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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Technologie zum Lernen einer Bezugsposition einer Nockenwelle
in einem veränderbaren
Ventilzeitpunkt- Steuerungssystem, in dem sich eine Rotationsphase der
Nockenwelle auf eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine bezieht.
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Bisher ist ein veränderbares
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem für eine Brennkraftmaschine bekannt,
in der eine Rotationsphase einer Nockenwelle im Verhältnis zu
einer Kurbelwelle des Motors verändert
wird, um so den Ventilzeitpunkt eines Einlass- und/oder Auslassventiles des Motors
einstellbar zu verändern
(dies bezieht sich auf die Laid- open Japanese Patent Publikation
Nr. 11-082073)).
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Noch genauer, in dem veränderbaren
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem der JPP -'073 ist ein Kurbelwinkelsensor zum Erzeugen
von N-Impulssignalen pro einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle
vorgesehen, und ein Nockensensor für das Erzeugen der 2N-Impulssignale
pro einer vollständigen Umdrehung
der Einlassventilseiten-Nockenwelle, und auf der Basis eines relativen
Drehwinkels zwischen den Impulssignalen von dem Kurbelwinkelsensor
und den Impulssignalen von dem Nockensensor wird die Rotationsphase
der Nockenwelle im Verhältnis
zu der Nockenwelle erfasst.
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Außerdem wird in dem veränderbaren
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem der JPP-'073 die relative Rotationsphase erfasst,
wenn die Nockenwelle bei der am meisten verzögerten Position ist, die eine Bezugsposition
ist, wird als ein gelernter Wert für die am meisten verzögerte Position
der Nockenwelle gespeichert, um die Rotationsphase der Nockenwelle im
Verhältnis
zu der Kurbelwelle mit diesem gelernten Wert als ein Bezug zu erfassen.
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Die JP-A-11-06 2640 beschreibt eine
Vorrichtung zum veränderbaren
Betätigen
eines Ventils einer Brennkraftmaschine auf der Grundlage einer Nockenwellen-Rotationsphase.
Eine Lerneinrichtung wird für
das Lernen einer neutralen Position eines Steuerventiles verwendet.
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Eine veränderbare Nockenzeitpunktsteuerung
für eine
Brennkraftmaschine ist aus der US-A-6 101 993 bekannt. Für eine Messung
einer relativen Nockenwellenposition in Bezug auf die Kurbelwelle ist
ein Zahnrad, das eine Mehrzahl von Zähnen hat, vorgese hen. Das Zahnrad
dreht mit einer Geschwindigkeit, die im Wesentlichen zu der der
Nockenwelle gleich ist. Die Zähne
des Zahnrades sind gleich beabstandet und werden zum Messen des
Nockenzeitpunktes zum Verwenden eines Nockenzeitpunktsensors verwendet.
Die Signale, die von dem Rotationswinkel zwischen der Mehrzahl der
Zähne stammen, ergeben
eine Messung des relativen Nockenzeitpunktes. Das gemessene Signal
wird durch Mittelwertbildung des aktuellen Nockenzeitpunktes mit
den letzten drei Nockenzeitpunktmessungen gefiltert, um die Herstellungsungenauigkeiten
in der Zahnanordnung zu entfernen.
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Der vorerwähnte Nockensensor erzeugt 2N-Impulssignale
für jede
vollständige
Umdrehung der Nockenwelle durch das Erfassen von 2N-Erfassungsgegenständen, die
gleichwinklig in der Drehrichtung der Nockenwelle angeordnet sind.
Jedoch können
abhängend
von den Bearbeitungsfehlern Unregelmäßigkeiten in den Winkelräumen zwischen den
jeweils benachbarten Erfassungsgegenständen auftreten.
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Falls irgendwelche Unregelmäßigkeiten
in den Winkelräumen
auftreten, selbst wenn eine tatsächliche
Rotationsphase der Nockenwelle in Bezug zu der Kurbelwelle dieselbe
ist, werden die Erfassungsergebnisse der Rotationsphase infolge
der Erfassungsgegenstände,
die verwendet werden, voneinander unterschiedlich. Demzufolge tritt
ein derartiges Problem auf, dass die Genauigkeit beim Lernen der
Bezugsposition der Nockenwelle unvermeidbar vermindert wird.
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Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
eine Bezugsposition-Lernvorrichtung
und ein Verfahren eines veränderbaren
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystems zu schaffen, das in der Lage ist
die Lerngenauigkeit einer Bezugsposition für die veränderbare Ventilzeitpunktsteuerung
(eine VTC-Bezugsposition) zu verbessern, und auch um eine angemessene
Zuständigkeit
in einer Rückkopplungssteuerung
des Ventilzeitpunktes sicher zu stellen.
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Dies wird durch eine Bezugsposition-Lernvorrichtung,
wie in dem Anspruch 1 fortgesetzt, und durch ein Bezugsposition-Lernverfahren,
wie in dem Anspruch 10 fortgesetzt, erreicht.
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Um das oben genannte Ziel mit der
vorliegenden Erfindung zu erreichen, ist in einem Aufbau ein Kurbelwinkelsensor
vorgesehen, der ein Rotations-Erfassungssignal der Kurbelwelle erzeugt,
und ein Nockensensor, der eine Mehrzahl von Erfassungsgegenständen erfasst,
vorgesehen für
die Nockenwelle, um in der Drehrichtung der Nockenwelle angeordnet
zu sein, um ein Rotations-Erfassungssignal für jede der Mehrzahl der Erfassungsgegenstände zu erzeugen,
und die Rotationsphase der Nockenwelle in Bezug zu der Kurbelwelle
auf der Grundlage des Rotations-Erfassungssignals des Kur belwinkelsensors
und des Nockensensors wird erfasst, um ein veränderbares Ventilzeitpunktsystem
auf der Grundlage der erfasten Rotationsphase rückgekoppelt zu steuern,
wobei
eine Rotationsphase der Nockenwelle, die einer Bezugsposition der
Nockenwelle entspricht, während
des Stoppeps der Rückkopplungssteuerung
gelernt wird und eine Rotationsphase mit dem gelernten Wert als
ein Bezug gelernt wird, und
wenn die Bezugsposition gelernt
wird, wird ein Erfassungsergebnis der Rotationsphase effektiver
geglättet,
als ein Erfassungsergebnis der Rotationsphase während der Rückkopplungssteuerung, um die
Rotationsphase, die der Bezugsposition auf der Grundlage des geglätteten Erfassungswertes
der Rotationsphase zu lernen.
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Die oben genannten und weitere Ziele,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben in
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen deutlich.
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1A ist
eine Querschnittsdarstellung, die ein Beispiel eines allgemeinen
Aufbaus eines veränderbaren
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystems mit einer Steuereinheit zum Steuern
des Ventilzeitpunktes einer Brennkraftmaschine darstellt.
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1A ist
eine Seitenansicht, genommen entlang der Linie 1B-1B der 1A;
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2 ist
eine schematische Diagrammdarstellung, die die Funktion darstellt,
die durch das veränderbare
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem der 1A und 1B gezeigt wird;
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3 ist
eine vergrößerte perspektivische Ansicht
eines Stoppbauteils, untergebracht in dem veränderbaren Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem der 1A und 1B, das den Aufbau des Stoppbauteils,
aufgenommen in dem vorerwähnten
Steuerungssystem, darstellt;
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4 ist
ein Zeitdiagramm, das die Signale darstellt, die durch einen Kurbelwinkelsensor
und einen Nockensensor des veränderbaren
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystems der 1A und 1B ausgegeben werden;
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5 ist
ein Ablaufdiagramm, das einen Hauptablauf eines Steuerverfahrens
für die
Steuerung des Bezugsposition-Lernens der Nockenwelle;
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6 ist
ein Ablaufdiagramm, das das Steuerverfahren für die Steuerung eines elektrischen Stromes
darstellt, der zu einer Magnetbremse zugeführt wird, die ein wichtiges
Bauteil der veränderbaren
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystems der 1A und 1B ist;
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel der Bezugsposition-Lernverfahrens
entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 ist
ein Zeitdiagramm, das ein Erfassungsverfahren verschiedener Nockenpositionen darstellt;
und
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9 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel der Bezugsposition-Lernverfahrens
entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Zuerst wird auf die 1A, 1B und 2 Bezug genommen, die ein
veränderbares
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem darstellen, das eine Magnetbremse
verwendet, und die durch verschiedene Bauteile des Systems gezeigten
Funktionen, wobei das veränderbare
Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem eine Nockenwelle 1 hat,
die betrieblich mit einer Brennkraftmaschine verbunden und gelagert
ist, um in der Lage zu sein, sich in Bezug auf einen Zylinderkopf
(nicht gezeigt) des Motors zu drehen.
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Die Nockenwelle 1 hat an
ihrem äußersten Ende 1a einen
Flanschabschnitt, mit dem ein rohrförmiges Bewegungsübertragungsteil 2 nichtdrehbar und
koaxial mittels der Verbindungsstifte 3 verbunden ist.
Die Nockenwelle 1 und das Bewegungsübertragungsteil 2 sind
außerdem
mittig und axial zusammen durch eine Gewindeschraube verbunden.
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Ein Kettenrad 5 ist rund
um einen Abschnitt des Bewegungsübertragungsteils 2 drehbar
gelagert, so dass das Kettenradteil 5 im Verhältnis zu
der Nockenwelle 1 gedreht werden kann. Das Kettenradteil 5 wird
nämlich
drehbar angetrieben, wenn eine Drehbewegung einer Kurbelwelle (in
den 1A, 1B und 2 nicht
gezeigt) des Motors durch ein geeignetes Übertragungsbauteil, z. B. eine
Taktgeberkette, übertragen
wird. Die Drehbewegung des Kettenradteils 5 wird außerdem auf
das Bewegungsübertragungsteil 2 mittels
einer Übertragungsvorrichtung,
wie nachstehend beschrieben wird, übertragen werden.
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Eine rohrförmige Trommel 6, die
einen Flansch 6a hat, ist koaxial rund um die Nockenwelle 1 angeordnet,
und eine Schraubenfeder 7 ist zwischen die Trommel 6 und
das vorerwähnte
Kettenradteil 5 in solch einer Weise eingesetzt, dass die Schraubenfeder 7 elastisch
und drehend die Trommel 6 in eine Richtung drängt, um
die Rotationsphase der Trommel 6 im Verhältnis zu
dem Kettenradteil 5 vorzurücken. Ein Ende (das rechte
Ende in der 1A) der
Schraubenfeder 7 ist nämlich
mit einem Gehäuseteil 8 fest
im Eingriff, das per se mit dem Kettenradteil 5 befestigt
ist, und das andere Ende der Schraubenfeder 7 ist an dem
Flanschabschnitt 6a der Trommel 6 befestigt. Somit
wirkt die durch die Schraubenfeder 7 gezeigte Federkraft,
um die Trommel 6 fortwährend
in die vorerwähnte
Richtung zu drängen.
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Die Trommel 6 und das Gehäuseteil 8 sind mit
axial gegenüberliegenden
Enden versehen, die einander gegenüberliegen, und die gegenüberliegenden
Enden sind je weils mit Stoppern 6b und 8a versehen.
Der ausführliche
Aufbau des Stoppers 8a des Gehäuseteiles 8 ist bestens
in der 3 gezeigt.
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Ein rohrförmiges Kolbenteil 9 ist
darin mit Innenzahnradzähnen 9a gebildet,
die vorgesehen sind, um mit den Außenzahnradzähnen 2a, gebildet
in einem Außenumfang
des vorerwähnten
Bewegungsübertragungsteiles 2,
im eingriff zu sein. In diesem Zustand sind die Zahnradzähne 2a und 9a vorzugsweise
als Schrägzahnradzähne, die
miteinander schräg in
Eingriff sind, gebildet.
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Das Kolbenteil 9 hat auch
drei Gewindeschraubengewinde 9b, gebildet in einem Außenumfang
eines Endes desselben (das linke Ende des Kolbenteiles 9 in
den 1A und 2). Die drei Gewindeschraubengewinde 9b des
Kolbenteiles 9 sind vorgesehen, um mit den drei Gewindeschraubenbohrungen 6c,
gebildet in einem Abschnitt des Innenumfanges der rohrförmigen Trommel 6,
im Eingriff zu sein.
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Das Kolbenteil 9 hat auch
Zahnradzähne 9c, die
in einem Endabschnitt der rechten Seite des Außenumfanges desselben gebildet
sind. Die Zahnradzähne 9c des
Kolbenteiles 9 sind als ein Schrägzahnrad gebildet, das mit
Schrägzahnradzähnen 8b,
gebildet in einem Abschnitt eines Innenumfanges des Gehäuseteiles 8,
schräg
im Eingriff sind.
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Ein Lagerteil 10 ist zwischen
dem Außenumfang
des Bewegungsübertragungsteiles 10 und
dem Innenumfang der Trommel 6 eingesetzt, um diese Teile 6 und 10 während der
relativen Drehung dazwischen drehbar zu lagern. Eine Außenendfläche der Tommel 6 ist
mit einem Sprengring 11 in der Form eines ringförmigen Teiles,
eingesetzt in einen Abschnitt der Trommel 6 und mit einem
Mutternteil 12, im Gewindeeingriff mit einem Außenumfang
eines Endabschnittes des Bewegungsübertragungsteiles, im Eingriff,
so dass eine axiale Bewegung des Lagerteiles 10 begrenzt
wird. Eine Magnetbremse 13 ist an einer Position angeordnet,
die außerhalb
eines äußersten
Endes der Trommel 6 platziert ist und die durch einen Körper (nicht
gezeigt) des Motors fest gelagert wird. Die Magnetbremse 13 ist
mit einem Kupplungsteil 13b versehen, das eine Endfläche hat, die
der Endfläche
der Trommel 6 gegenüberliegt,
und das Kupplungsteil 13b enthält ein Reibungsteil 13a, das
mit der Endfläche
derselben verbunden ist. Wenn die Magnetbremse 13 durch
die Einspeisung von elektrischem Strom elektrisch erregt wird, wird das
Kupplungsteil 13b axial in die Richtung der Endfläche 6a der
Trommel 6 erstreckt, so dass das Reibungsteil 13a mit
der Endfläche
des Flansches 6a im Reibungseingriff ist. Somit wird eine
Bremskraft per Reibung auf die Trommel 6 durch die Magnetbremse 13 angewandt.
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Jetzt wird eine Beschreibung des
grundlegenden Betriebs des nachstehenden veränderbaren Ventilzeitpunkt-Steuerungssystems
vorgenommen.
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Wenn die Magnetbremse 13 nicht
mit einem elektrischen Erregerstrom versorgt wird, ist die Magnetbremse 13 nicht
erregt, und demzufolge wird auf die Trommel 6 keine Bremskraft
angewandt. Demzufolge wird infolge der Federkraft der Schraubenfeder 7 die
Trommel 6 in die Richtung zu einer Position gedrängt, in
der der Stopper 6b der Trommel 6 mit dem Stopper 8a des
Gehäuseteiles 8 im
Eingriff ist. Die Trommel 6 wird nämlich an einer Position drehend gehalten,
wo sie gegen eine Bewegung durch den Eingriff der zwei Stoppen 6b und 8a begrenzt
wird. Somit wird die Nockenwelle 1 auf einer bestimmten Position
gehalten, die die am meisten verzögerte Position im Verhältnis zu
der Kurbelwelle des Motors ist.
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Wenn die Nockenwelle 1 aus
der vorerwähnten
am meisten verzögerte
Position um einen Betrag eines gewünschten oder Zielwinkels, der
einem gewünschten
Ventilzeitpunkt entspricht, vorverschoben werden soll, wird ein
elektrischer Erregerstrom zu der Magnetbremse 13 zugeführt, so
dass eine Reibungsbremskraft auf den Flansch 6a der Trommel 6 durch das
Kupplungsteil 13b angewandt wird. Dann wird die Trommel 6 drehend
gegen das Kettenradteil 5, das zusammen mit der Kurbelwelle
des Motors synchron gedreht wird, verzögert. Demzufolge wird das Kolbenteil 9 von
links nach rechts in den 1A und 2 infolge des Eingriffs der
Schraubengewinde 9b und 6c axial bewegt.
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Mittlerweile ist das Kolbenteil 9 mit
sowohl dem Gehäuseteil 8,
als auch dem Bewegungsübertragungsteil 2 mittels
der vorerwähnten
Eingriffe der beiden Paare des Schrägzahnräder 9a, 2a und 9c, 8b,
die gebildet sind, um gegenseitig entgegengesetzte schrägverzahnte
Winkel zu haben, im Eingriff. Wenn somit das Kolbenteil 9 in
die vorerwähnte
axiale Richtung bewegt wird, d. h. in eine Richtung von links nach
rechts in den 1A und 2, wird das Bewegungsübertragungsteil 2 gegen
das Gehäuseteil 8 entlang
der Schrägzahnradzähne der
vorerwähnten zwei
Schrägzahnradeingriffe
winkelförmig
bewegt, so dass die drehende Vorwärtsbewegung des Bewegungsübertragungsteiles 2 im
Verhältnis
zu dem Gehäuseteil 8 auftritt.
Demzufolge wird die Nockenwelle 1 im Verhältnis zu
der Kurbelwelle des Motors, die sich mit dem Kettenradteil 5 synchron
dreht, gedreht.
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In diesem Zustand sind in den vorerwähnten zwei
Schrägzahnrad-Eingriffspaaren,
die durch die zwei Paare der äußeren und
der inneren Schrägzahnradzähne 9a, 2a und 9c, 8b gebildet
sind, obwohl einer der zwei Schrägzahnradeingriffe
mit einem Eingriff eines geraden Passfederteiles ersetzt werden
kann, die beschriebenen zwei Eingriffe der zwei Paare der äußeren und
inneren Schrägzahnradzähne, die
gebildet sind, um gegenseitig entgegengesetzte schrägverzahnte
Winkel zu haben, wirksam, um eine größere drehende Vorrückbewegung der
Nockenwelle 1 in Abhängigkeit
eines Einheitsbetrages einer axialen Bewegung des Kolbenteiles 9 zu erlangen.
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Wenn die Einspeisung des elektrischen
Erregerstromes auf die Magnetbremse 13 erhöht wird, um
die durch das Kupplungsteil 13b der Magnetbremse 13 auf
die Trommel 6 gegen die Federkraft der Schraubenfeder 7 angelegte
Reibungskraft zu erhöhen,
wird die Rotationsphase der Nockenwelle 1 in eine drehende
Vorwärtsrichtung
verändert.
Wenn nämlich
die Reibungskraft, die durch die Magnetbremse 13 auf die
Trommel 6 angewandt wird, einstellbar verändert wird,
kann der Betrag der Drehbewegung der Trommel 6 im Verhältnis zu
dem Kettenradteil 5 in eine verzögerte Richtung verändert werden.
Somit kann die Rotationsphase der Nockenwelle 1 gegen das
Kettenradteil 5, d. h., die Motorkurbelwelle einstellbar
verändert
werden. Es wird aus der vorhergehenden Beschreibung verstanden werden, dass
die Reibungsbremskraft der Magnetbremse 13 durch geeignetes
Verändern
der Einspeisung des elektrischen Erregerstromes zu der Magnetbremse 13 einstellbar
verändert
werden kann, und dass die Rotationsphase der Nockenwelle 1,
d. h., ein Betrag der Vorrückbewegung
der Nockenwelle 1, ihrerseits in Abhängigkeit zu der vorerwähnten Veränderung
in der Einspeisung des elektrischen Erregerstromes auf die Magnetbremse 13 kontinuierlich
verändert
werden kann.
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Die einstellbare Steuerung der Einspeisung von
elektrischem Erregerstrom auf die Magnetbremse 13 kann
durch das herkömmliche
Einsatzsteuerverfahren, das den EIN oder AUS-Betrieb in der Einspeisung
des elektrischen Erregerstromes steuert, erreicht werden.
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Wie bestens in der 1B gezeigt, ist die Nockenwelle 1,
oder alternativ ein geeignetes Drehteil, das fest mit der Nockenwelle 1 verbunden
ist, mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 1b versehen,
die gleichwinklig darauf gebildet sind, um durch eine Sensoreinrichtung,
die später
beschrieben wird, erfasst zu werden. Die Anzahl der rund um die
Nockenwelle 1 gebildeten Vorsprünge 1b zum Erfassen
wird so ausgewählt,
um der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine zu entsprechen.
Wenn z. B. der Motor aus einem V-6-Motor besteht, der sechs Zylinder
hat, sind die zwei Nockenwellen 1 in einer derartigen Weise
angeordnet, dass jede Nockenwelle 1 für jede der linken und rechten
Motorreihe vorgesehen ist. Demzufolge ist jede der zwei Nockenwellen 1 mit drei
Vorsprüngen 1b versehen,
die jeweils gleichwinklig bei jeweils 120° Abstand angeordnet sind. Die Vorsprünge 1b jeder
Nockenwelle 1 werden durch einen Nockensensor 21 erfasst,
der ein elektrisches Impulssignal während der Erfassung jedes Vorsprunges 1b während der
Drehung der Nockenwelle 1 erzeugt.
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Das veränderbare Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem
ist mit einer Steuereinheit 22, die darin einen elektronischen
Mikrorechner enthält,
versehen. Die Steuereinheit 22 ist mit der vorerwähnten Magnetbremse 13 elektrisch
verbunden, um die Einspeisung des elektrischen Erregerstromes auf
die Magnetbremse 13 zu steuern. Als ein Ergebnis kann die Steuereinheit 22 den
Ventilzeitpunkt der Einlass- und/oder der Auslassventile (in den 1A und 2 nicht gezeigt) des Motors steuern.
Die Steuereinheit 22 ist auch mit dem vorerwähnten Nockensensor 21 jeder
Nockenwelle 1 elektrisch verbunden, wie in der 1A gezeigt, um die Impulssignale
von dem Nockensensor 21 zu empfangen.
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Die Steuereinheit 22 ist
außerdem
mit einem Luftströmungsmesser 22 elektrisch
verbunden, der die Menge der in den Motor eindringenden Luft erfasst,
einem Kurbelwinkelsensor 24, der den Rotationswinkel des
Motors erfasst, und einem Temperatursensor 25, der die
Temperatur des Kühlwassers des
Motors erfasst, um die erfassten Signale von diesen Sensoren aufzunehmen.
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Die Steuereinheit 22, die
die erfassten Signale aus den jeweiligen Sensoren 21, 23, 24 und 25 aufnimmt,
erfasst die Betriebsbedingungen des Motors, die die Motordrehzahl,
die Motorbelastung und die Kühlwassertemperatur
auf der Grundlage der erfassten Signale enthalten. Dann führt die
Steuereinheit 22, auf der Grundlage der erfassten Betriebsbedingungen
des Motors, die Einstellung eines gewünschten Ventilzeitpunktes der
Einlass- und/oder der Auslassventile des Motors aus.
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Noch genauer, auf der Grundlage der
Signale von dem Kurbelwinkelsensor 24 und jedem Nockensensor 21 erfasst
die Steuereinheit 22 die Rotationsphase der Nockenwelle 1,
d. h., den Betrag des Vorrückens
der Nockenwelle 1 im Verhältnis zu der Kurbelwelle des
Motors. Dann steuert die Steuereinheit 22 die Einspeisung
des elektrischen Erregerstromes auf die Magnetbremse 13 in
einer rückgekoppelten
Steuerweise, so dass die vorerwähnte
Rotationsphase der Nockenwelle 1 mit der gewünschten
Rotationsphase, die dem vorerwähnten
gewünschten Ventilzeitpunkt
entspricht, übereinstimmt.
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Wie bestens in der 4 gezeigt, erzeugt der Kurbelsensor 24 ein
elektrisches Impulssignal und gibt es aller 10 Grad des Kurbelwinkels
aus, d. h., einen Einheitskurbelwinkel während der Drehung der Kurbelwelle.
Jedoch ist der Sensor 24 vorbereitend so gebildet, dass
er bei jeder vollständigen
Drehung der Kurbelwelle kein Impulssignal an drei Positionen erzeugt,
die 120 Grad voneinander rund um die Kurbelwelle beabstandet sind.
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Außerdem zeigt die 4 beide der Ausgangssignale
von den zwei Nockensensoren 21, die an den linken und rechten
Reihen des V-6-Motors vorgesehen sind. Das durch LH bezeichnete
Ausgangssignal bezeichnet nämlich
jene durch den Nockensensor 21 an der linken Reihe ausgegebenen Impulssignale,
und die durch RH bezeichne ten Signale bezeichnen jene durch den
Nockensensor 21 auf der rechten Reihe ausgegeben Ausgangssignale.
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Die Steuereinheit 22 arbeitet,
um fortwährend
den Takt der Erzeugung der Impulssignale von dem Kurbelwinkelsensor 24 zu
messen, und auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen dem neuesten
Wert des Taktes der Erzeugung des Impulssignales und der Wert der
vorhergehenden Zeit erfasst die Steuereinheit 22 die vorerwähnten drei
Positionen, d. h., die Signallückenpositionen,
wo der Sensor 24 keine Impulssignale erzeugt. Dann, auf
der Grundlage der Erfassung der drei Signallückenpositionen, erfasst die
Steuereinheit 22 jede Impulserzeugungsposition, die unmittelbar
nach jeder der drei Signallückenpositionen
als eine Bezugsposition des Kurbelwinkels von jedem einzelnen Motorzylinder
(sechs Zylinder in dem gezeigten Beispiel) auftritt.
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Die Steuereinheit 22 arbeitet
außerdem,
um einen Winkel zwischen der erfassten Bezugskurbelwinkelposition
und der Position jedes durch den Nockensensor 21 erzeugten
Impulssignales zu messen, und nimmt den gemessenen Winkel als eine
Winkelwert wahr, der die Rotationsphase (den Vorrückwinkel)
der Nockenwelle 1 im Verhältnis zu der Motorkurbelwelle
anzeigt.
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in diesem Zustand wird ein Winkelwert,
den die Steuereinheit 22 misst, wenn die Nockenwelle 1 auf
ihrer am meisten zurückgezogenen
Position infolge des Fehlens des Erregerstromes der Magnetbremse 13 verbleibt,
d. h., während
des Motorstartens, durch die Steuereinheit 22 per se als
spezielle Daten der Rotationsphase der Nockenwelle 1 bei
ihrer Bezugsposition gelernt. Dann wird auf der Grundlage des gelernten
speziellen Winkelwertes auf der Bezugsposition der Nockenwelle 1,
die Erfassung der verschiedenen Rotationsphasen der Nockenwelle 1 (der
verschiedenen Winkelwerte des Vorrückens) durch die tatsächlichen
Messungen ausgeführt,
um die tatsächlichen
Rotationsphasendaten zu den tatsächlichen
Messzeiten zu erhalten, und ein Steuern der Einspeisung eines elektrischen
Erregerstromes auf die Magnetbremse 13 wird in einer rückgekoppelten
Steuerweise ausgeführt,
so dass die erhaltene Rotationsphase mit den Ziel-Rotationsphasendaten
mit den jeweiligen gewünschten
Ventilzeitpunkten übereinstimmt.
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In diesem zustand werden die vorerwähnten Daten
der Rotationsphase einem Glättungsverfahren unterworfen,
bevor sie zum Lernen der Bezugsposition der Nockenwelle 1 und
zum Ausführen
der Rückkopplungssteuerung
der gewünschten
Ventilzeitpunkte verwendet werden.
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Nachstehend wird nun die Beschreibung
des Datenglättungsverfahrens
und des Lernverfahrens der Bezugsposition der Nockenwelle 1,
implementiert durch den Mikrorechner der Steuereinheit 22,
vorgenommen.
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Bezugnehmend auf die 5, die das Steuerverfahren für das Lernen
der Nockenwellen-Bezugsposition darstellt, wird es in dem Schritt 1 erfasst,
ob sich der Motor dreht, oder nicht. Wenn es erfasst wird, dass
sich der Motor dreht (JA), wird das Verfahren zu dem Schritt 2 fortgeführt, in
dem es erfasst wird, ob die Einspeisung des elektrischen Erregerstromes
zu der Magnetbremse 13 gestoppt ist, oder nicht.
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Wenn es in dem Schritt 2 erfasst
wird, dass die vorerwähnte
Einspeisung des elektrischen Erregerstromes zu der Magnetbremse 13 gestoppt
ist (JA), und dass die Nockenwelle 1 auf der am meisten zurückgezogenen
Position gehalten wird, versteht die Steuereinheit 22,
dass eine Bedingung für
das Lernen der Bezugsposition der Nockenwelle 1 (der VTC-Bezugsposition)
gegeben ist, und das Steuerverfahren wird zu dem Schritt S3 weitergeführt, um das
Lernen der Bezugsposition zu implementieren.
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Beim Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition
in dem Schritt S3 wird das Speichern eines gelernten Wertes BASVT
der Bezugsposition durch Speichern eines Wertes VTCNOW des Vorrückbetrages
der Nockenwelle 1 ausgeführt, der durch das gewichtete
Mittelwertverfahren geglättet
wird, während ein
später
beschriebener Wichtungsfaktor für
das Lernen verwendet wird.
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Wenn das Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition
fertiggestellt ist, wird das Verfahren zu dem Schritt 4 weitergeführt, wo
das Festlegen eines Zeichens für
die Fertigstellung des Lernens implementiert wird.
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Andererseits wird in dem Schritt
S1, wenn es erfasst wird, dass der Motor nicht gedreht wird, das Verfahren
direkt zu dem Schritt 5 weitergeführt, um ein Löschen des
vorerwähnten
Zeichens für
die Fertigstellung des Lernens auszuführen.
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Auch wenn es in dem Schritt 2 erfasst
wird, dass die Einspeisung des elektrischen Erregerstromes zu der
Magnetbremse 13 nicht ausgeführt wird, wird das Verfahren
zu dem Schritt 4 weitergeführt, um den neuesten gelernten
Wert BASVTC aufrecht zu erhalten.
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6 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern der Einspeisung
des elektrischen Erregerstromes zu der Magnetbremse 13 steuert,
wenn die Rückkopplungssteuerung
des Ventilzeitpunktes des Motors ausgeführt wird.
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In dem Ablaufdiagramm der 6 wird es in dem Schritt 11 erfasst,
ob das vorerwähnte
Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition auf der Grundlage des Zeichens
für die
Fertigstellung des VTC-Bezugsposition-Lernens fertiggestellt worden
ist, oder nicht.
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Wenn es erfasst wird, dass das Lernen
der VTC-Bezugsposition noch nicht abgeschlossen worden ist, geht
das Verfahren weiter zu dem Schritt 12, um die Einspeisung
des elektrischen Erregerstromes zu der Magnetbremse 13 zu
stoppen. Somit wird die Nockenwelle 1 unabhängig vom
Betrieb des Motors auf der am meisten verzögerten Position derselben beibehalten.
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Wenn es andererseits erfasst wird,
das das Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition abgeschlossen worden
ist, wird der Vorgang zu dem schritt 13 weitergeführt, um
eine gewünschte
Rotationsphase der Nockenwelle 1 zu berechnen.
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Während
der Berechnung wird ein Basisbetrag der gewünschten Rotationsphase anfänglich auf der
Grundlage der Drehzahl des Motors und der Motorbelastung erhalten,
und danach wird der erhaltene Basisbetrag durch das Einbeziehen
der weiteren Betriebsbedingung, z. B. der Kühlwassertemperatur, korrigiert.
Dann wird der korrigierte Betrag als Enddaten der gewünschten
Rotationsphase der Nockenwelle 1 festgelegt. Das Festlegen
der Enddaten wird als „Berechnung
eines gewünschten
Transformierungswinkels" in
dem Ablaufdiagramm der 6 bezeichnet.
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In dem Schritt 14 wird ein
Differenzial einer tatsächlich
erfassten Rotationsphase (d. h., der Betrag des Vorrückens der
Nockenwelle 1 gegen die VTC-Bezugsposition derselben) aus
der vorher gewünschten
Rotationsphase berechnet. In diesem Zustand wird, wie später beschrieben
wird, der Nockenwellen-Vorrückbetrag
VTCNOW, der durch das gewichtete Mittelwertverfahren, das einen
Wichtungsfaktor für
die Rückkopplungssteuerung
verwendet, geglättet
wird, als die tatsächlich
erfasste Rotationsphase verwendet.
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In dem Schritt 15 wird ein
Steuerwert für
die Einspeisung des elektrischen Erregerstromes zu der Magnetbremse 13 berechnet.
Durch das Verwenden des PI-Steuerverfahrens wird nämlich eine
Rückkopplungssteuerung
des Steuerwertes (dem Arbeitssignal) für die Einspeisung des elektrischen
Erregerstromes auf der Grundlage des vorerwähnten Differenziales ausgeführt. Dann
wird in dem Schritt 16 der berechnete Steuerwert für die Einspeisung
des elektrischen Erregerstromes zu der Magnetbremse 13 ausgegeben. 7 ist ein Ablaufdiagramm,
das ein Verfahren zum nacheinander Erfassen der Nockenwellen-Vorrückbeträge VTCNOWP
darstellt, während
diese Beträge
der Glättungsbearbeitung
auf der Grundlage von dem vorerwähnten
Kurbelwinkelsensor 24 und dem Nockensensor 21 zugeführten Signalen
unterworfen werden. Das Ablaufdiagramm der 7 stellt nämlich das erste Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung dar.
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In dem Schritt 21 des Ablaufdiagramms
der 7 wird es erfasst,
ob sich der Motor dreht, oder nicht, und wenn sich der Motor dreht
(JA) geht das Verfahren weiter nach vorn zu dem Schritt 22.
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In dem Schritt 22 wird eine
Kurbelwinkelveränderung
VTCPOS von der Zeit, wenn die Erfassung der Bezugskurbelwinkelposition
von jedem Zylinder auf der Grundlage der vorerwähnten Signale des Kurbelwinkelsensors 24 vorgenommen
wird, bis zu der Zeit, wenn die Signale des Nockensensors 21 ausgegeben
werden, auf der Grundlage der Anzahl der ausgegebenen Signale durch
den Kurbelwinkelsensors 24 gemessen.
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In dem Schritt 23 wird die
Berechnung des Nockenwellen-Vorrückbetrages
entsprechend der nachstehenden Gleichung implementiert. VTCNOWP = der am meisten verzögerte Winkel – VTCPOS – der gelernte
Wert der Bezugsposition
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In diesem Zustand ist der am meisten
verzögerte
Winkel ein Winkelwert, der dem vorerwähnten Kurbelwinkel VTCPOS entspricht,
wenn die Nockenwelle 1 auf der am meisten verzögerte Position
verbleibt (die Bezugsposition der Nockenwelle). Der am meisten verzögerte Winkel
ist vorbereitend als ein feststehender Wert gespeichert, und wird
in Übereinstimmung
mit den tatsächlichen
Bezugspositionen durch die Berechnung eines Wertes von (dem am meisten
verzögerten
Winkel – die
gelernten Werte der Bezugsposition) angemessen korrigiert.
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Wie oben beschrieben, zeigt der Wert
von (dem am meisten verzögerten
Winkel – den
gelernten Werten der Bezugsposition) einen Winkel zwischen der Bezugskurbelposition
bei der tatsächlichen
Nockenwellen-Bezugsposition (die am meisten verzögerte Position der Nockenwelle)
zu der Position, in der ein Signal durch den Sensor 21 ausgegeben
oder geliefert wird, und folglich der Wert von (dem am meisten verzögerten Winkel – den gelernten
Werten der Bezugsposition) an der am meisten verzögerten Position
der Nockenwelle zu VTCPOS gleich. Die VTCPOS wird in Abhängigkeit
zu dem Vorrücken
der Nockenwellenposition kleiner. Demzufolge zeigt ein Wert, erhalten
durch Subtrahieren der VTCPOS von dem Wert von (dem am meisten verzögerten Winkel – den gelernten
Werten der Bezugsposition) den Betrag des Vorrückens für die tatsächliche Nockenwellen-Bezugsposition
(bezieht sich auf 8).
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Wenn außerdem das Lernen der Bezugsposition
während
des augenblicklichen Betriebs des Motors noch nicht fertiggestellt
worden ist, wird der Anfangswert des gelernten Bezugspositionswertes auf
jeweils Null (0), oder einen Wert, der durch Speichern des gelernten
Bezugspositionswertes während des
Motorbetriebs bei einer vorherigen Zeit erhalten wird, festgelegt.
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In dem Schritt 24 werden
die der Reihe nach erfassten Werte VTCNOWP des Nockenwellenvorrückens in
dem Speicher der Steuereinheit 22 temporär gespeichert.
In dem Schritt 25 wird es erfasst, ob das Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition
auf der Grundlage des Wertes des Zeichens zur Fertigstellung des
Lernens, das in dem Verfahren des vorher beschriebenen Ablaufdiagramm
der 5 festgelegt wurde,
fertiggestellt worden ist, oder nicht.
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Wenn es in dem Schritt 25 erfasst
worden ist, dass das Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition noch
nicht fertiggestellt worden ist, wird das Verfahren zu dem Schritt 26 weitergeführt, in
dem ein Faktor K1 für
das VTC-Bezugspositionslernen als ein Wichtungsfaktor K1 (K = K1)
festgelegt wird, der in dem gewichteten Mittelwertbetrieb, implementiert
für das Glättungsverfahren,
verwendet wird.
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Wenn es andererseits in dem Schritt 25 erfasst
wird, dass das Lernen der VTC-Bezugsposition bereits
fertiggestellt worden ist, wird das Verfahren zu dem Schritt 27 weitergeführt, in
dem ein Faktor K2 für die
Rückkopplungssteuerung
als ein Wichtungsfaktor (K = K2) festgelegt wird, der in dem gewichteten
Mittelwertbetrieb, implementiert für das Glättungsverfahren, verwendet
wird.
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In diesem Zustand wird der Faktor
K1 für
das VTC-Bezugspositionslernen für
die Rückkopplungssteuerung
größer als
der Faktor K2 festgelegt. Folglich, je größer der Wichtungsfaktor K ist,
je größer ist die
Wichtungswirkung auf den Wert der vorherigen Zeit, und demzufolge
ist das Glätten
der Nockenwellen-Vorrückwerte,
ausgeführt
durch den Faktor K1, effektiver oder stärker als jener, der durch eine
Rückkopplungssteuerung
ausgeführt
wird, bei der der Faktor K2 in dem VTC-Bezugspositionslernen verwendet
wird.
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In dem Schritt 28 wird das
Glättungsverfahren
der Nockenwellen-Vorrückwerte
VTCNOWP durch den gewichteten Mittelwertbetrieb implementiert, während der
Wichtungsfaktor K verwendet wird, dessen Wert in Abhängigkeit
von der vorerwähnten Veränderung
in der Verfahrensbedingung veränderbar
ist. Noch genauer, der Schritt 28 wird durch die folgende
Gleichung ausgeführt,
d. h., VTCNOW = K × VTCNOW (der Wert der vorhergehenden
Zeit) + (1 – K) × VTCNOWP
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In dem Schritt 29 wird der
in dem Schritt 26 berechnete, augenblickliche Nockenwellen-Vorrückwert VTCNOW
für den
Gebrauch in der Berechnung der nächsten
Zeit als der vorherige Wert gespeichert.
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In Abstimmung mit dem vorher beschriebenen
Verfahren der vorliegenden Erfindung kann, wenn das Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition implementiert
ist, das Glätten
der erfassten Nockenwellen-Vorrückwerte
VTCNOWP infolge des Festlegens eines größeren Wichtungsfaktors K effektiver implementiert
werden, und demzufolge kann ein sehr genaues Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition erreicht
werden, während
ein Ungenauigkeit der Nockenwellen-Bezugsposition (die am meisten
verzögerte
Position der Nockenwelle) und ein ungleiches Beabstanden, das zwischen
der Mehrzahl von Vorsprüngen 1b zur
Erfassung auftritt, absorbiert wird.
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Andererseits kann in der Rückkopplungssteuerung
der Einspeisung des elektrischen Erregerstromes zu der Magnetbremse
das Glätten
der erfassten Nockenwellen-Vorrückwerte
VTCNOWP infolge des Festlegens eines kleineren Wichtungsfaktors
K relativ wenig effektiv implementiert werden, und demzufolge kann
eine bessere Empfindlichkeit in der Erfassung einer Veränderung
in der Rotationsphase der Nockenwelle erhalten werden. Demzufolge
kann das Steuern des Ventilzeitpunktes für das Erhalten eines gewünschten
Ventilzeitpunktes durch die Rückkopplungssteuerungs-Technologie
stabil unter einer höheren
Empfindlichkeit erreicht werden.
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Jetzt wird nachstehend eine Beschreibung des
zweiten Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung in Bezug zu dem Ablaufdiagramm der 9 vorgesehen. Die Ablaufdiagramme
der 5 und 6, verwendet in der Beschreibung
des ersten Ausführungsbeispieles,
werden jedoch in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel wiederverwendet.
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Jetzt ist die 9 ein Ablaufdiagramm für das Darstellen
des Verfahrens für
die aufeinanderfolgende Erfassung der Nockenwellen-Vorrückwerte VTCNOWP
und für
das Glätten
dieser erfassten Werte entsprechend des zweiten Ausführungsbeispieles.
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In den Schritten 31 bis 33 des
Ablaufdiagramms der 9 sind
dieselben Abläufe,
wie in den Schritten 21 bis 23 des Ablaufdiagramms
der 7.
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In dem Schritt 34 wird das
Speichern des Nockenwellen-Vorrückwertes
VTCNOWP ausgeführt. Jedoch
werden in diesem Ausführungsbeispiel
drei erfasste Werte, d. h., die vergangenen zwei erfassten Werte
(VTCNOWPz und VTCNOWPzz) zusätzlich
zu dem augenblicklichen neuesten Wert (VTCNOWP) gespeichert.
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Es sollte verstanden werden, dass
in diesem zweiten Ausführungsbeispiel
die Anzahl der Vorsprünge 1b zum
Erfassen durch den Nockensensor 21 drei beträgt, was
der Anzahl der Motorzylinder entspricht. Außerdem wird die Nockenwellenposition VTCNOWP
bei jedem einzelnen der drei Vorsprünge 1b zum Erfassen
erfasst. Das bedeutet, die vorerwähnten drei erfassten Werte
VTCNOWP, VTCNOWPz und VTCNOWPzz, bei der neuesten Zeit und bei den
zwei vergangenen Zeiten, entsprechen den erfassten Werten an jedem
der drei Vorsprünge 1b für die Erfassung.
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In dem Schritt 35 wird es
erfasst, ob das Lernen der Bezugsposition der Nockenwelle fertiggestellt
worden ist, oder nicht. Wenn es erfasst wird, dass das Lernen der
Bezugsposition der Nockenwelle noch nicht fertiggestellt worden
ist, wird das Verfahren zu dem Schritt 36 weitergeführt, in
dem das Verfahren des Glättens
ausgeführt
wird, um den Mittelwert der vorerwähnten drei erfassten Werte
VTCNOWP, VTCNOWPz und VTCNOWPzz zu erhalten.
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Wenn andererseits in dem Schritt 35 erfasst wird,
dass das Lernen der Bezugsposition der Nockenwelle bereits fertiggestellt
worden ist, wird das Verfahren zu dem Schritt 37 weitergeführt, in
dem der neueste, in dem Schritt 34 erfasste Wert VTCNOWP, als
der Nockenwellen-Vorrückwert
VTCNOW festgelegt wird. Das Verfahren des Glättens wird nämlich nach
der Fertigstellung des Lernens der Nockenwellen-Bezugsposition gestoppt,
und der nicht-geglättete
Nockenwellen-Vorrückwert
VTCNOW wird in der Rückkopplungssteuerung
in dem Schritt 13 der 6 direkt
verwendet.
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Wie oben beschrieben, wird in Abstimmung mit
dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung der Lernwert der Nockenwellen-Bezugsposition
durch Unterwerten der drei erfassten Werte, die durch das erfassen
jedes einzelnen der drei Vorsprünge 1b durch
den Nockensensor 21 erhalten werden, in das Glättungsverfahren,
um einen Mittelwert der drei erfassten Werte zu erhalten. Folglich
kann eine Ungenauigkeit in der Bezugsposition (der am meisten verzögerten Position
der Nockenwelle) und ein ungleiches Beabstanden zwischen den Vorsprüngen 1b,
erfasst durch den Nockensensor 21, absorbiert werden, um
ein genaues Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition zu erreichen.
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Andererseits wird in der Rückkopplungssteuerung
die Einspeisung des elektrischen Erregerstromes zu der Magnetbremse 13 das
Glättungsverfahren
gestoppt, so dass eine bessere Empfindlichkeit in der Erfassung
einer Veränderung
in der Rotationsphase der Nockenwelle erhalten werden kann. Demzufolge
kann die Rückkopplungssteuerung
des Ventilzeitpunktes zum Erhalten des gewünschten Ventilzeitpunktes mit
einer höheren
Empfindlichkeit stabil erreicht werden.
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Es sollte beachtet werden, dass das
vorerwähnte
Verfahren zum Lernen der Nockenwellen-Bezugsposition alternativ
in einer derartigen Weise erreicht werden kann, dass die drei neuesten
erfassten Werte von jedem der drei Vorsprünge 1b zuerst Bemittelt
werden, um einen durchschnittlich neuesten erfassten Wert zu erhalten,
und danach werden der durchschnittlich neueste erfasste Wert und
die erfassten Werte bei der vorhergehenden Zeit durch das gewichtete
Mittelwertverfahren verarbeitet, um den Lernwert der Nockenwellen-Bezugsposition
zu erhalten.
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Außerdem werden in einem weiteren
alternativen Ausführungsbeispiel
die erfassten Werte der Mehrzahl der Vorsprünge 1b, erfasst durch
den Nockensensor 21, an den jeweiligen Vorsprüngen 1b zuerst
einem gewichteten Mittelwertverfahren für jeden Vorsprung 1b unterworfen,
und dann werden alle gewichteten Mittelwerte der jeweiligen Vorsprünge 1b Bemittelt,
bevor der gelernte Wert der Nockenwellen-Bezugsposition erhalten
wird.
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In dem vorbeschriebenen veränderbaren Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem,
das die durch die Magnetbremse 13 gezeigte Reibungsbremskraft
verwendet, muss die Schwankungsbreite der Rotationsphase abgeschätzt werden,
um in dem herkömmlichen
System beim einstellbaren Steuern des Ventilzeitpunktes ziemlich
groß zu
sein. Folglich war die Genauigkeit in der Steuerung beträchtlich
verschlechtert. Jedoch durch die Anwendung des Nockenwellen-Bezugsposition-Lernens
entsprechend der vorliegenden Erfindung kann jede Schwankung in
der Erfassung durch den Nockensensor 21 absorbiert werden
und demzufolge die Genauigkeit beim Steuern des Ventilzeitpunktes
sicher erhöht
werden.
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Außerdem sollte verstanden werden,
dass die vorliegende Erfindung auf ein veränderbares Ventilzeitpunkt-Steuerungssystem
durch das Verwenden eines hydraulischen Betätigers gleichermaßen anwendbar
ist.
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Während
nur ausgewählte
Beispiele ausgewählt
worden sind, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben und zu
veranschaulichen, wird für
die Fachleute diese Offenbarung offensichtlich, dass verschiedene
Veränderungen
und Modifikationen hierin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung,
wie in den beigefügten
Ansprüchen definiert,
abzuweichen.
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Überdies
wird die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
nach der vorliegenden Erfindung nur zum Veranschaulichen des Zwecks
vorgenommen, und nicht für
den Zweck, die Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen und ihren Entsprechungen
definiert ist, zu begrenzen.