3 zeigt
ein Diagramm eines elektromagnetisch betätigten Motorventils;
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4 zeigt
ein Flussdiagramm zum Ausführen
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Lehre;
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5 zeigt
ein Flussdiagramm zum Ausführen
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Lehre;
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6 zeigt
eine Liste von Ansaugventil-Schließzeit-Charakteristika;
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7A zeigt
eine Liste einer Zündzeit,
verwendet in einem ersten Ansaugsteuermodus;
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7B zeigt
eine Liste einer Zündzeit,
verwendet in einem zweiten Ansaugsteuermodus; und
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8 zeigt
eine Liste eines Korrekturwerts für die Zündzeit.
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In 2A nun
ist ein Motorsystem dargestellt, das einen Motor 1 umfasst,
der einen Kolben 2 besitzt, der eine Verbrennungskammer 3 innerhalb eines
Motorzylinders des Motors 1 definiert. Ein Kolben 2 ist
in jedem Motorzylinder des Motors 1 vorgesehen. Eine Zündkerze 4A ist
an der Verbrennungskammer 3 befestigt und arbeitet so,
um durch den Zündaktuator 4B,
der eine Zündspule
umfasst, betätigt
zu werden. Um die Zündkerze 4A herum
angeordnet sind ein Ansaugventil 5 und ein Auslassventil 6,
die von einem elektromagnetisch betätigten Typ sind, wie dies später erläutert wird.
Ein Ansaugrohr 7 und ein Auslassrohr 8 sind mit
der Verbrennungskammer 3 des Motors 1 verbunden.
Ein elektronisch gesteuertes Drosselventil 9A, das durch
den Drosselaktuator 9B, wie beispielsweise ein Motor, angesteuert
wird, ist an dem Sammelbereich des Ansaugrohrs 7 befestigt,
das gemeinsam mit den Motorzylindern verbunden ist. Ein elektromagnetisch
betätigtes Kraftstoffeinspritzventil 10 ist
an der Einlassöffnung des
Ansaugrohrs 7 befestigt, das entsprechend zu jedem Motorzylinder
vorgesehen ist. Einlass- und Auslassventile 5 und 6,
das Drosselventil 9A, das Kraftstoffeinspritzventil 10 und
die Zündkerze 4A sind elektrisch
mit der Steuereinheit 11 verbunden und werden dadurch betätigt. Mit
der Steuereinheit 11 ist ein Kurbelwinkelsensor 12 verbunden,
der einen Kurbelwinkel in synchroner Beziehung zu der Motordrehzahl
erfasst und ein Kurbelwinkelsignal erzeugt, das für den erfassten
Kurbelwinkel kennzeichnend ist, und deshalb das Motorgeschwindigkeitssignal
Ne für die
Motorgeschwindigkeit kennzeichnend ist, d. h. die Motordrehzahl.
Auch ist mit der Steuereinheit 11 ein Beschleunigungseinrichtungssensor 13 verbunden, der
eine Beschleunigungseinrichtungsposition entsprechend zu einem Öffnungsgrad
oder einem Umfang eines Niederdrückens
einer Beschleunigungseinrichtung erfasst und ein Beschleunigungseinrichtungssignal
APO erzeugt, das für
die erfasste Position der Beschleunigungseinrichtung kennzeichnend ist.
Der Beschleunigungseinrichtungssensor 13 kann ein Leerlaufschalter
sein, der sich zu einem EIN-Zustand verschiebt, wenn sich die Beschleunigungseinrichtung
in der vollständig
geschlossenen Beschleunigungseinrichtungsposition befindet. Ein
Luftströmungsmesser 14 ist
einströmseitig
des Drosselventils 9A innerhalb des Ansaugrohrs 7 angeordnet
und ist mit der Steuereinheit 11 verbunden. Der Luftströmungsmesser 14 erfasst
eine Menge einer Ansaugluft und erzeugt ein Ansaugluftmengensignal
Qa, das für
die erfasste Menge einer Ansaugluft kennzeichnend ist. Ein Kühlmitteltemperatursensor 15 ist
mit der Steuereinheit 11 verbunden, der eine Temperatur eines
Motorkühlmittels
erfasst und ein Kühlmitteltemperatursignal
Tw erzeugt, das für
die erfasste Temperatur des Motorkühlmittels kennzeichnend ist.
Die Steuereinheit 11 kann zum Beispiel durch einen Mikrocomputer
gebildet sein, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), Eingangs-Ports
(IN PORT), Ausgangs-Ports (OUT PORT), einen Read-Only-Memory (ROM), einen Random-Access-Memory
(RAM) und einen gemeinsamen Datenbus, wie dies in 2B dargestellt
ist, umfasst. Die Steuereinheit 11 nimmt die Signale, die
von den Sensoren erzeugt sind, auf und verarbeitet die Signale,
um einen Motorbetriebszustand zu bestimmen. In Abhängigkeit
von dem Motorbetriebszustand führt
die Steuereinheit 11 wahlweise einen eines ersten und eines
zweiten Ansaugsteuermodus durch, in dem eine Ansaugluftmenge durch
getrenntes Steuern der Öffnungs-
und Schließzeitpunkte
des Ansaugventils 5 und der Drosselposition des Drosselventils 9A,
wie dies später
erläutert
wird, reguliert wird. Die Steuereinheit 11 bestimmt einen
ersten und einen zweiten Zündzeitpunkt,
die zueinander unterschiedlich sind, die in dem ersten und dem zweiten
Ansaugsteuermodus verwendet werden. Die Steuereinheit 11 liefert
Steuerausgänge
zum Steuern des Ansaugventils 5 zu dem Öffnungs- und Schließzeitpunkt
und zum Steuern des Drosselventils 9A an der Drosselposition über den
Drosselaktuator 9B in den jeweiligen Ansaugsteuermoden.
Die Steuereinheit 11 liefert auch einen Steueraus gang zum
Steuern der Zündkerze 9A über den
Zündaktuator 4B zu
den bestimmten Zündzeitpunkten.
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Anhand
von 3 wird ein Grundaufbau eines elektromagnetisch
betätigten
Ansaug- bzw. Einlassventils 5 erläutert. Das
elektromagnetisch betätigte
Auslassventil 6 besitzt auch einen Grundaufbau ähnlich zu
dem Aufbau des Ansaugventils 5.
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Wie
in 3 dargestellt ist, ist das elektromagnetisch betätigte Ansaugventil 5 an
dem Zylinderkopf 16 befestigt. Das Ansaugventil 5 besitzt
eine geschlossene Position, eine vollständig offene Position und eine
mittlere, offene Position dazwischen, wie dies in 3 dargestellt
ist. Das Ansaugventil 5 umfasst einen Ventilkörper 20 und
einen Ventilschaft 21, der mit dem Ventilkörper 20 verbunden
ist. Wenn sich das Ansaugventil 5 in der vollständig offenen
Position befindet, ist der Ventilkörper 20 am weitesten
von dem Ventilsitz 17 entfernt, der an dem Zylinderkopf 16 befestigt
ist, um so der Verbrennungskammer 3 ausgesetzt zu sein.
Wenn sich das Ansaugventil 5 in der geschlossenen Position
befindet, befindet sich der Ventilkörper 20 am nächsten zu
dem Ventilsitz 17. Das Ansaugventil 5 umfasst
auch einen Ventilantrieb, der ein Gehäuse 18 umfasst, das
aus einem nichtmagnetischen Material gebildet ist und an dem Zylinderkopf 16 installiert
ist, eine Welle 19, die axial bewegbar innerhalb des Gehäuses 18 angeordnet ist,
und ein bewegbares Element 22, das an der Welle 19 für eine einheitliche,
axiale Bewegung damit befestigt ist. Die Welle 19 ist direkt
mit dem Ventilschaft 21 in dieser Ausführungsform verbunden. Eine
Ventilöffnungsfeder 23 und
eine Ventilschließfeder 24 sind auf
axial gegenüberliegenden
Seiten des bewegbaren Elements 22 angeordnet. Genauer gesagt
ist die Ventilöffnungsfeder 23 zwischen
einem oberen Boden des Gehäuses 18 und
einer unteren Fläche
des bewegbaren Elements 22 angeordnet. Das bewegbare Element 22 ist
durch die Ventilöffnungsfeder 23 in
eine Öffnungsrichtung
vorgespannt, in der der Ventilkörper 20 nach
unten weg von dem Ventilsitz 17 bewegt wird. Die Ventilschließfeder 24 ist
zwischen einem unteren Boden des Gehäuses 18 und einer
oberen Fläche
des bewegbaren Elements 22 angeordnet. Das bewegbare Element 22 wird
durch eine Ventilschließfeder 24 in
einer Schließrichtung
vorgespannt, in der der Ventilkörper 20 nach
oben nahe zu dem Ventilsitz 17 bewegt wird. Die Ventilöffnungsfeder 23 und
die Ventilschließfeder 24 arbeiten
so zusammen, um das bewegbare Element 22 in einer solchen
Art und Weise vorzuspannen, dass das Ansaugventil 5 in
der mittleren, offenen Position zwischen der geschlossenen Position
und der vollständig
offenen Position gehalten wird, wie dies in 3 dargestellt
ist. Der Ventilöffnungs-Elektromagnet 25 ist
fest innerhalb des Gehäuses 18 so
angeordnet, um von der unteren Fläche des bewegbaren Elements 22 beabstandet
zu sein. Der Ventilöffnungs-Elektromagnet 25 bringt
eine elektromagnetische Anziehung auf das bewegbare Element 22 in der Öffnungsrichtung,
wenn er erregt wird, auf. Der Ventilschließ-Elektromagnet 26 ist fest innerhalb
des Gehäuses 18 angeordnet,
um so von der oberen Fläche
des bewegbaren Elements 22 beabstandet zu sein. Der Ventilschließ-Elektromagnet 26 bringt
eine elektromagnetische Anziehung auf das bewegbare Element 22 in
der Schließrichtung,
wenn er erregt wird, auf. Wenn der Ventilöffnungs-Elektromagnet 25 und der Ventilschließ-Elektromagnet 26 entregt
werden, wird das Ansaugventil 5 in der mittleren, offenen Position
durch die Vorspannkräfte
der Federn 23 und 24 gehalten. Wenn der Ventilöffnungs-Elektromagnet 25 erregt
wird, wird das Ansaugventil 5 von der mittleren, offenen
Position zu der vollständig
offenen Position gegen die Vorspannkraft der Ventilschließfeder 24 durch
die elektromagnetische Anziehung, die auf das bewegbare Element 22 aufgebracht
wird, bewegt. Andererseits wird, wenn der Ventilschließ-Elektromagnet 26 erregt
wird, das Ansaugventil 5 von der mittleren, offenen Position
zu der geschlossenen Position, gegen die Vorspannkraft der Ventilöffnungsfeder 23,
durch die elektromagnetische Anziehung, die auf das bewegbare Element 22 aufgebracht
wird, bewegt.
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Anhand
wiederum von 1 werden das Steuersystem und
das Verfahren zum Ausführen
der ersten und der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Lehre erläutert.
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Wie
in 1 dargestellt ist, umfasst die Steuereinheit 11 eine
ungedrosselte Betriebssteuerung 50, eine gedrosselte Betriebssteuerung 52 und eine
Zündzeitpunktsteuerung 54,
in Kommunikation mit den Steuerungen 50 und 52 für den ungedrosselten
Betrieb und den gedrosselten Betrieb. Die Steuerungen 50 und 52 für den ungedrosselten
Betrieb und den gedrosselten Betrieb befinden sich in Kommunikation
mit dem Ansaugventil 5 und mit dem Drosselventil 9A über den
Drosselaktuator 9B, der in 2A dargestellt
ist. Die Zündzeitpunktsteuerung 54 steht in
Kommunikation mit der Zündkerze 4A über den Zündaktuator 4B,
der in 2A dargestellt ist. Die Steuerung 50 für den ungedrosselten
Betrieb und die Steuerung 52 für den gedrosselten Betrieb
führen
einen ersten Ansaugsteuermodus und einen zweiten Ansaugsteuermodus
jeweils in Abhängigkeit
von den Motor betriebszuständen
durch. Die Zündzeitpunktsteuerung 54 bestimmt
einen ersten und einen zweiten Zündzeitpunkt
IT1 und IT2, die jeweils in dem ersten und dem zweiten Ansaugsteuermodus
verwendet werden.
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Am
Block 56 werden ein normaler Motorbetriebszustand und ein
spezifischer Motorbetriebszustand, in dieser Ausführungsform
eine Leerlaufgeschwindigkeit oder einen Kaltbetriebszustand, basierend
auf den Signalen, die von den Sensoren erzeugt werden, bestimmt.
Der Leerlaufbetriebszustand kann basierend auf einem Beschleunigungseinrichtungs-Positionssignal
APO, das anzeigt, dass sich die Beschleunigungseinrichtung nicht
in der vollständig
geschlossenen Position befindet, entsprechend zu einem EIN-Zustand
des Leerlaufschalters, bestimmt werden. Der kalte Betriebszustand
kann basierend auf einem Kühlmittel-Temperatursignal
Tw, das anzeigt, dass die Kühlmitteltemperatur
nicht höher
als ein vorgegebener Wert ist, bestimmt werden. Der Ausgang EOC1,
der für
den normalen Motorbetriebszustand kennzeichnend ist, und der Ausgang EOC2,
der für
den spezifischen Motorbetriebszustand kennzeichnend ist, werden
am Block 56 erzeugt.
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Die
Steuerung 50 für
den ungedrosselte Betrieb wird in Abhängigkeit von dem Ausgang EOC1 aktiviert,
um den ersten Ansaugsteuermodus durchzuführen. In dem ersten Ansaugsteuermodus
wird eine Ansaugluftmenge durch Variieren des Schließzeitpunkts
IVC des Ansaugventils 5 basierend auf der Soff-Ansaugluftmenge
Qt, Festlegen des Öffnungszeitpunkts
IVO des Ansaugventils 5 auf einen vorbestimmten Öffnungszeitpunkt
PIVO, und Festlegen einer Drosselposition TVO des Drosselventils 9A auf eine
vorbestimmte Drosselposition PTVO gesteuert. Genauer gesagt bestimmt
die Steuerung 50 für
einen ungedrosselten Betrieb einen variablen Schließzeitpunkt
IVC des Ansaugventils 5 vor der unteren Totpunktmitte (BDC)
bei einem Motor-Ansaughub basierend auf der Soll-Ansaugluftmenge Qt, legt den Öffnungszeitpunkt
IVO des Ansaugventils 5 auf den vorbestimmten Öffnungszeitpunkt
PIVO, nämlich
nahe der oberen Totpunktmitte (TDC) bei dem Motor-Ansaughub, fest
und legt die Drosselposition TVO des Drosselventils 9A auf
die vorgegebene Drosselposition PTV fest, nämlich auf eine vollständig offene Drosselposition
oder eine im Wesentlichen vollständig
offene Drosselposition, wo ein leichter, negativer Druck innerhalb
des Ansaugluftrohrs 7 erzeugt wird. Die Soll-Ansaugluftmenge
Qt wird am Block 56 in der Steuereinheit 11 basierend
auf dem Motorgeschwindigkeitssignal Ne, erzeugt von dem Kurbelwinkelsensor 12 und
dem Beschleunigungseinrichtungs- Positionssignal
APO, erzeugt von dem Beschleunigungseinrichtungssensor 13,
bestimmt. Wenn sich die Soll-Ansaugluftmenge Qt erhöht, wird
der Schließzeitpunkt
des Ansaugventils 5 näher
zu BDC gelegt. In dem ersten Ansaugsteuermodus befindet sich der Motor 1 in
einem im Wesentlichen ungedrosselten Betrieb. Eine ungedrosselte
Betriebssteuerung 50 erzeugt einen Modus-Ausgang UOCM,
der für
den ersten Ansaugsteuermodus kennzeichnend ist, und liefert einen
Steuerausgang PTVO zu dem Drosselaktuator 9B, um das Drosselventil 9A zu
der festgelegten Drosselposition zu betätigen, und die Steuerung gibt IVC
und PIVO zu dem Ansaugventil 5 für den Betrieb bei dem variierten
Schließzeitpunkt
und dem festgelegten Öffnungszeitpunkt
in dem ersten Ansaugsteuermodus aus.
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Die
Steuerung 52 für
einen gedrosselten Betrieb wird auf einen Ausgang EOC2 hin aktiviert,
um den zweiten Ansaugsteuermodus durchzuführen. In dem zweiten Ansaugsteuermodus
wird die Ansaugluftmenge durch Variieren der Drosselposition TVO des
Drosselventils 9A basierend auf der Soll-Ansaugluftmenge
Qt, bestimmt am Block 56, und Festlegen der Schließ- und Öffnungszeitpunkte
IVC und IVO des Ansaugventils 5 auf vorbestimmte Schließ- und Öffnungszeitpunkte
PIVC und PIVO gesteuert. Die Steuerung 52 für einen
gedrosselten Betrieb bestimmt eine variable Drosselposition TVO
des Drosselventils 9A basierend auf der Soll-Ansaugluftmenge
Qt, legt den Schließzeitpunkt
IVC des Ansaugventils 5 nahe zu BDC an dem Motor-Ansaughub
als vorbestimmten Schließzeitpunkt
PIVC fest, und legt den Öffnungszeitpunkt
IVO davon nahe zu TDC bei dem Motor-Ansaughub als vorbestimmten Öffnungszeitpunkt
PIVO fest. Die Steuerung 52 für einen gedrosselten Betrieb
erzeugt einen Modus-Ausgang TOCM, der für den zweiten Ansaugsteuermodus
kennzeichnend ist, und liefert den Steuerausgang TVO zu dem Drosselaktuator 9B,
um das Drosselventil 9A bei der variierten Drosselposition
und die Steuerausgänge PIVC
und PIVO zu dem Ansaugventil 5 für den Betrieb bei den festgelegten
Schließ-
und Öffnungszeitpunkten
in den zweiten Ansaugsteuermodus zu betätigen.
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Die
Zündzeitpunktsteuerung 54 wird
in Abhängigkeit
von dem Modus-Ausgang UOCM von der Steuerung 50 für den ungedrosselten
Betrieb aktiviert, um einen ersten Zündzeitpunkt IT1 zu bestimmen.
Die Zündzeitpunktsteuerung 54 wird
auch in Abhängigkeit
von dem Modus-Ausgang TOCM von der Steuerung 52 für den gedrosselten
Betrieb aktiviert, um einen zweiten Zündzeitpunkt IT2, der gegenüber dem
ersten Zündzeitpunkt
IT1 unter schiedlich ist, zu bestimmen. Der erste und der zweite Zündzeitpunkt
IT1 und IT2 werden basierend auf der Motorgeschwindigkeit Ne und
der Soll-Ansaugluftmenge Qt bestimmt, die optimale Zündzeitpunkte sind,
um in dem ersten und dem zweiten Ansaugsteuermodus jeweils verwendet
zu werden. Die Zündzeitpunktsteuerung 54 liefert
Steuerausgänge IT1
und IT2 zum Steuern einer Zündkerze 4A über den
Zündaktuator 4B zu
dem ersten und dem zweiten Zündzeitpunkt
IT1 und IT2, die bestimmt sind.
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Die
Steuereinheit 11 bestimmt auch einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10 und eine Menge an
Kraftstoff, die über
die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 10, in Abhängigkeit
von den Motorbetriebszuständen,
eingespritzt werden soll. Grundsätzlich
wird die Kraftstoffeinspritzmenge so bestimmt, um eine Luft-Kraftstoff-Mischung bei dem
erwünschten
Luft-Kraftstoff-Verhältnis,
basierend auf der Luftansaugmenge Qa, die durch einen Luftströmungsmesser 14 gemessen
ist, zu bilden.
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Es
wird anhand der vorstehenden Beschreibung ersichtlich werden, dass
die Steuereinheit 11 und jeder der Blöcke 50 bis 56,
der darin enthalten ist, typischerweise in einer Software auf einem
Computer ausgeführt
werden würden,
allerdings sind Hardware- und/oder
Firmware-Umsetzungen ebenso vorgesehen.
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Anhand
der 4A wird eine Strömung der Zündzeitpunktsteuerung,
umgesetzt in der ersten Ausführungsform,
nachfolgend erläutert.
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Der
logische Fluss beginnt und geht zu Block 100, wo die Soll-Ansaugluftmenge
Qt entsprechend zu einem erwünschten
Motordrehmoment bestimmt wird, indem eine Durchsichtstabelle durchsucht
wird, die eine Soll-Ansaugluftmenge Qt relativ zu einer Beschleunigungseinrichtungsposition
APO und einer Motorgeschwindigkeit Ne darstellt. Zu diesem Zeitpunkt
kann, wenn sich der Motor 1 in einem Betrieb unter Leerlaufgeschwindigkeit
befindet oder der Leerlaufschalter auf EIN ist, die Soll-Ansaugluftmenge
Qt basierend auf einer Differenz ΔNe
zwischen der Motorgeschwindigkeit Ne und der Soll-Leerlaufgeschwindigkeit
Nidle korrigiert werden. Die Soll-Ansaugluftmenge Qt wird korrigiert,
um sie zu erhöhen, wenn
die Differenz ΔNe
ein negativer Wert ist, während
die Soll-Ansaugluftmenge
Qt so korrigiert wird, um sich zu verringern, wenn die Differenz ΔNe ein positiver
Wert ist. An dem Entscheidungsblock 102 wird eine Abfrage
vorgenommen, ob der Motorbetriebszustand ein spezifischer Betriebszustand
oder ein normaler Betriebszu stand, ein anderer als der spezifische
Betriebszustand, ist. In dieser Ausführungsform ist der spezifische
Betriebszustand ein Leerlaufgeschwindigkeits-Betriebszustand oder
ein kalter Betriebszustand. Wenn am Entscheidungsblock 102 bestimmt
ist, dass sich der Motor 1 unter dem normalen Betriebszustand
befindet, wird entschieden, den ersten Ansaugsteuermodus durchzuführen, und
die Logik geht weiter zu Block 104. Am Block 104 wird
die Drosselposition TVO des Drosselventils 9A auf eine
vorbestimmte Drosselposition PTVO festgelegt, die die vollständig offene
Position oder eine im Wesentlichen vollständig offene Position ist, in
der ein leicht negativer Druck erzeugt wird. Die Logik geht dann
weiter zu Block 106, an dem ein Schließzeitpunkt IVT des Ansaugventils 5 bestimmt wird,
in dem eine Durchsichtstabelle durchsucht wird, die den Schließzeitpunkt
IVC des Ansaugventils 5 relativ zu der Soll-Ansaugluftmenge
Qt darstellt, während
der Öffnungszeitpunkt
TVO des Ansaugventils 5 auf einen vorgegebenen Öffnungszeitpunkt
PIVO festgelegt ist, der sich nahe zu TDC an dem Motor-Ansaughub
befindet. Wenn die Soll-Ansaugluftmenge
Qt größer wird,
wird der Schließzeitpunkt
IVC näher
zu BDC an dem Motor-Ansaughub gelegt. Wenn die Soll-Ansaugluftmenge
Qt kleiner wird, wird der Schließzeitpunkt IVC näher zu TDC
an dem Motor-Ansaughub gelegt. Dabei werden die Charakteristika
der Steuerung mit frühem
Schließzeitpunkt, bei
der das Verschließen
des Ansaugventils vor BDC auftritt, und die Steuerung mit spätem Schließzeitpunkt,
bei der das Schließen
des Ansaugventils auf BDC folgend auftritt, an dem späten IVC-Schließzeitpunkt
und dem frühen
IVC-Schließzeitpunkt
in 6 angegeben. Am Block 108 wird der Modus-Ausgang UOCM,
der anzeigt, dass der erste Ansaugsteuermodus verwendet wird, erzeugt,
und der Steuerausgang PTVO, der für die festgelegte Drosselposition
kennzeichnend ist, zum Betätigen
des Drosselventils 9A an der festgelegten Drosselposition
bereitgestellt, wobei der Steuerausgang IVC, der für den vorbestimmten
Schließzeitpunkt
kennzeichnend ist, und der Steuerausgang PIVO, der für den festgelegten Öffnungszeitpunkt
kennzeichnend ist, zum Betätigen des
Ansaugventils 5 an dem vorbestimmten Schließzeitpunkt
und dem festgelegten Öffnungszeitpunkt bereitgestellt
werden. Die Vorgänge
an den Blöcken 104 bis 108 werden
durch die Steuerung 50 für einen ungedrosselten Betrieb
ausgeführt.
Die Logik geht zu Block 110, an dem der Zündzeitpunkt
IT1, der in dem ersten Ansaugsteuermodus verwendet werden soll, bestimmt
wird, indem er auf den Zündzeitpunkt
A auf der Seite eines vorverlegten Winkels relativ zu dem Zündzeitpunkt,
verwendet bei der Ansaugsteuerung, durchgeführt durch Variieren der Drosselposition TVO
des Drosselventils 9A, eingestellt wird. Die Bestimmung
des vorverlegten Zündzeitpunkts
A wird durchgeführt,
um zu verhindern, dass die Verbrennungsgeschwindigkeit einer Luft-Kraftstoff
Mischung innerhalb des Motorzylinders in dem ersten Ansaugsteuermodus
verringert wird. Die Verringerung in der Verbrennungsgeschwindigkeit
resultiert aus Ereignissen, wie beispielsweise Dämpfung einer Gasströmung innerhalb
des Motorzylinders und Verringerung der Temperatur der Luft-Kraftstoff-Mischung
innerhalb des Motorzylinders, was durch das frühe Schließen des Ansaugventils 5 verursacht
wird, wie dies vorstehend diskutiert ist. Ein vorverlegter Zündzeitpunkt
A wird dadurch bestimmt, dass eine Durchsichtstabelle, dargestellt
in 7A, basierend auf der Motorgeschwindigkeit Ne
und der Soll-Ansaugluftmenge Qt, als Last, durchsucht wird. Wenn
die Soll-Ansaugluftmenge Qt niedriger wird, wird der vorverlegte
Zündzeitpunkt
A nach vorne geschoben. Wenn sich nämlich die Verbrennungsgeschwindigkeit
der Luft-Kraftstoff-Mischung
innerhalb des Motorzylinders verringert, wird ein vorverlegter Zündzeitpunkt
A vorverlegt.
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Wenn
am Entscheidungsblock 102 bestimmt ist, dass sich der Motor 1 unter
dem spezifischen Betriebszustand befindet, wird entschieden, den
zweiten Ansaugsteuermodus durchzuführen, und die Logik geht zu
Block 112. Am Block 112 wird der Schließzeitpunkt
IVC des Ansaugventils 5 auf einen vorbestimmten Schließzeitpunkt
PIVC festgelegt, nämlich nahe
BDC an dem Motor-Ansaughub, und der Öffnungszeitpunkt IVO des Ansaugventils 5 wird
auf den vorbestimmten Öffnungszeitpunkt
PIVO festgelegt, nämlich
nahe zu TDC an dem Motor-Ansaughub. Die Logik geht dann zu Block 114,
an dem die Drosselposition TVO des Drosselventils 9A bestimmt
wird, indem eine Durchsichtstabelle durchsucht wird, die die Drosselposition
TVO relativ zu der Soll-Ansaugluftmenge Qt und der Motorgeschwindigkeit
Ne zeigt. Die Drosselposition TVO wird in Proportion zu dem Verhältnis Qt/Ne
der Soll-Ansaugluftmenge Qt zu der Motorgeschwindigkeit Ne eingesteht.
Am Block 116 wird der Modus-Ausgang TOCM, der anzeigt,
dass der zweite Ansaugsteuermodus verwendet wird, erzeugt. Auch
wird am Block 116 der Steuerausgang TVO, der für die bestimmte
Drosselposition kennzeichnend ist, zum Betätigen des Drosselventils 9A an
der bestimmten Drosselposition bereitgestellt, und Steuerausgänge PIVC
und PIVO, die für
die festgelegten Sehließ-
und Öffnungszeitpunkte
kennzeichnend sind, werden zum Betätigen des Ansaugventils 5 zu
den festgelegten Schließ-
und Öffnungszeitpunkten bereitgestellt.
Die Vorgänge
an den Blöcken 112 bis 116 werden
durch die Steuerung 52 für einen gedrosselten Betrieb
durchgeführt.
Die Logik geht zu Block 118, an dem ein Zündzeitpunkt
IT2, der in dem zweiten Ansaugsteuermodus verwendet werden soll, bestimmt
wird, indem er auf einen Zündzeitpunkt
B auf der Seite eines verzögerten
Winkels relativ zu dem Zündzeitpunkt,
der in der Ansaugsteuerung verwendet wird, die durch Variieren des
Schließzeitpunkts
IVC des Ansaugventils 5 durchgeführt wird, eingestellt wird.
Der Grund, warum die Bestimmung des verzögerten Zündzeitpunkts B vorgenommen wird,
ist derjenige, dass die Verringerung der Verbrennungsgeschwindigkeit
der Luft-Kraftstoff-Mischung
innerhalb des Motorzylinders nicht während der Ansaugsteuerung,
durchgeführt
durch Variieren der Drosselposition TVO des Drosselventils 9A,
auftritt. Ein verzögerter
Zündzeitpunkt
B wird bestimmt, indem eine Durchsichtstabelle, dargestellt in 7B, basierend
auf der Motorgeschwindigkeit Ne und der Soll-Ansaugluftmenge Qt
als Last, durchsucht wird. Genauer gesagt werden Zündzeitpunkte
A und B schließlich
bestimmt, indem verschiedene Korrekturen vorgenommen werden, zum
Beispiel eine Klopf-Korrektur
für ein
Klopf-Ereignis eines Motorzylinders. Die Betriebsweisen an den Blöcken 110 und 118 werden
durch die Zündzeitpunktsteuerung 54 durchgeführt.
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Als
nächstes
wird die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Lehre erläutert,
in der entweder der erste oder der zweite Zündzeitpunkt IT1 und IT2 als
ein Basis-Zündzeitpunkt
verwendet wird und der andere der Zündzeitpunkte IT1 und IT2 bestimmt wird,
indem ein Korrekturbetrag für
den Basis-Zündzeitpunkt
bereitgestellt wird.
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5 stellt
einen Fluss einer Zündzeitpunktsteuerung,
ausgeführt
in der zweiten Ausführungsform,
dar. Die Betriebsweisen, die an den Blöcken 100 bis 108 und 112 bis 116 ausgeführt werden,
sind dieselben wie solche, die in 4 in der
ersten Ausführungsform
dargestellt sind, und deshalb werden detaillierte Erläuterungen
davon weggelassen.
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Am
Block 212 wird ein vorverlegter Zündzeitpunkt A als ein Basis-Zündzeitpunkt
verwendet und ein Korrekturbetrag ITC wird auf Null gesetzt. Die
Logik geht dann weiter zu Block 216, an dem ein Zündzeitpunkt
IT1, der in dem ersten Ansaugsteuermodus verwendet werden soll,
bestimmt wird, indem Null als ein Korrekturbetrag ITC von dem vorverlegten
Zündzeitpunkt
A, als der Basis-Zündzeitpunkt,
subtrahiert wird. Als eine Folge wird ein Zündzeitpunkt IT1 als vorverlegter
Zündzeitpunkt
A erhalten. Der vorverlegte Zündzeit punkt
A wird aus demselben Grund und unter Durchsuchen der Durchsichtstabelle,
wie dies in der ersten Ausführungsform
erläutert
ist, bestimmt.
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Am
Block 214 wird der vorverlegte Zündzeitpunkt A als der Basis-Zündzeitpunkt
verwendet und ein Korrekturbetrag ITC wird auf einen Wert C, angeordnet
auf der Seite des Verzögerungswinkels,
gesetzt. Der Wert C wird bestimmt, indem eine Durchsichtstabelle,
dargestellt in 8, basierend auf der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Soll-Ansaugluftmenge
Qt als Last, durchsucht wird. Wenn eine Soll-Ansaugluftmenge Qt
kleiner wird, oder wenn sich, mit anderen Worten, die Verbrennungsgeschwindigkeit
der Luft-Kraftstoff-Mischung
innerhalb des Motorzylinders verringert, wird der Wert C als Korrekturbetrag
ITC größer. Wenn
der vorverlegte Zündzeitpunkt
A weiter vorverlegt wird, wird der Wert C auf einen größeren Wert
eingestellt werden. Die Logik geht zu Block 216, an dem
der Zündzeitpunkt IT2,
der in dem zweiten Ansaugsteuermodus verwendet werden soll, durch
Subtrahieren eines Werts C als ein Korrekturbetrag ITC von dem vorverlegten Zündzeitpunkt
A als der Basis-Zündzeitpunkt
bestimmt wird. Der Zündzeitpunkt
IT2 wird demzufolge auf die Seite des Verzögerungswinkels eingestellt. Der
Grund des verzögerten
Zündzeitpunkts
IT2 ist derselbe, wie er in Bezug auf den verzögerten Zündzeitpunkt B in der ersten
Ausführungsform
erläutert ist.
Die Vorgänge
an den Blöcken 208, 214 und 216 werden
durch die Zündzeitpunktsteuerung 54 durchgeführt.
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Das
variabel betätigte
Ansaugventil ist nicht auf ein elektromagnetisch betätigtes Ansaugventil 5, verwendet
in der ersten und der zweiten Ausführungsform, beschränkt, und
es kann von einem hydraulisch betätigten Typ sein.