DE602004013262T2 - System zur steuerung der ventilbetätigung in einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

System zur steuerung der ventilbetätigung in einer verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Ventilbetätigung in einem Verbrennungsmotor.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Von an Fahrzeugen angebrachten Verbrennungsmotoren ist bekannt, dass einige einen variablen Ventilbetätigungsmechanismus aufweisen, der das Steuerzeiten (Öffnung und Schließung) und Ventilhübe beinhaltende Leistungsverhalten der Motorventile, wie z. B. der Einlass- und Auslassventile, für den Zweck der Verbesserung der Leistungsabgabe des oder zur Verbesserung der Reinheit der Emissionen aus dem Motor variiert. In solchen Verbrennungsmotoren wird der variable Ventilbetätigungsmechanismus auf Basis des Betriebszustands des Motors gesteuert, und die Betätigung der Motorventile wird so angepasst, dass sie für den gegebenen Betriebszustand des Motors optimal ist. Diese Anpassung dient der Verbesserung der Leistungsabgabe des oder der Verbesserung der Reinheit der Emissionen aus dem Verbrennungsmotor.
  • Wenn der Verbrennungsmotor beispielsweise eine hohe Leistungsabgabe entwickeln soll, wird die Betätigung der Motorventile derart angepasst, dass die Einlass-Ladeeffizienz des Motors verbessert wird. Durch derartiges Anpassen der Betätigung der Motorventile im Hinblick auf die Verbesserung der Einlass-Ladeeffizienz kann eine Verbrennung in einem Zustand erreicht werden, in dem die Verbrennungsräume mit größtmöglichen Gasgemischvolumina befüllt werden, wodurch die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors verbessert wird.
  • Wenn der Leistungsbedarf des Verbrennungsmotors nicht so hoch ist, wird die Betätigung der Motorventile so angepasst, dass die interne AGR-Menge innerhalb eines Bereichs maximiert wird, der sich nicht nachteilig auf die Verbrennung auswirkt. Da sich die interne AGR-Menge entsprechend dem Ventilüberschneidungsbetrag verändert, wird die Ventilbetätigung so angepasst, dass eine Ventilüberschneidung realisiert wird, durch die sich der maximale Wert des internen AGR-Betrags innerhalb des vorstehend beschriebenen Bereichs ergibt. Durch derartiges Erhöhen der internen AGR-Menge auf den praktikablen maximalen Wert wird die Entstehung von Stickoxiden (Nox) selbst bei einem Abfallen der Verbrennungstemperatur unterdrückt, was zu verbesserten Emissionswerten des Verbrennungsmotors in Bezug auf die NOx führt.
  • In einem anderen Verbrennungsmotor, dessen Ventile bei der Betätigung variiert werden, wird übrigens die Betätigung der Einlassventile und die der Auslassventile im Hinblick auf eine noch effektivere Anpassung der internen AGR-Menge separat variiert, um die Einlass-Ladeeffizienz zu erhöhen und die Emissionsreinheit zu verbessern. In der EP0737799 und der japanischen Patentschrift 11-218035 ist beispielsweise eine Konfiguration offenbart, bei der ein variabler Ventilbetätigungsmechanismus zum Variieren des Steuerzeitpunkts der Einlassventile und ein variabler Ventilbetätigungsmechanismus zum Variieren des der Auslassventile vorgesehen sind, wobei die Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlassventile als auch der Auslassventile durch separates Steuern dieser variablen Ventilbetätigungsmechanismen variiert werden kann.
  • In diesem Verbrennungsmotor werden der Soll-Ventilsteuerzeitpunkt der Einlassventile und der der Auslassventile entsprechend dem Betriebszustand des Motors separat berechnet. Dann wird der Antrieb der beiden variablen Ventilbetätigungsmechanismen so gesteuert, dass die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und die der Auslassventile die jeweils separat berechneten Soll-Ventilsteuerzeiten erreichen. Durch derartiges Anpassen der Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlassventile als auch der Auslassventile kann die Anpassung der internen AGR-Menge zum Erhöhen der Einlass-Ladeeffizienz und zum Verbessern der Emissionsreinheit, um die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors zu erhöhen, wirksamer gestaltet werden.
  • Wenn der Ventilüberschneidungsbetrag gesteuert werden soll, um den optimalen Betrag entsprechend dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu erreichen, in dem die Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlassventile als auch der Auslassventile, die Soll-Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und die der Auslassventile auf solche Werte eingestellt sind, dass die Ventilüberschneidung den vorstehend erwähnten optimalen Betrag erreichen kann. Dann wird die Ventilsteuerzeit der Einlassventile und die der Auslassventile auf deren jeweilige Soll-Steuerzeiten variiert. Derartige Veränderungen in den Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und denen der Auslassventile führen schließlich dazu, dass der Ventilüberschneidungsbetrag sich seinem optimalen Betrag nähert (der nachstehend als Soll-Ventilüberschneidungsbetrag bezeichnet wird), so dass der Ventilüberschneidungsbetrag an seinen optimalen Wert herangeführt wird.
  • Während des Vorgangs zum Ändern der Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile in deren jeweilige Soll-Ventilsteuerzeiten könnten Verzögerungen in Reaktion auf die Veränderungen zu einer Abweichung des Betrags der Ventilüberschneidung vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag führen. Es ist beispielsweise denkbar, dass ausgehend von einem Zustand, in dem sich die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile ihren jeweiligen Soll-Steuerzeiten nähern, der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag durch eine Änderung des Betriebszustands des Motors oder durch ein andere Ursache variiert wird, und dass, um den geänderten Soll-Ventilüberschneidungsbetrag zu erhalten, die jeweiligen Soll-Ventilsteuerzeiten der beiden Ventile geändert werden. In diesem Fall liegt ab dem Zeitpunkt, wenn die Ventilsteuerzeiten beginnen, sich in ihre jeweiligen Soll-Ventilsteuerzeiten zu verändern, bis sie sich den Soll-Steuerzeiten nähern, der Ventilüberschneidungsbetrag außerhalb des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags.
  • Es kann auch zu einer Situation kommen, in der, während die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile entsprechend dem Betriebszustand des Motors entweder in der Früherstellrichtung oder der Spätverstellrichtung geändert werden, der Ventilüberschneidungsbetrag an den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag angepasst wird. In einer solchen Situation kann der Ventilüberschneidungsbetrag um die Differenz zwischen der Ansprechgeschwindigkeit, wenn die Ventilsteuerzeit der Einlassventile variiert wird, und der Ansprechgeschwindigkeit, wenn die Ventilsteuerzeit der Auslassventile variiert wird, zu hoch oder zu gering eingestellt sein. Die Differenz der Ansprechgeschwindigkeit zwischen den Veränderungen der Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile ist in dem Umstand begründet, dass, selbst wenn auf der Einlassventilseite und der Auslassventilseite die gleichen variablen Ventilbetätigungsmechanismen verwendet werden, es unvermeidbar ist, die Ölzuführwege, die zum Ansteuern der beiden Mechanismen verwendet werden, unterschiedlich lang auszuführen, und sich aufgrund dieses Unterschieds die vorstehend erwähnte Differenz der Ansprechgeschwindigkeit ergibt.
  • Falls bei der Geschwindigkeit im Ansprechen auf Veränderungen der Ventilsteuerzeiten zwischen den Einlassventilen und den Auslassventilen eine Differenz auftritt, wenn die Ventilsteuerzeiten beider einer Frühverstellung oder Spätverstellung auf die Soll-Ventilsteuerzeiten unterzogen werden sollen, variiert der Ventilüberschneidungsbetrag einmalig in der von der Soll-Ventilüberschneidung entfernten Richtung. Im Hinblick auf die jeweiligen nachstehend unter Punkt [I] bis [IV] angeführten Situationen erfolgt eine Beschreibung der Variationen des Ventilüberschneidungsbetrags abseits des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags.
  • [I] Frühverstellung der Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlassventile als auch der Auslassventile auf die Soll-Ventilsteuerzeit und Verringerung des Ventilüberschneidungsbetrags hin zur Soll-Ventilüberschneidung
  • In diesem Fall wird die Ventilsteuerzeit der Einlassventile in Richtung einer Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags bewegt (auf früh verstellt), während die Ventilsteuerzeit der Auslassventile in Richtung einer Verringerung des Ventilüberschneidungsbetrags bewegt (auf spät verstellt) wird, wodurch der Ventilüberschneidungsbetrag dadurch der Soll-Ventilüberschneidung näher gebracht wird. Wenn jedoch die Ansprechgeschwindigkeit der Frühverstellung der Ventilsteuerzeit der Einlassventile (in Richtung der Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags) schneller ist als die der Frühverstellung der Ventilsteuerzeit der Auslassventile (in Richtung der Verringerung der Ventilüberschneidung), weitet sich der Ventilüberschneidungsbetrag einmalig aus und variiert in der Richtung weg von der Soll-Ventilüberschneidung. Folglich weicht der Ventilüberschneidungsbetrag während des Variierens der Ventilsteuerzeiten deutlich von der Soll-Ventilüberschneidung ab.
  • [II] Frühverstellung der Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlassventile als auch der Auslassventile auf die Soll-Ventilsteuerzeit und Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags auf die Soll-Ventilüberschneidung
  • In diesem Fall werden die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile wie unter Punkt [I] variiert. Wenn jedoch die Ansprechgeschwindigkeit der Frühverstellung der Ventilsteuerzeit der Einlassventile (in Richtung der Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags) langsamer ist als die der Frühverstellung der Ventilsteuerzeit der Auslassventile (in Richtung der Verringerung des Ventilüberschneidungsbetrags), geht der Ventilüberschneidungsbetrag einmalig zurück und variiert in der Richtung weg von der Soll-Ventilüberschneidung. Folglich weicht der Ventilüberschneidungsbetrag während des Variierens der Ventilsteuerzeiten deutlich von der Soll-Ventilüberschneidung ab.
  • [III] Spätverstellung der Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlassventile als auch der Auslassventile auf die Soll-Ventilsteuerzeit und Verringerung des Ventilüberschneidungsbetrags in Richtung der Soll-Ventilüberschneidung
  • In diesem Fall variiert die Ventilsteuerzeit der Einlassventile in Richtung der Verringerung des Ventilüberschneidungsbetrags (wird auf spät verstellt), und die Ventilsteuerzeit der Auslassventile variiert in Richtung der Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags (wird auf spät verstellt), wodurch der Ventilüberschneidungsbetrag der Soll-Ventilüberschneidung angenähert wird. Wenn jedoch die Ansprechgeschwindigkeit der Spätverstellung der Ventilsteuerzeit der Einlassventile (in Richtung der Verringerung des Ventilüberschneidungsbetrags) langsamer ist als die der Spätverstellung der Ventilsteuerzeit der Einlassventile (in Richtung der Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags), vergrößert sich der Ventilüberschneidungsbetrag einmalig und variiert in Richtung weg von der Ventilüberschneidung. Folglich weicht der Ventilüberschnei dungsbetrag während des Variierens der Ventilsteuerzeiten deutlich von der Soll-Ventilüberschneidung ab.
  • [IV] Spätverstellung der Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlassventile als auch der Auslassventile auf die Soll-Ventilsteuerzeit und Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags in Richtung der Soll-Ventilüberschneidung
  • In diesem Fall werden, wie unter Punkt [III], die Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile variiert. Wenn jedoch die Ansprechgeschwindigkeit der Spätverstellung der Ventilsteuerzeit der Einlassventile (in Richtung der Verringerung des Ventilüberschneidungsbetrags) schneller ist als die der Spätverstellung der Ventilsteuerzeit der Einlassventile (in Richtung der Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags), nimmt die Ventilüberschneidung einmalig ab und variiert in einer Richtung weg von der Soll-Ventilüberschneidung. Folglich weicht der Ventilüberschneidungsbetrag während des Variierens der Ventilsteuerzeiten deutlich von der Soll-Ventilüberschneidung ab.
  • Wenn, wie vorstehend beschrieben, der Ventilüberschneidungsbetrag während der Veränderung der Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile in Richtung der Soll-Ventilsteuerzeit von der Soll-Ventilüberschneidung abweicht, treten bezüglich des Motorbetriebszustands folgende Probleme auf.
  • Wenn der Ventilüberschneidungsbetrag von der Soll-Ventilüberschneidung in der Erhöhungsrichtung abweicht, kann die interne AGR-Menge zu groß werden und die Verbrennungstemperatur unangemessen verringern, oder das Blow-By-Phänomen der Saugluft aus der Saugleitung in die Abgasleitung kann sich soweit verstärken, dass die Verbrennung destabilisiert wird. Wenn die interne AGR-Menge außerdem zu groß wird, können die nicht an der Verbrennung beteiligten Gase von den Gasen, die in den Verbrennungsräumen während der Verbrennung vorhanden sind, bei einer entsprechenden Verringerung des Sauerstoffvolumens übermäßig zunehmen, was eine Verbrennung in einem sauerstoffarmen Zustand begünstigt und dementsprechend eine Erhöhung der HC-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor fördert.
  • Wenn hingegen der Ventilüberschneidungsbetrag von der Soll-Ventilüberschneidung in der Verringerungsrichtung abweicht, wird die interne AGR-Menge zu gering. Folglich bewirkt ein Abfall in der Verbrennungstemperatur aufgrund der internen AGR, dass die Temperatur zum Begrenzen der NOx unzureichend wird, was einen Anstieg der NOx-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor begünstigt. Ferner führt die Abweichung des Ventilüberschneidungsbetrags von der Soll-Ventilüberschneidung in der Verringerungsrichtung zu einem Rückgang der Kraftstoffeffizienz des Verbrennungsmotors.
  • Die vorstehend erörterten Probleme bezüglich des Motorbetriebszustands, die von der Abweichung des Ventilüberschneidungsbetrags von der Soll-Ventilüberschneidung herrühren, treffen übrigens im Allgemeinen auf den Typ von Verbrennungsmotor zu, bei dem der Ventilüberschneidungsbetrag durch separates Variieren einer anderen Ventilbetätigung als der Ventilsteuerzeiten der Ventile, wie z. B. der Ventilhübe der Einlass- und Auslassventile, angepasst wird.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für eine Ventilbetätigungssteuerung in Verbrennungsmotoren zu schaffen, bei denen die Betätigung von sowohl der Einlass- als auch der Auslassventile variiert werden kann, wodurch der Betriebszustand der Motoren auf einem zufriedenstellenden Wert beibehalten werden kann, wenn deren Ventilbetätigung variiert wird.
  • Zur Lösung der vorstehenden und weiteren Aufgaben der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern einer Ventilbetätigung in einem Verbrennungsmotor mit Einlass- und Auslassventilen geschaffen. Die Vorrichtung steuert eine Ventilbetätigung des Einlassventils und eine Ventilbetätigung des Auslassventils, so dass sie einer entsprechenden vorbestimmten Soll-Ventilbetätigung entsprechen. Die Vorrichtung beinhaltet eine erste Berechnungseinrichtung, eine zweite Berechnungseinrichtung und eine Auswähleinrichtung. Gemäß einem Betriebszustand des Motors berechnet die erste Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines ersten Ventils und einen Soll-Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile. Bei dem ersten Ventil handelt es sich um entweder das Einlassventil oder das Auslassventil. Basierend auf dem berechneten Soll-Ventilüberschneidungsbetrag und der Ist-Ventilbetätigung des ersten Ventils, berechnet die erste Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines zweiten Ventils. Bei dem zweiten Ventil handelt es sich um das jeweils andere Einlass- oder Auslassventil. Entsprechend dem Betriebszustand des Motors berechnet die zweite Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung des Einlassventils und die Soll-Ventilbetätigung des Auslassventils. Die Auswähleinrichtung wählt als die Soll-Ventilbetätigung des Einlassventils und die Soll-Ventilbetätigung des Auslassventils entweder ein Berechnungsergebnis der ersten Berechnungseinrichtung oder das Berechnungsergebnis der zweiten Berechnungseinrichtung entsprechend dem Betriebszustand des Motors aus. Die Auswähleinrichtung wählt das Berechnungsergebnis der zweiten Berechnungseinrichtung aus, wenn eine auf den Motor einwirkende Last einen vorbestimmten Wert nicht unterschreitet.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine weitere Vorrichtung zum Steuern einer Ventilbetätigung in einem Verbrennungsmotor mit Einlass- und Auslassventilen. Die Vorrichtung steuert eine Ventilbetätigung des Einlassventils und eine Ventilbetätigung des Auslassventils, so dass sie jeweils einer entsprechenden Soll-Ventilbetätigung entsprechen. Die Vorrichtung beinhaltet eine erste Berechnungseinrichtung, eine zweite Berechnungseinrichtung und eine Auswähleinrichtung. Gemäß einem Betriebszustand des Motors berechnet die erste Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines ersten Ventils und einen Soll-Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile. Bei dem ersten Ventil handelt es sich jeweils entweder um das Einlassventil oder das Auslassventil. Basierend auf dem berechneten Soll-Ventilüberschneidungsbetrag und der Ist-Ventilbetätigung des ersten Ventils, berechnet die erste Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines zweiten Ventils. Bei dem zweiten Ventil handelt es sich entweder um das jeweils andere Einlassventil oder Auslassventil. Entsprechend dem Betriebszustand des Motors berechnet die zweite Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung des Einlassventils und die Soll-Ventilbetätigung des Auslassventils. Die Auswähleinrichtung wählt als die Soll-Ventilbetätigung des Einlassventils und als die Soll-Ventilbetätigung des Auslassventils, entweder das Berechnungsergebnis der ersten Berechnungseinrichtung oder das Berechnungsergebnis der zweiten Berechnungseinrichtung entsprechend dem Motorbetriebszustand aus. Die Auswähleinrichtung wählt das Berechnungsergebnis der ersten Berechnungseinrichtung aus, wenn die Ventilbetätigung des Einlassventils und die Ventilbetätigung des Auslassventils sich jeweils der entsprechenden Soll-Ventilbetätigung genähert haben und der Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag genähert hat.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Steuern einer Ventilbetätigung in einem Verbrennungsmotor mit Einlass- und Auslassventilen. Die Vorrichtung steuert eine Ventilbetätigung des Einlassventils und eine Ventilbetätigung des Auslassventils, so dass jeweils sie einer entsprechenden vorbestimmten Soll-Ventilbetätigung entsprechen. Die Vorrichtung beinhaltet eine erste Berechnungseinrichtung, eine zweite Berechnungseinrichtung und eine Auswähleinrichtung. Entsprechend einem Betriebszustand des Motors berechnet die erste Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines ersten Ventils und einen Soll-Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile. Bei dem ersten Ventil handelt es sich entweder um das Einlassventil oder das Auslassventil. Basierend auf dem berechneten Soll-Ventilüberschneidungsbetrag und der Ist-Ventilbetätigung des ersten Ventils berechnet die erste Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines zweiten Ventils. Bei dem zweiten Ventil handelt es sich um das jeweils andere Einlass- oder Auslassventil. Entsprechend dem Betriebszustand des Motors berechnet die zweite Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung des Einlassventils und die Soll-Ventilbetätigung des Auslassventils. Die Auswähleinrichtung wählt als die Soll-Ventilbetätigung des Einlassventils und als die Soll-Ventilbetätigung des Auslassventils entweder das Berechnungsergebnis der ersten Berechnungseinrichtung oder das Berechnungsergebnis der zweiten Berechnungseinrichtung entsprechend dem Betriebszustand des Motors aus. Die Auswähleinrichtung wählt das Berech nungsergebnis der zweiten Berechnungseinrichtung aus, wenn die Ventilbetätigung des Einlassventils und die Ventilbetätigung des Auslassventils beide für eine Erhöhung oder Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags geändert werden.
  • In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern einer Ventilbetätigung in einem Verbrennungsmotors mit Einlass- und Auslassventilen geschaffen. Die Vorrichtung steuert eine Ventilbetätigung des Einlassventils und eine Ventilbetätigung des Auslassventils so, dass sie jeweils einer entsprechenden vorbestimmten Soll-Ventilbetätigung entsprechen. Die Vorrichtung beinhaltet eine primäre Prozesssteuerungseinrichtung und eine sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung. Die primäre Prozesssteuerungseinrichtung berechnet die Soll-Ventilbetätigung eines ersten Ventils entsprechend einem Betriebszustand des Motors. Bei dem ersten Ventil handelt es sich entweder um das Einlassventil oder das Auslassventil. Die primäre Prozesssteuerungseinrichtung steuert die Ventilbetätigung des ersten Ventils so, dass sie der berechneten Ventilbetätigung entspricht. Die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung berechnet die Soll-Ventilbetätigung eines zweiten Ventils basierend auf einem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile, wobei der Überschneidungsbetrag entsprechend dem Betriebszustand des Motors und einer Ist-Ventilbetätigung des ersten Ventils berechnet wird. Bei dem zweiten Ventil handelt es sich um das jeweils andere Einlass- oder Auslassventil. Die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung steuert die Ventilbetätigung des zweiten Ventils so, dass sie der berechneten Ventilbetätigung entspricht. Wenn entweder die Ventilbetätigung des Einlassventils oder die Ventilbetätigung des Auslassventils zur Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags geändert wird und die andere Ventilbetätigung zur Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags geändert wird, führen die primäre Prozesssteuerungseinrichtung und die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung die Ventilbetätigungssteuerung durch Einstellen des Ventils aus, das auf die Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags als das erste Ventil bezogen ist, und durch Einstellen des Ventils, das auf die Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags als das zweite Ventil bezogen ist.
  • In einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern einer Ventilbetätigung in einem Verbrennungsmotor mit Einlass- und Auslassventilen geschaffen. Die Vorrichtung steuert eine Ventilsteuerzeit des Einlassventils und eine Ventilsteuerzeit des Auslassventils so, dass sie jeweils einer entsprechenden vorbestimmten Soll-Ventilsteuerzeit entsprechen. Die Vorrichtung beinhaltet eine primäre Prozesssteuerungseinrichtung und eine zweite Prozesssteuerungseinrichtung. Die primäre Prozesssteuerungseinrichtung berechnet die Soll-Ventilsteuerzeit eines ersten Ventils entsprechend einem Betriebszustand des Motors. Bei dem ersten Ventil handelt es sich entweder um das Einlass- oder das Auslassventil. Die primäre Prozesssteuerungseinrichtung steuert die Ventilsteuerzeit des ersten Ventils so, dass sie der berechneten Ventilsteuerzeit entspricht. Die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung berechnet die Soll-Ventilsteuerzeit eines zweiten Ventils basierend auf einem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile, wobei der Überschneidungsbetrag entsprechend dem Betriebszustand des Motors und einer Ist-Ventilsteuerzeit des ersten Ventils berechnet wird. Bei dem zweiten Ventil handelt es sich entweder um das Einlass- oder das Auslassventil. Die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung steuert die Ventilsteuerzeit des zweiten Ventils so, dass sie der berechneten Ventilsteuerzeit entspricht. Wenn die Ventilsteuerzeit des Einlassventils und die Ventilsteuerzeit des Auslassventils beide auf früh verstellt werden, führen die primäre Prozesssteuerungseinrichtung und die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung die Ventilzeitsteuerung durch Einstellen des Auslassventils als das erste Ventil und Einstellen des Einlassventils als das zweite Ventil aus. Wenn die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils und die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils beide auf spät verstellt werden, führen die primäre Prozesssteuerungseinrichtung und die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung die Ventilzeitsteuerung durch Einstellen des Einlassventils als das erste Ventil und durch Einstellen des Auslassventils als das zweite Ventil aus.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines ganzen Motors, der mit einer Ventilbetätigungs-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist;
  • 2 zeigt die Beziehungen zwischen den Verschiebungswinkeln der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle und dem Ventilüberschneidungsbetrag;
  • 3(a) bis 3(b) zeigen Zustände, in denen ein Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle und ein Ist- Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle sich jeweiligen Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP genähert haben, und ein Ventilüberschneidungsbetrag OVR sich einem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag ovp genähert hat;
  • 4(a) bis 4(c) zeigen Zustände, in denen der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle und der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle sich den jeweiligen Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP genähert haben, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP genähert hat;
  • 5(a) bis 5(c) zeigen Zustände, in denen der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle und der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle sich jeweiligen Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP genähert haben, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVP sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP genähert hat;
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das die Verfahrensweise beim Steuern der Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile darstellt;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das die Verfahrensweise beim Steuern der Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile darstellt;
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das die Verfahrensweise beim Steuern der Ventilsteuerzeiten der Einlassventile und der Auslassventile darstellt;
  • 9(a) bis 9(c) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR, des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR und des Ist-Ventilüberschneidungsbetrags OVR und des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP in dem Fall darstellt, wenn die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag zunimmt;
  • 10(a) bis 10(c) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR, des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR und des Ist-Ventilüberschneidungsbetrags OVR und des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP in einem Fall darstellt, wenn die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag zunimmt;
  • 11(a) bis 11(c) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR, des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR und des Ist-Ventilüberschneidungsbetrags OVR und des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP in einem Fall darstellt, wenn die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag zunimmt;
  • 12(a) bis 12(c) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR, des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR und des Ist-Ventilüberschneidungsbetrags OVR und des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP in einem Fall darstellt, wenn die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag abnimmt;
  • 13(a) bis 13(b) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR, des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR und des Ist-Ventilüberschneidungsbetrags OVR und des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP in einem Fall darstellt, wenn eine diskrete Prozesssteuerung ausgeführt wird, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag zunimmt;
  • 14(a) bis 14(b) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR, des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR und des Ist-Ventilüberschneidungsbetrags OVR und des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP in einem Fall darstellt, wenn eine diskrete Prozesssteuerung ausgeführt wird, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag abnimmt;
  • 15(a) bis 15(b)) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR und des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR in einem Fall darstellt, wenn die Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlass- als auch der Auslassventile auf früh verstellt werden, und die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird;
  • 16(a) und 16(b) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR und des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR in einem Fall darstellt, in dem die Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlass- als auch der Auslassventile auf früh verstellt werden und die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird;
  • 17(a) und 17(b) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR und des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR in einem Fall darstellt, in dem die Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlass- als auch der Auslassventile auf spät verstellt werden und die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird; und
  • 18(a) und 18(b) stellen ein Zeitdiagramm dar, das Veränderungen des Soll-Verschiebungswinkels INP und des Ist-Verschiebungswinkels INR und des Soll-Verschiebungswinkels EXP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR in einem Fall darstellt, in dem die Ventilsteuerzeiten von sowohl der Einlass- als auch der Auslassventile auf spät verstellt werden und die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird.
  • BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Es erfolgt eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 18(b).
  • In einem Motor 1, der in 1 gezeigt ist, wird ein Verbrennungsraum 3 mit einem Gasgemisch befüllt, das aus einer durch eine Saugleitung 2 strömenden Luft und einem durch ein Kraftstoffeinspritzventil 4 eingespritzten Kraftstoff besteht, und dieses Gemisch wird durch eine Zündkerze 5 entzündet. Wenn durch diese Zündung bewirkt wird, dass das Gasgemisch im Verbrennungsraum 3 verbrannt wird, führt die resultierende Verbrennungsenergie zu einer Auf- und Abbewegung des Kolbens 6. Diese Ab- und Abbewegung des Kolbens 6 wird durch eine Pleuelstange 8 in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 9 umgewandelt, bei der es sich um die Abgangswelle des Motors 1 handelt. Ein durch die Verbrennung erzeugtes Gas wird hingegen als Abgas aus dem Verbrennungsraum 3 an eine Abführleitung 7 abgeführt.
  • Im Motor 1 wird eine Verbindung zwischen der Saugleitung 2 und dem Verbrennungsraum 3 durch Öffnen und Schließen eines Einlassventils 20 hergestellt oder unterbrochen, und eine Verbindung zwischen der Abführleitung 7 und dem Verbrennungsraum 3 wird durch das Öffnen oder Schließen eines Abgasventils 21 her gestellt oder unterbrochen. Das Einlassventil 20 und das Abgasventil 21 werden zusammen mit einer Drehung einer Einlassnockenwelle 22 und einer Auslassnockenwelle 23, an die die Drehung der Kurbelwelle 9 übertragen wird, geöffnet oder geschlossen, und der Einlassnocken und der Auslassnocken der Nockenwellen 22 bzw. 23 üben einen Druck auf dieselben aus.
  • Die Einlassnockenwelle 22 ist mit einem einlassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 25 versehen, der die Ventilsteuerzeit (Öffnungs-/Schließsteuerzeit) als Betätigung des Einlassventils 20 durch Ändern der Drehphase der Einlassnockenwelle 20 relativ zu einer Drehung der Kurbelwelle 9 variiert. Durch hydraulisches Ansteuern dieses einlassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 25 und Früh- oder Spätverstellung der Öffnungszeitspanne des Einlassventils 20 werden die Öffnungszeitspanne oder Schließungszeitspanne des Einlassventils 20 variiert.
  • Die Auslassnockenwelle 23 ist ebenfalls mit einem auslassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 31 versehen, der die Ventilzeitsteuerung (Öffnungs-/Schließsteuerzeit) als Betätigung des Auslassventils 21 durch Ändern der Drehphase der Auslassnockenwelle 23 relativ zur Drehung der Kurbelwelle 9 variiert. Durch hydraulisches Ansteuern dieses auslassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 31 und Früh- oder Spätverstellung der Öffnungszeitspanne des Auslassventils 21 werden die Öffnungszeitspanne und die Schließungszeitspanne des Auslassventils 21 variiert.
  • Anschließend erfolgt eine Beschreibung der elektrischen Konfiguration der Ventilbetätigungs-Steuerungsvorrichtung des Motors 1.
  • Im Motor 1 wird die hydraulische Ansteuerung des einlassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 25 und des auslassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 31 durch eine elektronische Steuerungseinheit 35 gesteuert, die an dem Kraftfahrzeug zum Steuern des Betriebs des Motors 1 angebracht ist. In die elekt ronische Steuerungseinheit 35 werden Erfassungssignale von verschiedenen, nachstehend aufgeführten Sensoren eingegeben.
  • Ein Kurbelpositionssensor 10 zum Zuführen von Signalen entsprechend einer Drehung der Kurbelwelle 9
  • Ein einlassseitiger Nockenpositionssensor 24 zum Erfassen der Drehposition der Einlassnockenwelle 22.
  • Ein auslassseitiger Nockenpositionssensor 32 zum Erfassen der Drehposition der Auslassnockenwelle 23.
  • Ein Fahrpedalpositionssensor 14 zum Erfassen des Verstellwegs eines Fahrpedals 13, das durch den Fahrer des Fahrzeugs betätigt wird (Fahrpedal-Verstellweg).
  • Ein Drosselpositionssensor 15 zum Erfassen der Öffnung eines Drosselventils 11, das an der Saugleitung 2 angeordnet ist, und zum Variieren des Strömungsquerschnitts der Leitung 2 geöffnet oder geschlossen wird.
  • Ein Vakuumsensor 12 zum Erfassen des Drucks in einem stromabwärtigen Abschnitt des Drosselventils 11 (Saugdruck) in der Saugleitung 2.
  • Eine elektronische Steuerungseinheit 35 steuert die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 durch Steuern der Betätigung des einlassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 25. Bei dieser Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 wird der einlassseitige variable Ventilzeitsteuerungsmechanismus 25 so angesteuert, dass die Ist-Ventilzeitsteuerung des Ventils 20 der Soll-Ventilzeitsteuerung näher gebracht wird. Hierzu werden der Ist-Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 als die Ist-Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 und der Soll-Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 20 als die Soll-Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 herangezogen.
  • Zudem steuert die elektronische Steuerungseinheit 35 die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 durch Steuern der Betätigung des auslassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 31. Bei dieser Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 wird der auslassseitige variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 31 so angesteuert, dass die Ist-Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 der Soll-Ventilzeitsteuerung angenähert wird. Hierzu werden der Ist-Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle 23 als die Ist-Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 und ein Soll-Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle 23 als eine Soll-Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 herangezogen.
  • Der bei der Ventilzeitsteuerung verwendete Verschiebungswinkel stellt übrigens die Drehphase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle dar, und der Grad ihrer Variation wird in den Kurbelwinkel umgewandelt (°CA).
  • Der Ist-Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 wird anhand von Erfassungssignalen aus dem Kurbelpositionssensor 10 und dem einlassseitigen Nockenpositionssensor 24 berechnet. Der Ist-Verschiebungswinkel, von angenommen wird, dass er 0°CA beträgt, wenn die Ventilzeitsteuerung des Einlassnockenventils 20 auf ihren maximalen Wert verzögert wird, zeigt den Umfang der Frühverstellung der Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 von ihrem maximalen verzögerten Steuerzeitpunkt an. Zudem wird der Ist-Verschiebungswinkel des Auslassventils 21 anhand der Erfassungssignale von dem Kurbelpositionssensor 10 und dem auslassseitigen Nockenpositionssensor 32 berechnet. Dieser Ist-Verschiebungswinkel, von dem angenommen wird, dass er 0°CA beträgt, wenn die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 auf den maximalen Wert früh verstellt wird, zeigt den Umfang der Spätverstellung der Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 von ihrem maximalen Frühverstellungssteuerzeitpunkt an.
  • Hiervon ausgehend erfolgt eine Erläuterung der Beziehungen zwischen dem Verschiebungswinkel und dem Ventilüberschneidungsbetrag des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 unter gleichzeitiger Bezugnahme auf das Zeitsteuerungsdiagramm von 2, in dem Veränderungen der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 relativ zu Variationen des Kurbelwinkels gezeigt sind.
  • Bei dem Ventilüberschneidungsbetrag handelt es sich um einen Wert, der dem Betrag der Veränderung des Kurbelwinkels während einer Zeitspanne von der Schließung des Auslassventils 21 bis zur Öffnung des Einlassventils 20 entspricht. Wenn beispielsweise das Einlassventil 20 geöffnet wird, nachdem der Kurbelwinkel um θ seit der Schließung des Auslassventils 21 variiert worden ist, nimmt er einen Wert von –θ an. Wenn z. B. sowohl der Ist-Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 als auch der Ist-Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle 23 0°CA betragen, wie durch die gestrichelten Linien in 2 angezeigt wird, handelt es sich bei diesem Ventilüberschneidungsbetrag um der Initialwert OV0 (beispielsweise –24°CA in dieser Ausführungsform). Ein Ist-Betrag des Ventilüberschneidungsbetrags OVR kann durch eine Gleichung (1) unten durch Verwendung eines Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22, eines Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 und des Initialwerts OV0 dargestellt werden. OVR = INR + EXR + OV0 (1)
    • OVR:
    Ist-Ventilüberschneidungsbetrag
    INR:
    Ist-Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle
    EXR:
    Ist-Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle
    OV0:
    Initialwert des Ventilüberschneidungsbetrags
  • Anschließend erfolgt eine kurze Beschreibung der Steuerung der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21.
  • In dieser Ausführungsform werden auf das Einlassventil 20 und das Auslassventil 21 drei Arten der Ventilzeitsteuerung, die eine diskrete Prozesssteuerung, eine erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung und eine zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung beinhalten, gemäß dem Motorbetriebszustand angewendet. Bei der diskreten Prozesssteuerung handelt es sich um eine Möglichkeit der Ventilzeitsteuerung, bei der einer umgehenden Änderung der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 (des Ist-Verschiebungswinkels INR und EXR) auf den optionalen Wert abhängig vom Zustand des Motorbetriebs Priorität eingeräumt wird. Die erste und die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung sind Möglichkeiten zum Steuern der Ventilsteuerzeiten einer Steuerung des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21, wobei einer Beibehaltung des Ventilüberschneidungsbetrag OVR auf dem optimalen Wert entsprechend dem Betriebszustand des Motors Priorität eingeräumt wird.
  • Nachstehend erfolgt eine eingehende Einzelbeschreibung der diskreten Prozesssteuerung, der ersten entsprechend zuständigen Prozessteuerung und der zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung.
  • [Diskrete Prozesssteuerung]
  • Bei dieser Art und Weise der Ventilzeitsteuerung wird ein Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 und ein Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 verwendet.
  • Der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22, der unter Bezugnahme auf ein Kennfeld berechnet wird, das basierend auf der Motordrehzahl und der Motorlast vorbestimmt wird, ist der Wert, der den optimalen Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 entsprechend dem Betriebszustand des Motors zu einem Zeitpunkt darstellt (der nachstehend als der absolute Soll-Verschiebungswinkel bezeichnet wird). Die Motordrehzahl wird hier auf Basis eines Erfassungssignals vom Kurbelpositionssensor 10 und die Motorlast auf Basis der für die Motordrehzahl und die Saugluftmenge des Motors 1 relevanten Parameter berechnet. Solche für diesen Zweck verwendbare Parameter beinhalten den Saugdruck des Motors 1, eine Drosselöffnung, einen Fahrpedalverstellweg und so weiter.
  • Der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 wird hingegen unter Verwendung der Gleichung (2) unten basierend auf einem Soll-Ventilüberschnei dungsbetrag OVP, der unter Bezugnahme auf ein Kennfeld berechnet wird, das auf Basis der Motordrehzahl und der Motorlast vorbestimmt wird, und dem vorstehend erwähnten Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 berechnet. EXP = OVP – (INP + OV0) (2)
    • EXP:
    Soll-Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle
    OVP:
    Soll-Ventilüberschneidungsbetrag
    INP:
    Soll-Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle
    OV0:
    Initialwert des Ventilüberschneidungsbetrags
  • Die Gleichung (2) wird durch Modifizieren der vorstehend angeführten Gleichung (1) der Beziehung zwischen dem Verschiebungswinkel und dem Ventilüberschneidungsbetrag erhalten, indem der Ventilüberschneidungsbetrag OVR durch den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP und der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 durch den Soll-Verschiebungswinkel EXP ersetzt wird. Der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP ist übrigens ein theoretischer Wert des optimalen Ventilüberschneidungsbetrags entsprechend dem Motorbetriebszustand zu diesem Zeitpunkt. Aus diesem Grund stellt der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23, der durch Verwendung der Gleichung (2) berechnet wird, den optimalen Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle 23 entsprechend dem Motorbetriebszustand zu dem Zeitpunkt dar (der nachstehend als der absolute Soll-Verschiebungswinkel bezeichnet wird).
  • Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der diskreten Prozesssteuerung die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 als jeweils optimale Wert entsprechend dem Motorbetriebszustand berechnet. Die Berechnungslogik für die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP gemäß dieser diskreten Prozesssteuerung entspricht einer zweiten Berechnungseinrichtung und wird nachstehend als Berechnungslogik der diskreten Prozesssteuerung bezeichnet. Gemäß der diskreten Prozesssteuerung wird die Ansteuerung des einlassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 25 und des auslassseitigen variablen Ventilzeitsteue rungsmechanismus 31 so gesteuert, dass die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP, die durch die diskrete Prozesssteuerungs-Berechnungslogik berechnet werden, näher gebracht werden.
  • Wenn unter dieser diskreten Prozesssteuerung die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR stets in Übereinstimmung mit den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP (den absoluten Sollwinkeln) variierten, würde diese bedeuten, dass die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXP umgehend auf die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP variiert werden, während der Ventilüberschneidungsbetrag OVP beibehalten wird. Da die Variationen der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR jedoch diesen Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP nacheilen, obwohl die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR umgehend auf die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP variiert werden können, ist es schwierig, den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP während der Spätverstellungszeitspanne beizubehalten. In der diskreten Prozesssteuerung wird daher einer umgehenden Veränderung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXT in die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP gegenüber einer Beibehaltung des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP Priorität eingeräumt.
  • Darüber hinaus entsprechen unter dieser diskreten Prozessteuerung die Steuerung der Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 und die Steuerung der Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 einer Ventilbetätigungssteuerung durch diese diskrete Prozesssteuerungseinrichtung.
  • [Erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung]
  • Bei dieser Art der Ventilzeitsteuerung wird ebenfalls der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 und der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 verwendet. Der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 wird, wie unter der diskreten Prozesssteuerung, unter Bezugnahme auf ein Kennfeld auf Basis der Motordrehzahl und der Motorlast berechnet. Der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 wird hingegen unter Verwendung der Gleichung (3) unten auf Basis des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP und des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 berechnet. EXP = OVP – (INP + OV0) (3)
    • EXP:
    Soll-Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle
    OVP:
    Soll-Ventilüberschneidungsbetrag
    INR:
    Ist-Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle
    OV0:
    Initialwert des Ventilüberschneidungsbetrags
  • Diese Gleichung (3) wird durch Modifizieren der vorstehend angeführten Gleichung (2) erhalten, indem der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 durch den Ist-Verschiebungswinkel INR ersetzt wird. Aus diesem Grund stellt der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23, der unter Verwendung der Gleichung (3) berechnet wird, den optimalen Ventilüberschneidungsbetrag entsprechend dem Motorbetriebszustand zu diesem Zeitpunkt dar, d. h. ein Wert, der den Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle 23 darstellt, der ermöglicht, den Ventilüberschneidungsbetrag OVP beizubehalten. Der Soll-Verschiebungswinkel EXP, der unter Verwendung der Gleichung (3) berechnet wird, ist daher nicht immer der optimale Wert, der dem Motorbetriebszustand zu dem Zeitpunkt entspricht (der absolute Soll-Verschiebungswinkel).
  • Wie vorstehend beschrieben, wird unter der ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 als der optimale Wert, der dem Motorbetriebszustand entspricht, berechnet, und der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 wird so berechnet, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP beibehalten wird, um dem Ist-Verschiebungswinkel INR zu entsprechen, der zum Soll-Verschiebungswinkel INP hin variiert wird. Die Berechnungslogik für die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP unter diesem ersten entsprechend zuständigen Prozess entspricht einer ersten Berechnungseinrichtung und wird nachstehend als die Berechnungslogik einer ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung bezeichnet. Die Ansteuerung des einlassseitigen variablen Ventilzeitsteu erungsmechanismus 25 und des auslassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 31 wird so gesteuert, dass die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP näher gebracht werden, die durch die Berechnungslogik für die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung berechnet werden.
  • In der ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung entspricht übrigens eine Steuerung der Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 der Steuerung einer Ventilbetätigung durch eine primäre Prozesssteuerungseinrichtung, und eine Steuerung der Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 entspricht der Steuerung einer Ventilbetätigung durch eine sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung. Unter der ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung wird daher die Steuerung einer Ventilbetätigung durch die primäre Prozesssteuerungseinrichtung auf das Einlassventil 20 angewendet, und die Steuerung einer Ventilbetätigung durch die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung auf das Auslassventil 21 angewendet.
  • Unter dieser ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung können die Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 variiert werden, d. h. die Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 können variiert werden, während der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP beibehalten wird. Selbst wenn ferner die Ansprechgeschwindigkeit beim Variieren der Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 verschieden ist, kann die Variation des Ventilüberschneidungsbetrags OVR weg vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP aufgrund dieses Unterschieds in der Ansprechgeschwindigkeit gering gehalten werden. Durch Ausführen der ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung als die Steuerung der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 wird eine Verschlechterung des Motorbetriebszustands aufgrund der Abweichung des Ventilüberschneidungsbetrags OVR vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag zum Zeitpunkt des Variierens der Ventilzeitsteuerung eingeschränkt, wodurch ermöglicht wird, den Motorbetriebszustand zufriedenstellend beizubehalten.
  • Da der Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle 23 jedoch unter der ersten entsprechend zuständigen Prozessteuerung so variiert wird, dass der Ventilüberschneidungsbetrag OVP stets beibehalten wird, wird der Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle 23 beim Erreichen des optimalen Werts, der dem Motorbetriebszustand entspricht, (der absolute Soll-Verschiebungswinkel) entsprechend auf spät verstellt. In der ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung räumt daher die Ventilzeitsteuerung einer Beibehaltung des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP gegenüber einer umgehenden Veränderung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in den optimalen Wert, der dem Motorbetriebzustand entspricht, (den absoluten Soll-Verschiebungswinkel) Priorität ein.
  • [Zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung]
  • Bei dieser Art der Ventilzeitsteuerung wird ebenfalls der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 und der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 verwendet. Im Gegensatz zur ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung wird jedoch der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 als der optimale Wert, der dem Motorbetriebszustand entspricht, (der absolute Soll-Verschiebungswinkel) durch Verwendung einer Gleichung (2) wie unter der diskreten Prozesssteuerung berechnet. Der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Einlassnockenwelle 22 wird hingegen unter Verwendung der Gleichung (4) unten auf Basis des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP und des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 berechnet. INP = OVP – (EXR + OV0) (4)
    • INP:
    Soll-Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle
    OVP:
    Soll-Ventilüberschneidung
    EXR:
    Ist-Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle
    OV0:
    Initialwert des Ventilüberschneidungsbetrags
  • Diese Gleichung (4) wird durch Modifizieren der vorstehend angeführten Gleichung (1) der Beziehung zwischen dem Verschiebungswinkel und dem Ventilüberschneidungsbetrag durch Ersetzen des Ventilüberschneidungsbetrags OVR mit dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP und des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 mit dem Ist-Verschiebungswinkel INP erreicht. Der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22, der durch Verwendung der Gleichung (4) berechnet wird, ist ein Wert, der ermöglicht, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP so beibehalten wird, dass er dem Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 entspricht, der zum Soll-Verschiebungswinkel EXP (dem absoluten Soll-Verschiebungswinkel) hin variiert wird. Aus diesem Grund ist der Soll-Verschiebungswinkel INP, der durch Verwendung der Gleichung (4) berechnet wird, nicht immer der optimale Wert, der dem Motorbetriebszustand zu dem Zeitpunkt entspricht, (der absolute Soll-Verschiebungswinkel).
  • Die Berechnungslogik für die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP unter dieser zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung entspricht einer ersten Berechnungseinrichtung und wird nachstehend als die Berechnungslogik für die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung bezeichnet. Die Ansteuerung des einlassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 25 und des auslassseitigen variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus 31 wird so gesteuert, dass die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP näher gebracht werden, die durch die Berechnungslogik für die zweite entsprechend zuständige Prozessteuerung berechnet werden.
  • In der zweiten entsprechend zuständigen Prozessteuerung entspricht übrigens eine Steuerung der Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 der Steuerung einer Ventilbetätigung durch die primäre Prozesssteuerungseinrichtung, und eine Steuerung der Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 der sekundären Prozesssteuerungseinrichtung. Unter der zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung wird daher die Steuerung einer Ventilbetätigung durch die primäre Prozesssteuerungseinrichtung auf das Auslass ventil 21 angewendet, und die Steuerung einer Ventilbetätigung durch die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung wird auf das Einlassventil 20 angewendet.
  • Unter dieser zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung können zudem, wenn die Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 20 variiert werden können, die Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 variiert werden, während der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP beibehalten wird. Selbst wenn zudem die Ansprechgeschwindigkeit beim Variieren der Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 verschieden ist, kann die Variation des Ventilüberschneidungsbetrags OVR weg vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP aufgrund dieses Unterschieds in der Ansprechgeschwindigkeit auf einem geringen Wert gehalten werden. Durch Ausführen der zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung als die Steuerung der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 kann daher eine Verschlechterung des Motorbetriebszustands aufgrund der Abweichung des Ventilüberschneidungsbetrags OVR vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP zum Zeitpunkt des Variierens der Ventilzeitsteuerung unterdrückt werden, wodurch eine Beibehaltung des Motorbetriebszustands in zufriedenstellender Weise ermöglicht wird.
  • Da der Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 jedoch unter der zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung so variiert wird, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP stets beibehalten wird, wird der Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 beim Erreichen des optimalen Werts, der dem Motorbetriebszustand entspricht, (des absoluten Soll-Verschiebungswinkel) entsprechend auf spät verstellt. In der zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung räumt daher die Ventilzeitsteuerung einer Beibehaltung des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP gegenüber einer umgehenden Änderung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in die optimalen Werte, die dem Motorbetriebszustand entsprechen, (die absoluten Soll-Verschiebungswinkel) Priorität ein.
  • Anschließend erfolgt eine Beschreibung dessen, wie zwischen der Verwendung der diskreten Prozesssteuerung, der ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung und der zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung, die vorstehend beschrieben wurden, entsprechend dem Motorbetriebszustand unter kombinierter Bezugnahme auf 6 bis 8 zu unterscheiden ist. Diese Zeichnungen sind im Übrigen Flussdiagramme, die eine Ventilzeitsteuerungsroutine zum Steuern der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 darstellen. Diese Ventilzeitsteuerungsroutine wird beispielsweise mittels einer Winkelunterbrechung an einem jeweiligen vorbestimmten Kurbelwinkel mittels der elektronischen Steuerungseinheit 35 ausgeführt.
  • Der Einfluss der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21, d. h. der Einfluss der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR der Einlassnockenwelle 22 bzw. der Auslassnockenwelle 23 auf den Zustand des Motorbetriebs können entweder vom Ventilüberschneidungsbetrag OVR oder den Ist-Verschiebungswinkeln INR und EXR herrühren. Dies variiert abhängig vom Zustand des Motorbetriebs zu dem Zeitpunkt, ob der Motorbetriebszustand durch den Ventilüberschneidungsbetrag OVR oder durch die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR beeinflusst wird. Dieser Faktor wird angemessen berücksichtigt, und die Frage, ob die erste oder die zweite entsprechend zuständige Prozessteuerung auszuführen ist, bei der einer Beibehaltung des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP Priorität eingeräumt wird, oder die diskrete Prozesssteuerung, bei der einer umgehenden Veränderung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in den optimalen Wert, der dem Motorbetriebszustand entspricht, (den absoluten Verschiebungswinkel) Priorität eingeräumt wird, wird entsprechend dem Motorbetriebszustand entschieden.
  • Wenn sich somit der Motor in einem Betriebszustand befindet, der durch die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR selbst deutlich beeinflusst wird, wird die diskrete Prozesssteuerung ausgewählt. Unter dieser diskreten Prozesssteuerung werden die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 durch die Berechnungslogik der diskreten Prozesssteuerung berechnet. Wenn sich der Motor in einem Betriebszustand befindet, der stark durch den Ventil überschneidungsbetrag OVR beeinflusst wird, wird die erste oder die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgewählt. Unter der ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung werden die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 durch die Berechnungslogik der ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung berechnet. Unter der zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung werden die Soll-Ventilsteuerzeiten INP und EXP der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 durch die Berechnungslogik der zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung berechnet.
  • Spezifische Beispiele der differenzierten Verwendung der diskreten Prozesssteuerung, der ersten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung und der zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung gemäß dem Motorbetriebszustand werden nachstehend beschrieben.
  • Eine Situation, in der der Motorbetriebszustand deutlich unter dem Einfluss der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR steht, kann beispielsweise eine Situation sein, in der eine hohe Motorlast vorliegt. Wenn die auf den Motor einwirkende Last hoch ist, muss der Motor 1 eine hohe Leistungsabgabe entwickeln, und einer Erhöhung der Leistungsabgabe des Motors, bei der die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR an sich angepasst werden, wird gegenüber einer Verbesserung der Abgasreinheit, bei der der Ventilüberschneidungsbetrag OVR angepasst wird, prioritär behandelt. Da die Saugluftmenge zunimmt und die Menge des im Verbrennungsraum 3 vorhandenen Sauerstoffs zum Zeitpunkt der Verbrennung dementsprechend größer ist, wenn die Motorlast hoch ist, wird die, selbst wenn eine gewisse Variation des Ventilüberschneidungsbetrags OVR (der internen AGR-Menge) vorliegt, zu einer geringen Variation im Verbrennungszustand führen und den Motorbetrieb nicht beeinträchtigen. Sollte die erste oder zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt werden, wenn die Motorlast hoch ist, würde einer Beibehaltung des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP gegenüber eine umgehenden Variation der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP (die absoluten Soll-Verschie bungswinkel) Priorität eingeräumt, was dazu führt, dass die erforderliche Motorleistungsabgabe nicht erreicht wird und sich die Leistung des Motors 1 verschlechtert.
  • Unter Berücksichtigung der vorstehenden Umstände wird in der Ventilzeitsteuerungsroutine, wenn bestimmt wird, dass die Motorlast einen vorbestimmten Wert α erreicht hat oder darüber liegt, was bedeutet, dass die Motorlast hoch ist (S101: JA in 6), die diskrete Prozesssteuerung ausgeführt (S102), und es wird ein Versuch einer umgehenden Änderung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP (die absoluten Soll-Verschiebungswinkel) unternommen. Wie vorstehend beschrieben, kann daher eine Verschlechterung des Leistungsverhaltens des Motors 1 unterdrückt werden, wenn die Motorlast hoch ist. Wenn hingegen bei Schritt S102 bestimmt wird, dass die Motorlast einen vorbestimmten Wert α unterschreitet, wird die Steuerung bei einer Verarbeitung bei Schritt S103 und den nachfolgenden Schritten fortgesetzt.
  • Wenn der Ventilüberschneidungsbetrag OVR im Übrigen entsprechend einer Variation des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP variiert werden soll, ist es denkbar, die Ventilzeitsteuerung entweder auf die erste oder die zweite Prozesssteuerung oder die diskrete Prozesssteuerung zu schalten, abhängig davon, ob der Ventilüberschneidungsbetrag OVR größer oder kleiner wird als er gegenwärtig ist. Durch derartiges Umschalten kann eine günstigere Ventilzeitsteuerung abhängig davon ausgewählt werden, ob der Ventilüberschneidungsbetrag OVR größer oder kleiner wird als er es gegenwärtig ist.
  • Es ist beispielsweise denkbar, entweder die erste oder die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung auszuführen, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag OVR kleiner wird als er es gegenwärtig ist, und die diskrete Prozesssteuerung auszuführen, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag OVR größer wird als er es gegenwärtig ist. Wenn die erste oder die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, werden im Übrigen die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP durch die Berechnungslogik der ersten oder zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung be rechnet, je nach dem, welche Steuerung zutreffend ist. Wenn die diskrete Prozesssteuerung ausgeführt wird, werden die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP durch die Berechnungslogik der diskreten Prozesssteuerung berechnet. Wenn jedoch die Ventilzeitsteuerung auf diese Weise umgeschaltet wird, nimmt der Ventilüberschneidungsbetrag OVR einen geringfügig geringen Wert ein als der Sollwert in einer Situation, wo die Ist-Verschiebungswinkel INP und EXR sich den Soll-Verschiebungswinkeln INP bzw. EXP nähern, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR nähert sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP.
  • Es ist hingegen umgekehrt denkbar, die diskrete Prozesssteuerung auszuführen, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag OVR kleiner wird als er es gegenwärtig ist, und entweder die erste oder die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung auszuführen, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag OVR größer wird als er es gegenwärtig ist. Wenn jedoch die Ventilzeitsteuerung auf diese Weise umgeschaltet wird, nimmt der Ventilüberschneidungsbetrag OVR in einer Situation, wenn die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR sich den Soll-Verschiebungswinkeln INP bzw. EXP nähern und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP nähert, einen geringfügig größeren Wert als der Sollwert ein.
  • In Anbetracht dessen wird eine Situation in Betracht gezogen, in der ausschließlich unter der diskreten Prozesssteuerung die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR sich jeweils den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP nähern und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVR nähert. Die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR werden dann durch Annähern an die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP nicht vollkommen identisch mit den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP, wie in 3(a) und 3(b) gezeigt ist, sondern weisen leichte Schwankungen auf, wobei sie sich den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP abwechselnd nähern und sich wieder von diesen entfernen. Wenn die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR ferner wie vorstehend angegeben Schwankungen aufweisen, weist der Ventilüberschneidungsbetrag OVR in diesem Zusammenhang ebenfalls eine wiederholte Annäherung und Entfernung an den und vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP auf, wie in 3(c) gezeigt ist.
  • Wenn in einer solchen Situation die entsprechend zuständige Prozesssteuerung nur ausgeführt wird, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag OVR entweder größer oder kleiner wird als er es gegenwärtig ist, tritt das vorstehend beschriebene Problem auf, dass der Ventilüberschneidungsbetrag OVR etwas größer oder kleiner als der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP wird.
  • Wenn somit die entsprechend zuständige Prozesssteuerung nur ausgeführt wird, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag OVR kleiner wird als er es gegenwärtig ist, treten Variationen in den Ist-Verschiebungswinkeln INR und EXR tendenziell eher in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags über die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus auf, jedoch kaum in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags über die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus. Wenn die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags über die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus variiert werden, wird einer Beibehaltung des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP gegenüber einer umgehenden Variation der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR auf die absoluten Soll-Verschiebungswinkel Priorität eingeräumt. Aus diesem Grund wird eine Variation der einzelnen Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags über die Ist-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus tendenziell ermöglicht. Wenn im Gegensatz dazu die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Ausdehnung des Ventilüberschneidungsbetrags über die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus variiert werden, wird einer umgehenden Variation dieser Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR auf die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP Priorität eingeräumt. Aus diesem Grund wird ein Variieren der einzelnen Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags über die Ist-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus tendenziell unterbunden.
  • Aufgrund dessen werden die beiden Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert, auch wenn sie sich den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP nähern, wie in 4(a) und 4(b) gezeigt ist. Folglich nimmt der Ventilüberschneidungsbetrag OVR einen geringfügig kleineren Wert als der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP an, wie in 4(c) gezeigt ist. Daher liegt unweigerlich ein entsprechendes Defizit der internen AGR-Menge und eine nachteilige Auswirkung auf die Kraftstoffersparnis vor, was sich hinderlich auf die Reinigung des Abgases in Bezug auf NOx-Emissionen und die Verbesserung der Kraftstoffersparnis auswirkt.
  • Wenn hingegen die entsprechend zuständige Prozesssteuerung nur ausgeführt wird, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag gegenüber seinem gegenwärtigen Wert vergrößert wird, treten tendenziell eher in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags über die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus auf, jedoch kaum in Richtung der Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags über die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus. Wenn die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert werden, wird einer Beibehaltung des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP gegenüber einer umgehenden Veränderung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in die absoluten Soll-Verschiebungswinkel Priorität eingeräumt. Aus diesem Grund wird ein Variieren der einzelnen Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Vergrößerung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR über die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus tendenziell ermöglicht. Wenn demgegenüber die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags über die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus variiert werden, wird einer umgehenden Variation dieser Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR auf die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP Priorität eingeräumt. Aus diesem Grund wird ein Variieren der einzelnen Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags über die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP hinaus tendenziell unterbunden.
  • Aufgrund dessen werden die beiden Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert, auch wenn sie sich jeweils den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP nähern, wie in 5(a) und 5(b) gezeigt ist. Folglich nimmt der Ventilüberschneidungsbetrag OVR einen geringfügig größeren Wert an als der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP, wie in 5(c) gezeigt ist. Dementsprechend kommt es unweigerlich zu einem entsprechenden Überschuss der internen AGR-Menge und einer instabilen Verbrennung, was sich hinderlich auf die Unterdrückung des Anstiegs der HC-Emissionen und eine Stabilisierung der Verbrennung auswirkt.
  • Um der vorstehend beschriebenen Problematik gerecht zu werden, findet in der Ventilzeitsteuerungsroutine, die in den 6 bis 8 graphisch dargestellt ist, eine Verarbeitung der Schritte S103 bis S105 (6) statt. Dabei wird bei Schritt S103 beurteilt, ob die Ist-Verschiebungswinkel INR und EX sich jeweils den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP nähern, und bei Schritt S104 wird beurteilt, ob der Ventilüberschneidungsbetrag OVR sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP nähert. Wenn sowohl bei den Schritten S103 und S104 die Beurteilung bejahend ausfällt, wird entweder die erste oder die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ungeachtet dessen ausgeführt, ob der Ventilüberschneidungsbetrag OVR größer oder kleiner wird als er es gegenwärtig ist (S105).
  • Da die entsprechend zuständige Prozesssteuerung ungeachtet dessen ausgeführt wird, ob der Ventilüberschneidungsbetrag OVR größer oder kleiner wird als er es gegenwärtig ist, wird folglich eine geringfügige Abweichung des Ventilüberschneidungsbetrags OVR vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP unterdrückt. Somit wird ermöglicht, derartige Probleme, die auf einer geringfügigen Abweichung des Ventilüberschneidungsbetrags OVR vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP basieren, die einer Reinigung des Abgases in Bezug auf die NOx-Emissionen und einer Verbesserung der Kraftstoffersparnis oder einer Unterdrückung des Anstiegs der HC-Emissionen und einer Stabilisierung der Verbrennung hinderlich ist, zu unterdrücken. Wenn hingegen die Beurteilung bei entweder Schritt S103 oder Schritt S104 negativ ausfällt, wird die Steuerung bei der Verarbeitung bei oder nach Schritt S106 fortgesetzt (7).
  • Für das Einlassventil 20 bedeutet eine Frühverstellung der Ventilzeitsteuerung übrigens, dass die Ventilzeitsteuerung in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert wird, und eine Spätverstellung der Ventilzeitsteuerung steht für eine Variation der Ventilzeitsteuerung in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags. Für das Auslassventil 21 hingegen bedeutet eine Frühverstellung der Ventilzeitsteuerung eine Variation der Ventilzeitsteuerung in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, und eine Spätverstellung der Ventilzeitsteuerung steht für eine Variation der Ventilzeitsteuerung in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags.
  • Wenn daher eine Frühverstellung der Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 und eine Spätverstellung der Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 zur selben Zeit stattfinden, werden die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR von sowohl der Einlassnockenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert. Wenn eine Spätverstellung der Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 20 und eine Frühverstellung der Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 21 zur selben Zeit stattfinden, werden die beiden Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert. Sollte in diesem Fällen entweder die erste oder die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt werden, kommt es infolgedessen, dass einer Beibehaltung des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP gegenüber einer umgehenden Veränderung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP (die absoluten Soll-Verschiebungswinkel) Priorität eingeräumt wird, zu folgenden Problemen.
  • Zunächst wird ein Fall berücksichtigt, in dem die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR von sowohl der Einlassnockenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert werden. Zu einer solchen Situation kommt es, wenn der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP zunimmt, d. h., wenn die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP von sowohl der Einlassnockenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert werden.
  • Wenn in diesem Fall die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, variiert zunächst der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags hin zum Soll-Verschiebungswinkel INP, wie durch eine gestrichelte Linie in 9(a) angezeigt wird. Diese Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR hin zum Soll-Verschiebungswinkel INP läuft lediglich graduell ab. Der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23, der so berechnet wird, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP gemäß dem Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 beibehalten wird, variiert daher drastisch in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine durchgehende Linie in 9(b) angezeigt wird. Dann tendiert der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 zur einer Änderung hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel EXP, wie durch eine gestrichelte Linie in 9(b) angezeigt wird. Demgegenüber variiert der entsprechende Soll-Verschiebungswinkel EXP in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch die durchgehende Linie in 9(b) angezeigt wird, zusammen mit der Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch die gestrichelte Linie in 9(a) angezeigt wird. Folglich variiert der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 (gestrichelte Linie in 9(b)) in Richtung der Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags über den Soll-Verschiebungswinkel EXP hinaus (durchgehende Linie in 9(b)), und der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP, der durch eine durchgehende Linie in 9(c) angezeigt wird, überschreitet den Ventilüberschneidungsbetrag OVR, der durch eine gestrichelte Linie in dem gleichen Diagramm angezeigt wird.
  • Wenn die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung in diesem Fall ausgeführt wird, variiert der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags hin zum Soll-Verschiebungswinkel EXP, wie durch eine gestrichelte Linie in 10(b) angezeigt wird. Diese Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR hin zum Soll-Verschiebungswinkel EXP ereignet sich lediglich graduell. Der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22, der so berechnet wird, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP gemäß dem Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 beibehalten wird, variiert daher drastisch in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine durchgehende Linie in 10(a) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 tendiert zu einer Variation hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel INP, wie durch eine gestrichelte Linie in 10(a) angezeigt wird. Demgegenüber variiert der entsprechende Soll-Verschiebungswinkel INP in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch die durchgehende Linie in 10(a) angezeigt wird, zusammen mit der Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine gestrichelte Linie in 10(b) angezeigt wird. Folglich variiert der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 (gestrichelte Linie in 10(a)) in Richtung der Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags über den Soll-Verschiebungswinkel INP (durchgehende Linie) hinaus, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR, der durch die gestrichelte Linie angezeigt wird, überschreitet den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP, der durch eine durchgehende Linie in 10(c) angezeigt wird.
  • Wenn die erste oder zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, wenn die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR von sowohl der Einlassnockenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variieren, wie vorstehend beschrieben wurde, überschreitet der Ventilüberschneidungsbetrag OVR den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP. Folglich wird die Annäherung des Ventilüberschneidungsbetrags OVR an den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP verzögert, und der Überschuss der internen AGR-Menge bringt einen Anstieg der HC-Emissionen aus dem Verbrennungsmotor und eine Verbrennungsinstabilität mit sich.
  • Anschließend wird ein Fall in Betracht gezogen, in dem die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR von sowohl der Einlassnockenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert.
  • Eine solche Situation tritt auf, wenn der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP abnimmt, d. h., wenn die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP von sowohl der Einlassnockenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variieren.
  • Wenn in diesem Fall die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, variiert zunächst der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags hin zum Soll-Verschiebungswinkel INP, wie durch eine gestrichelte Linie in 11(a) angezeigt wird. Diese Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR hin zum Soll-Verschiebungswinkel INP ereignet sich jedoch nur graduell. Der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23, der so berechnet ist, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP gemäß dem Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 beibehalten wird, variiert somit drastisch in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine durchgehende Linie in 11(b) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 tendiert zu einer Variation hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel EXP, wie durch eine gestrichelte Linie in 11(b) angezeigt wird. Demgegenüber variiert der entsprechende Soll-Verschiebungswinkel EXP in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine durchgehende Linie in 10(b) angezeigt wird, zusammen mit einer Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch die gestrichelte Linie in 11(a) angezeigt wird. Folglich variiert der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 (gestrichelte Linie in 11(b)) in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags über den Soll-Verschiebungswinkel EXP (durchgehende Linie) hinaus, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR, der durch eine gestrichelte Linie angezeigt wird, unterschreitet den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP, der durch eine durchgehende Linie in 11(c) angezeigt wird.
  • Wenn in diesem Fall die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, variiert zunächst der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags hin zum Soll-Verschiebungswinkel EXP, wird durch eine gestrichelte Linie in 12(b) angezeigt wird. Diese Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR hin zum Soll-Verschiebungswinkel EXP ereignet sich jedoch nur graduell. Der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22, der so berechnet wird, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP gemäß dem Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 beibehalten wird, variiert daher drastisch in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine durchgehende Linie in 12(a) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 tendiert zu einer Variation hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel INP, wie durch eine gestrichelte Linie in 12(a) angezeigt wird. Demgegenüber variiert der entsprechende Soll-Verschiebungswinkel INP in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch die durchgehende Linie in 12(a) angezeigt wird, zusammen mit der Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch die gestrichelte Linie in 12(b) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 (gestrichelte Linie in 12(a)) variiert in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags über den Soll-Verschiebungswinkel INP (durchgehende Linie) hinaus, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR, der durch eine gestrichelte Linie angezeigt wird, unterschreitet den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP, der durch eine durchgehende Linie in 12(c) angezeigt wird.
  • Wenn die erste oder zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, wenn die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR von sowohl der Einlassno ckenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variieren, wie vorstehend beschrieben wird, unterschreitet der Ventilüberschneidungsbetrag OVR den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP. Folglich wird die Annäherung des Ventilüberschneidungsbetrags OVR an den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP verzögert, und das Defizit der AGR-Menge sorgt für eine erschwerte Reinigung des Abgases des Verbrennungsmotors in Bezug auf die NOx-Emissionen und eine erschwerte Verbesserung der Kraftstoffersparnis.
  • Zur Bewältigung der vorstehend beschriebenen Problematik findet in der Ventilzeitsteuerungsroutine, die in 6 bis 8 graphisch dargestellt ist, eine Verarbeitung der Schritte S106 bis S108 (7) statt.
  • Dementsprechend wird bei Schritt S106 beurteilt, ob eine Variation der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR von sowohl der Einlassnockenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags angewiesen wird. Diese Beurteilung wird beispielsweise abhängig davon vorgenommen, ob die beiden nachstehend angeführten Bedingungen erfüllt werden:
    Die Differenz der Subtraktion des Ist-Verschiebungswinkels INR vom Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 (dem absoluten Soll-Verschiebungswinkel) ist ein positiver Wert, d. h. es wird eine Frühverstellung der Ventilsteuerzeitpunkts des Einlassventils 20 angewiesen.
  • Die Differenz der Subtraktion des Ist-Verschiebungswinkels EXR vom Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 (dem absoluten Soll-Verschiebungswinkel) ist ein positiver Wert, d. h. es wird eine Spätverstellung des Ventilsteuerzeitpunkts des Auslassventils 21 angewiesen.
  • Sind beide Bedingungen erfüllt, wird bei Schritt S106 eine positive Beurteilung vorgenommen, und der Prozess wird bei Schritt S108 fortgesetzt.
  • Bei Schritt S107 wird dann beurteilt, ob eine Anweisung zum Variieren der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR von sowohl der Einlassnockenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags erteilt wird oder nicht. Diese Beurteilung wird beispielsweise abhängig davon vorgenommen, ob die beiden nachstehend angeführten Bedingungen erfüllt sind:
    Die Differenz der Subtraktion des Ist-Verschiebungswinkels INR vom Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 (dem absoluten Soll-Verschiebungswinkel) ist ein negativer Wert, d. h. es wird eine Spätverstellung des Ventilsteuerzeitpunkts des Einlassventils 20 angewiesen.
  • Die Differenz der Subtraktion des Ist-Verschiebungswinkels EXR vom Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 (dem absoluten Soll-Verschiebungswinkel) ist ein negativer Wert, d. h. es wird eine Frühverstellung des Steuerzeitpunkts des Auslassventils 21 angewiesen.
  • Sind beide Bedingungen erfüllt, fällt bei Schritt S107 die Beurteilung bejahend aus, und der Prozess wird bei Schritt S108 fortgesetzt. Wenn bei Schritt S106 und Schritt S107 hingegen negative Beurteilungen erfolgen, wird die Steuerung bei der Verarbeitung bei oder nach Schritt S109 fortgesetzt (8).
  • Wenn der Prozess bei Schritt S108 fortgesetzt wird, wird die diskrete Prozesssteuerung ausgeführt, die einer umgehenden Änderung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP (die absoluten Soll-Verschiebungswinkel) Priorität einräumt. Wenn die diskrete Prozesssteuerung ausgeführt wird, ereignet sich ungeachtet dessen, ob die beiden Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Vergrößerung oder in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert werden, weder ein Über- noch ein Unterschreiten, auf das vorstehend Bezug genommen wurde.
  • Wenn somit die beiden Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert werden, werden die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP gemäß der diskreten Prozesssteuerung in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags hin zu den optimalen Werten, die dem Motorbetriebszustand entsprechen, (den absoluten Soll-Verschiebungswinkeln) variiert, wie durch die durchgehenden Linien in 13(a) und 13(b) angezeigt wird. Die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 werden individuell in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags hin zu den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP variiert, wie durch die gestrichelten Linien in 13(a) und 13(b) angezeigt wird. Da die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR somit individuell variiert werden, so dass sie sich den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP (den absoluten Soll-Verschiebungswinkeln) nähern, werden ein Überschreiten des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP durch den Ventilüberschneidungsbetrag OVR und jegliche Probleme, die damit einhergehen würden, unterdrückt.
  • Wenn sowohl die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert werden, werden die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP gemäß der diskreten Prozesssteuerung in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags hin zu den optimalen Werten, die dem Motorbetriebszustand entsprechen, (den absoluten Soll-Verschiebungswinkeln) variiert, wie durch die durchgehenden Linien in 14(a) und Fig. (b) angezeigt wird. Die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 werden in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags hin zu den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP individuell variiert, wie durch die gestrichelten Linien in 14(a) und 14(b) angezeigt wird. Da die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR somit individuell variiert werden, so dass sie sich den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP (den absoluten Soll-Verschiebungswinkeln) annähern, werden ein Unterschreiten des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP durch den Ventilüberschneidungsbetrag OVR und jegliche Probleme, die damit einhergehen würden, unterdrückt.
  • Im übrigen kann es vorkommen, dass die Ventilsteuerzeiten von sowohl dem Einlassventil 20 als auch dem Auslassventil 21 auf spät oder früh verstellt werden, was zu einer Disparität zwischen den Vergrößerungs- und Reduktionsrichtungen des Ventilüberschneidungsbetrags führt.
  • Somit wird, wenn [1] die Ventilsteuerzeiten beider Ventile auf früh verstellt werden, der Ventilsteuerzeitpunkt des Einlassventils 20 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert (auf früh verstellt), und der des Auslassventils 21 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert (auf früh verstellt). In diesem Fall wird der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert, und der des Soll-Verschiebungswinkels EXP der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert.
  • Außerdem wird, wenn [2] die Ventilsteuerzeiten beider Ventile auf spät verstellt werden, der Ventilsteuerzeitpunkt des Einlassventils 20 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert (auf spät verstellt), und der des Auslassventils 21 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert (auf spät verstellt). In diesem Fall wird der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert, und der des Soll-Verschiebungswinkels EXP der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert.
  • Sollte die erste oder die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung in dieser Situation ausgeführt werden, hat sich das Auftreten folgender Phänomene bestätigt. Es erfolgt nun eine individuelle Beschreibung der Phänomene, die in den beiden vorstehend angeführten Situationen [1] und [2] auftreten würden, wenn die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, und jener, die in den beiden vorstehend angeführten Situationen [1] und [2] auftreten würden, wenn die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird.
  • Wenn die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung in Situation [1] ausgeführt wird:
    In diesem Fall beginnt zum Startzeitpunkt des Variierens des Ventilsteuerzeitpunkts zunächst der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22, in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags zu variieren, wie durch eine durchgehende Linie in 15(a) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 beginnt mit einer Variation in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags hin zum Soll-Verschiebungswinkel INP, wie durch eine gestrichelte Linie in 15(a) angezeigt wird. Der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23, der so berechnet wird, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP in Bezug auf den entsprechenden Ist-Verschiebungswinkel INR beibehalten wird, verschiebt sich in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine durchgehende Linie in 15(b) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel EXR wird in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags bin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel EXP variiert, wie durch eine gestrichelte Linie in 15(b) angezeigt wird.
  • Der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 variiert in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags in Reaktion auf die Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags. Aus diesem Grund wird der Start der Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR der Auslassnockenwelle 23 um eine vorbestimmte Länge der Zeit Δt1 relativ zum Start der Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Einlassnockenwelle 22 auf spät verstellt, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR wird dieser Spätverstellung entsprechend vorübergehend größer als der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP.
  • Wenn die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung in Situation [1] ausgeführt wird:
    In diesem Fall beginnt zum Startzeitpunkt der Variation des Ventilsteuerzeitpunkt zunächst der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23, in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags zu variieren, wie durch eine durchgehende Linie in 16(b) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 beginnt, in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine gestrichelte Linie in 16(b) angezeigt wird, hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel EXP zu variieren. Der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22, der so berechnet wird, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP in Bezug, auf den entsprechenden Ist-Verschiebungswinkel EXR beibehalten wird, verschiebt sich in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine durchgehende Linie in 16(a) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel INR wird in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine gestrichelte Linie in 16(a) angezeigt wird, hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel INP variiert.
  • Der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 variiert in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags in Reaktion auf die Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags. Aus diesem Grund wird der Start der Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 um eine vorbestimmte Länge der Zeit Δt2 relativ zum Start der Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 auf spät verstellt, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR wird dieser Spätverstellung entsprechend vorübergehend kleiner als der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP.
  • Wenn die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung in Situation [2] ausgeführt wird:
    In diesem Fall beginnt zum Startzeitpunkt der Variation des Ventilsteuerzeitpunkts zunächst der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22, in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags zu variieren, wie durch eine durchgehende Linie in 17(a) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 beginnt, in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine gestrichelte Linie in 17(a) angezeigt wird, hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel INP zu variieren. Der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23, der so berechnet wird, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP in Bezug auf den entsprechenden Ist-Verschiebungswinkel INR beibehalten wird, verschiebt sich in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine durchgehende Linie in 17(b) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel EXR wird in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine gestrichelte Linie in 17(b) angezeigt wird, hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel EXP variiert.
  • Der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 variiert in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags in Reaktion auf die Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags. Aus diesem Grund wird der Start der Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR der Auslassnockenwelle 23 um eine vorbestimmte Länge der Zeit Δt3 relativ zum Start der Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Einlassnockenwelle 22 auf spät verstellt, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR wird dieser Spätverstellung entsprechend vorübergehend kleiner als der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP.
  • Wenn die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung in Situation [2] ausgeführt wird:
    In diesem Fall beginnt zum Startzeitpunkt der Variation des Ventilsteuerzeitpunkts zunächst der Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23, in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags zu variieren, wie durch eine durchgehende Linie in 17(b) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 beginnt, in Richtung einer Vergrößerung des Ven tilüberschneidungsbetrags, wie durch eine gestrichelte Linie in 17(b) angezeigt wird, hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel EXP zu variieren. Und der Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22, der so berechnet wird, dass der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP in Bezug auf den entsprechenden Ist-Verschiebungswinkel EXR beibehalten wird, verschiebt sich in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine durchgehende Linie in 17(a) angezeigt wird. Der Ist-Verschiebungswinkel INR wird in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags, wie durch eine gestrichelte Linie in 17(a) angezeigt wird, hin zu diesem Soll-Verschiebungswinkel INP variiert.
  • Der Ist-Verschiebungswinkel INR der Einlassnockenwelle 22 variiert in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags in Reaktion auf die Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags. Aus diesem Grund wird der Start der Variation des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 um eine vorbestimmte Länge der Zeit Δt4 relativ zum Start der Variation des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 auf spät verstellt, und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR wird dieser Spätverstellung entsprechend vorübergehend größer als der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP.
  • Es werden nun die Auswirkungen auf den Motor 1 durch eine Vergrößerung und Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags OVR über den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP hinaus beschrieben.
  • Wenn der Ventilüberschneidungsbetrag OVR über den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP hinaus vergrößert wird, führt eine übermäßig große interne AGR-Menge nicht nur zu einem Anstieg der HC-Emissionen des Motors 1, sondern auch zu einer Destabilisierung der Verbrennung, was im schlimmsten Fall eine Fehlzündung begünstigt, die wiederum ein Absterben des Motors herbeiführen würde. Wenn hingegen der Ventilüberschneidungsbetrag OVR auf einen Wert unterhalb des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP reduziert wird, könnte eine übermäßig geringe interne AGR-Menge einen Anstieg der NOx-Emissionen des Motors 1 und eine Verschlechterung der Kraftstoffersparnis begünstigen, doch die nachteilige Auswirkung würde nicht so deutlich sein, dass dadurch ein Absterben des Motors 1 begünstigt würde. Aus diesem Grund ist es vom Standpunkt einer Verbesserung der Zuverlässigkeit der Motorleistung aus zu bevorzugen, zu verhindern, dass der Ventilüberschneidungsbetrag OVR unbedingt über den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP hinaus erhöht wird, selbst wenn dabei die Gefahr einer Begünstigung des Abfallens desselben auf einen Wert unter dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP besteht.
  • Angesichts der vorstehenden Ausführungen werden die Schritte S109 bis S114 (8) in der in den 6 bis 8 graphisch dargestellten Ventilzeitsteuerungsroutine ausgeführt.
  • Bei den Schritten S109 und S110 wird beurteilt, ob die Situation so vorliegt wie sie unter [1] beschrieben wird oder nicht.
  • Somit wird zunächst beurteilt, ob eine Anweisung zum Variieren des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags erteilt wird oder nicht (S109). Die Beurteilung wird hier beispielsweise aufgrund dessen vorgenommen, ob die Differenz einer Subtraktion des Ist-Verschiebungswinkels INR vom Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 (dem absoluten Verschiebungswinkel) ein positiver Wert ist oder nicht, in anderen Worten, ob eine Anweisung zur Frühverstellung des Ventilsteuerzeitpunkts des Einlassventils 20 erteilt wird oder nicht.
  • Anschließend wird beurteilt, ob eine Anweisung zum Variieren des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags erteilt wird oder nicht (S110). Die Beurteilung wird hier beispielsweise aufgrund dessen vorgenommen, ob die Differenz einer Subtraktion des Ist-Verschiebungswinkels EXR vom Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 (dem absoluten Verschiebungswinkel) ein negativer Wert ist oder nicht, in anderen Worten, ob eine Anweisung zur Frühverstellung des Ventilsteuerzeitpunkts des Auslassventils 21 erteilt wird oder nicht.
  • Fallen die Beurteilungen bei beiden Schritten S109 und S110 positiv aus, wird bestimmt, dass die wie unter Punkt [1] oben erläuterte Situation vorliegt, und es wird die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt (S111). Da in diesem Fall die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung in der unter Punkt [1] oben erläuterten Situation ausgeführt wird, kann in der Situation [1] verhindert werden, dass der Ventilüberschneidungsbetrag OVR den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP überschreitet, sowie die nachteiligen Auswirkungen auf den Motorbetrieb, die dies mit sich bringen würde. Wenn hingegen die Beurteilung an einem der Schritte S109 und S110 negativ ist, wird die Steuerung bei einer Verarbeitung bei oder nach Schritt S112 fortgesetzt.
  • Bei den Schritten S112 und S113 wird beurteilt, ob die Situation so vorliegt, wie sie unter Punkt [2] beschrieben ist, oder nicht.
  • Somit wird zunächst beurteilt, ob eine Anweisung zum Variieren des Ist-Verschiebungswinkels INR der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags erteilt wird oder nicht (S112). Die Beurteilung wird hier beispielsweise aufgrund dessen vorgenommen, ob die Differenz einer Subtraktion des Ist-Verschiebungswinkels INR vom Soll-Verschiebungswinkel INP der Einlassnockenwelle 22 (dem absoluten Verschiebungswinkel) ein negativer Wert ist oder nicht, in anderen Worten, ob eine Anweisung zur Spätverstellung des Ventilsteuerzeitpunkts des Einlassventils 20 erteilt wird oder nicht.
  • Anschließend wird beurteilt, ob eine Anweisung zum Variieren des Ist-Verschiebungswinkels EXR der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags erteilt wird oder nicht (S113). Die Beurteilung wird hier beispielsweise aufgrund dessen vorgenommen, ob die Differenz einer Subtraktion des Ist-Verschiebungswinkels EXR vom Soll-Verschiebungswinkel EXR der Auslass nockenwelle 23 (dem absoluten Verschiebungswinkel) ein positiver Wert ist oder nicht, in anderen Worten, ob eine Anweisung zur Spätverstellung des Ventilsteuerzeitpunkts des Auslassventils 21 erteilt wird oder nicht.
  • Fallen die Beurteilungen an beiden Schritten S112 und S113 positiv aus, wird bestimmt, dass die wie unter Punkt [2] oben erläuterte Situation vorliegt, und die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung wird ausgeführt (S114). Da in diesem Fall die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung in der unter Punkt [2] oben erläuterten Situation ausgeführt wird, kann in der Situation [2] verhindert werden, dass der Ventilüberschneidungsbetrag OVR den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP überschreitet, sowie die nachteiligen Auswirkungen auf den Motorbetrieb, die dies mit sich bringen würde.
  • Die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die vorstehend ausführlich beschrieben wird, schafft folgende Vorteile.
    • (1) Unter der ersten oder zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung können die Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 variiert werden, während der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP beibehalten wird. Selbst wenn zudem eine Differenz in der Ansprechgeschwindigkeit beim Variieren der Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 auftritt, kann eine beliebige Variation des Ventilüberschneidungsbetrags OVR weg vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP aufgrund dieser Differenz in der Ansprechgeschwindigkeit auf einem minimalen Wert gehalten werden. Eine Ausführung von einer dieser beiden entsprechend zuständigen Prozesssteuerungen kann daher beim Variieren der Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 eine Abweichung des Ventilüberschneidungsbetrags OVR vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP, die sich nachteilig auf den Motorbetriebszustand auswirkt, verhindern, wodurch der Motorbetriebszustand zufriedenstellend beibehalten werden kann.
    • (2) Wenn sich die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR nachteilig auf den Motorbetriebszustand auswirken, kann entweder der Ventilüberschneidungsbetrag OVR den Motorbetriebszustand beeinträchtigen, oder die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR an sich können sich auf den Motorbetriebszustand auswirken. Ob sich der Ventilüberschneidungsbetrag OVR auf den Motorbetriebszustand auswirkt oder die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR selbst sich auf den Motorbetriebszustand auswirken, hängt von dem zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Motorbetriebszustand ab. Wenn beispielsweise die erste oder zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung, bei der einer Beibehaltung des Soll-Ventilüberschneidungsbetrags OVP Priorität eingeräumt wird, ausgeführt wird, wenn eine hohe Motorlast vorliegt, kann die Soll-Motorabgabeleistung nicht erreicht werden und die Leistung des Motors 1 fällt ab. Wenn jedoch die Motorlast den vorbestimmten Wert α nicht unterschreitet, findet die diskrete Prozesssteuerung statt, bei der einer umgehenden Änderung der Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR in die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP (die absoluten Soll-Verschiebungswinkeln) Priorität eingeräumt wird, und dementsprechend kann der Leistungsabfall des Motors 1, auf den vorstehend Bezug genommen wurde, unterdrückt werden.
    • (3) Wenn die Ventilzeitsteuerung zwischen der diskreten Prozesssteuerung und einer jeweiligen entsprechend zuständigen Prozesssteuerung abhängig davon einen Unterschied aufweist, ob der Ventilüberschneidungsbetrag OVR auf über oder unter seinen gegenwärtigen Wert variiert wird, kann es in einem bestimmten Motorbetriebszustand zu Problemen kommen. Zu derartigen Problemen kann es beispielsweise kommen, wenn die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR sich den Soll-Verschiebungswinkeln INP und EXP nähern und der Ventilüberschneidungsbetrag OVR sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP nähert. In diesem Fall kann der Ventilüberschneidungsbetrag OVR einen Wert annehmen, der geringfügig größer oder kleiner als der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP ist, und dies würde sich nachteilig auf den Motorbetrieb auswirken. In einer solchen Situation wird jedoch ungeachtet dessen, ob der Ventilüberschneidungsbetrag OVR größer oder kleiner wird als er es gegenwärtig wird, entweder die erste oder die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt. Somit kann die vorstehend erwähnte geringfügige Abweichung des Ventilüber schneidungsbetrags OVR vom Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP unterdrückt werden und verhindert werden, dass sich die Abweichung nachteilig auf den Motorbetriebszustand auswirkt.
    • (4) Wenn die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP (die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR) von sowohl der Einlassnockenwelle 22 als auch der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung oder Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert werden, kommt es zu Problemen, wenn die erste oder zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird. Wenn sie somit in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert werden, überschreitet der Ventilüberschneidungsbetrag OVR den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP. Wenn sie in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert werden, unterschreitet der Ventilüberschneidungsbetrag OVR den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP. Da jedoch die diskrete Prozesssteuerung in einer derartigen Situation ausgeführt wird und das Auftreten einer Über- oder Unterschreitung dadurch unterdrückt wird, können beliebige, eventuell auftretende Probleme unterdrückt werden.
    • (5) Wenn die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP (die Ist-Verschiebungswinkel INR und EXR) der Einlassnockenwelle 22 und der Auslassnockenwelle 23 in Richtung einer Vergrößerung oder Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags unterschiedlich variiert werden, kann der nachteilige Effekt auf den Motorbetrieb abhängig von der Art und Weise der Ausführung der ersten oder zweiten entsprechend zuständigen Prozesssteuerung deutlich sein.
  • Wenn beispielsweise die Ventilsteuerzeitpunkte von sowohl dem Einlassventil 20 als auch dem Auslassventil 21 auf früh verstellt werden, wird der Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 22 in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert, und der Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle 23 wird in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert. Wenn beispielsweise die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, dann wird der Ventilüberschneidungsbetrag OVP größer als der Soll-Ventilüberschneidungs betrag OVP, was deutlich nachteilige Auswirkungen auf den Motorbetrieb mit sich zieht. Da jedoch die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung in einer solchen Situation ausgeführt wird und die vorstehend erwähnte nachteilige Auswirkung auf den Motorbetrieb unterdrückt werden kann, wird die Gefahr, dass es zum ungünstigsten Umstand kommt, wie z. B. ein Absterben des Motors, minimiert, wodurch die Zuverlässigkeit des Motorbetriebs verbessert wird.
  • Wenn die Ventilsteuerzeiten von sowohl dem Einlassventil 20 als auch dem Auslassventil 21 auf spät verstellt werden, wird der Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle 21 in Richtung einer Reduktion des Ventilüberschneidungsbetrags variiert, und der Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle 23 wird in Richtung einer Vergrößerung des Ventilüberschneidungsbetrags variiert. Wenn beispielsweise die zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung dann ausgeführt wird, wird der Ventilüberschneidungsbetrag OVR größer als der Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP, was sich deutlich nachteilig auf den Motorbetrieb auswirkt. Da jedoch in einer solchen Situation die erste entsprechend zuständige Prozesssteuerung ausgeführt wird, und die vorstehend erwähnte nachteilige Auswirkungen auf den Motorbetrieb unterdrückt wird, wird die Gefahr, dass es zum ungünstigsten Umstand kommt, wie z. B. ein Absterben des Motors, minimiert, wodurch die Zuverlässigkeit des Motorbetriebs verbessert wird.
  • Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können obendrein z. B. wie nachstehend beschrieben modifiziert werden.
  • In dem Fall, in dem der vorbestimmte Wert α, gegenüber dem der relative Wert der Motorlast eingeschätzt wird, ein beliebiger Wert sein kann, ist es zu bevorzugen, einen Wert zu verwenden, der eine hohe Motorlast darstellt.
  • Beim Bestimmen des Soll-Verschiebungswinkels EXP der Auslassnockenwelle 23 als der optimale Wert, der dem Motorbetriebszustand entspricht, (der absolute Soll-Verschiebungswinkel), wird eine Berechnung unter Bezugnahme auf ein Kennfeld auf Basis der Motordrehzahl und der Motorlast ausgeführt. Dann kann beim Bestimmen des Soll-Verschiebungswinkels INP der Einlassnockenwelle 22 als der optimale Wert, der dem Motorbetriebszustand entspricht, (der absolute Soll-Verschiebungswinkel), dieser genauso unter Verwendung einer Gleichung (5) unten berechnet werden. INP = OVP – (EXP + OV0) (5)
    • INP:
    Soll-Verschiebungswinkel der Einlassnockenwelle
    EXP:
    Soll-Verschiebungswinkel der Auslassnockenwelle
    OVP:
    Soll-Ventilüberschneidungsbetrag
    OV0:
    Initialwert des Ventilüberschneidungsbetrags
  • Diese Gleichung (5) wird durch Modifizieren der vorstehend angeführten Gleichung (1) der Beziehung zwischen dem Verschiebungswinkel und dem Ventilüberschneidungsbetrag erhalten, indem der Ventilüberschneidungsbetrag OVR durch den Soll-Ventilüberschneidungsbetrag OVP und der Ist-Verschiebungswinkel EXR der Auslassnockenwelle 23 durch den Soll-Verschiebungswinkel EXP ersetzt wird.
  • Das vorstehend beschriebenen Verfahren zum Ermitteln des Soll-Verschiebungswinkel EXP der Auslassnockenwelle 23 anhand eines Kennfelds und zum Berechnen des Soll-Verschiebungswinkels INP der Einlassnockenwelle 22 durch eine Gleichung kann nicht nur auf die diskrete Prozesssteuerung angewendet werden, durch die die Soll-Verschiebungswinkel INP und EXP als der absolute Soll-Verschiebungswinkel berechnet werden, sondern auch auf die erste und zweite entsprechend zuständige Prozesssteuerung.
  • Obwohl die Verschiebungswinkel vorstehend als Werte verwendet werden, die die Ventilsteuerzeiten des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 darstellen, können stattdessen andere Parameter verwendet werden, die die Ventilsteuerzeiten der Ventile 20 und 21 darstellen.
  • Obgleich die Erfindung auf den Motor 1 angewendet wird, dessen Ventilsteuerzeiten als betriebliche Betätigung des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 varia bel sind, ist sie auch auf einen Motor anwendbar, der mit variablen Ventilhubmechanismen auf der Einlass- und Auslassseite versehen ist, um so die Verschiebungstendenzen als betriebliche Betätigung des Einlassventils 20 und des Auslassventils 21 zu ermöglichen. In diesem Fall wird die Ansteuerung der variablen Ventilhubmechanismen auf die Einlass- und Auslassseiten zum Regulieren des Ventilüberschneidungsbetrags gesteuert.
  • Obgleich die Erfindung auf den mit Fremdzündung funktionierenden Motor 1 angewendet werden kann, kann sie auch auf Motoren anderer Bauart, die mit variablen Ventilbetätigungsmechanismen für sowohl die Einlass- als auch Auslassventile versehen sind, um deren Betätigung zu variieren, wie z. B. Dieselmotoren, angewendet werden.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Steuern einer Ventilbetätigung in einem Verbrennungsmotor mit Einlass- und Auslassventilen, wobei die Vorrichtung eine Ventilbetätigung des Einlassventils und eine Ventilbetätigung des Auslassventils jeweils so steuert, dass sie eine entsprechende vorbestimmte Soll-Ventilbetätigung sind, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass: eine erste Berechnungseinrichtung, wobei, gemäß einem Betriebszustand des Motors, die erste Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines ersten Ventils und einen Soll-Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile berechnet, wobei es sich bei dem ersten Ventil entweder um das Einlassventil oder das Auslassventil handelt, und wobei, basierend auf dem berechneten Soll-Ventilüberschneidungsbetrag und einer Ist-Ventilbetätigung des ersten Ventils, die erste Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines zweiten Ventils berechnet, wobei es sich bei dem zweiten Ventil entweder um das jeweils andere Einlass- oder Auslassventil handelt; eine zweite Berechnungseinrichtung, wobei, gemäß dem Betriebszustand des Motors, die zweite Berechnungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung des Einlassventils und die Soll-Ventilbetätigung des Auslassventils berechnet; und eine Auswähleinrichtung, die, als die Soll-Ventilbetätigung des Einlassventils und die Soll-Ventilbetätigung des Auslassventils, entweder das Berechnungsergebnis der ersten Berechnungseinrichtung oder das Berechnungsergebnis der zweiten Berechnungseinrichtung gemäß dem Betriebszustand des Motors auswählt, wobei die Auswähleinrichtung das Berechnungsergebnis auswählt von entweder a) der zweiten Berechnungseinrichtung, wenn die auf den Motor einwirkende Last einen vorbestimmten Wert nicht unterschreitet, oder b) der ersten Berechnungseinrichtung, wenn die Ventilbetätigung des Einlassventils und die Ventilbetätigung des Auslassventils sich jeweils der entsprechenden Soll-Ventilbetätigung genähert haben und der Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag genähert hat, oder c) der zweiten Berechnungseinrichtung, wenn die Ventilbetätigung des Einlassventils und die Ventilbetätigung des Auslassventils beide so geändert werden, dass der Ventilüberschneidungsbetrag zunimmt oder abnimmt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: die Auswähleinrichtung das Berechnungsergebnis von unterschiedlichen Berechnungseinrichtungen in einem Fall auswählt, wenn der Ventilüberschneidungsbetrag kleiner ausgeführt wird, als er es im gegenwärtigen Moment ist, und in einem Fall, wo der Ventilüberschneidungsbetrag größer ausführt wird, als er es im gegenwärtigen Moment ist, wobei, wenn die Ventilbetätigung des Einlassventils und die Ventilbetätigung des Auslassventils sich jeweils der entsprechenden Soll-Ventilbetätigung angenähert haben und der Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile sich dem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag genähert hat, die Auswähleinrichtung das Berechnungsergebnis der ersten Berechnungseinrichtung ungeachtet dessen auswählt, ob der Ventilüberschneidungsbetrag kleiner oder größer ausgeführt wird, als er es im gegenwärtigen Moment ist.
  3. Vorrichtung zum Steuern einer Ventilbetätigung in einem Verbrennungsmotor mit Einlass- und Auslassventilen, wobei die Vorrichtung eine Ventilbetätigung des Einlassventils und eine Ventilbetätigung des Auslassventils so steuert, dass sie jeweils eine entsprechende vorbestimmte Soll-Ventilbetätigung sind, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch: eine primäre Prozesssteuerungseinrichtung, wobei die primäre Prozesssteuerungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines ersten Ventils gemäß einem Betriebszustand des Motors berechnet, wobei es sich bei dem ersten Ventil entweder um das Einlassventil oder das Auslassventil handelt, und die primäre Prozesssteuerungseinrichtung die Ventilbetätigung des ersten Ventils so steuert, dass sie die berechnete Ventilbetätigung ist; und eine sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung, wobei die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung die Soll-Ventilbetätigung eines zweiten Ventils basierend auf einem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile berechnet, wobei der Überschneidungsbetrag gemäß dem Betriebszustand des Motors berechnet wird, und eine Ist-Ventilbetätigung des ersten Ventils berechnet, wobei es sich bei dem zweiten Ventil entweder um das jeweils andere Einlass- oder Auslassventil handelt, und die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung die Ventilbetätigung des zweiten Ventils so steuert, dass sie eine berechnete Ventilbetätigung ist; wobei, wenn entweder die Ventilbetätigung des Einlassventils oder die Ventilbetätigung des Auslassventils so geändert wird, dass der Ventilüberschneidungsbetrag zunimmt, und die andere Ventilbetätigung so geändert wird, dass der Ventilüberschneidungsbetrag abnimmt, die primäre Prozesssteuerungseinrichtung und die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung die Ventilbetätigung ausführen, indem das Ventil, das auf die Abnahme des Ventilüberschneidungsbetrags bezogen ist, als das erste Ventil eingestellt wird, und das Ventil, das auf die Zunahme des Ventilüberschneidungsbetrags bezogen ist, als das zweite Ventil eingestellt wird.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: einzelne Prozesssteuerungseinrichtungen, wobei die einzelnen Prozesssteuerungseinrichtungen die Soll-Ventilbetätigung des Einlassventils und die Soll-Ventilbe tätigung des Auslassventils gemäß dem Betriebszustand des Motors berechnen, und die einzelne Prozessteuerungseinrichtung die Ventilbetätigung eines jeweiligen Ventils so steuert, dass sie die entsprechende Soll-Ventilbetätigung ist, und wobei die Ventilbetätigungssteuerung durch die primäre Prozesssteuerungseinrichtung und die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung und die Ventilbetätigungssteuerung durch die einzelnen Prozessteuerungseinrichtungen gemäß dem Betriebszustand des Motors selektiv ausgeführt werden.
  5. Vorrichtung zum Steuern einer Ventilbetätigung in einem Verbrennungsmotor mit Einlass- und Auslassventilen, wobei die Vorrichtung einen Ventilsteuerzeitpunkt des Einlassventils und einen Ventilsteuerzeitpunkt des Auslassventils so steuert, dass sie ein entsprechender vorbestimmter Soll-Ventilsteuerzeitpunkt sind, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist durch: eine primäre Prozesssteuerungseinrichtung, wobei die primäre Prozesssteuerungseinrichtung den Soll-Ventilsteuerzeitpunkt gemäß einem Betriebszustand des Motors berechnet, wobei es sich bei dem ersten Ventil entweder um das Einlassventil oder das Auslassventil handelt, und die primäre Prozesssteuerungseinrichtung den Ventilsteuerzeitpunkt des ersten Ventils so steuert, dass er der berechnete Ventilsteuerzeitpunkt ist; und eine sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung, wobei die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung den Soll-Ventilsteuerzeitpunkt eines zweiten Ventils basierend auf einem Soll-Ventilüberschneidungsbetrag der Ventile berechnet, wobei der Ventilüberschneidungsbetrag gemäß dem Betriebzustand des Motors berechnet wird, und den Ist-Ventilsteuerzeitpunkt des ersten Ventils berechnet, wobei es sich bei dem zweiten Ventil um das jeweils andere Einlass- oder Auslassventil handelt, und die sekundäre Prozessteuereinrichtung den Ventilsteuerzeitpunkt des zweiten Ventils so steuert, dass er der berechnete Ventilsteuerzeitpunkt ist, wobei, wenn der Ventilsteuerzeitpunkt des Einlassventils und der Ventilsteuerzeitpunkt des Auslassventils beide vorverstellt werden, führen die primäre Prozesssteuerungseinrichtung und die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung die Ventilsteuerzeitpunktsteuerung aus, indem das Auslassventil als das erste Ventil eingestellt wird und das Einlassventil als das zweite Ventil eingestellt wird, und wobei, wenn der Ventilsteuerzeitpunkt des Einlassventils und der Ventilsteuerzeitpunkt des Auslassventils beide verzögert werden, die primäre Prozesssteuerungseinrichtung und die sekundäre Prozesssteuerungseinrichtung die Ventilsteuerzeitpunktsteuerung ausführen, indem das Einlassventil als das erste Ventil eingestellt wird und das Auslassventil als das zweite Ventil eingestellt wird.
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