DE602005005258T2 - Ventilsteuerzeitenregeleinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Ventilsteuerzeitenregeleinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nockenphasen-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern einer Nockenphase, welche eine Phase mindestens eines Nockens aus der Gruppe eines Einlaßnockens und eines Auslaßnockens bezüglich einer Kurbelwelle des Motors darstellt.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Als Nockenphasen-Steuersystem dieser Art schlug der Anmelder der vorliegenden Erfindung bereits eines vor, welches in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-70312 offenbart ist. An einem Ende einer Einlaßnockenwelle des Motors ist eine hydraulische Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase vorgesehen. Die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase umfaßt ein Gehäuse, welches einstückig mit einem Kettenrad ausgebildet ist, Schaufeln, welche in dem Gehäuse aufgenommen sind, eine Vorrückungs-Hydraulikkammer und eine Rücksetzungs-Hydraulikkammer, welche zwischen dem Gehäuse und der Schaufel ausgebildet sind, und ein elektromagnetisches Steuerventil, welches hydraulische Drücke ändert, welche in die Kammern eingespeist werden. Ferner ist das Kettenrad über einen Zahnriemen mit einer Kurbelwelle verbunden, und die Schaufeln sind mit der Einlaßnockenwelle geeignet zur einheitlichen Drehung damit verbunden.
  • Bei der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase, welche konstruiert ist, wie oben dargelegt, werden die hydraulischen Drücke, welche in die Vorrückungs-Hydraulikkammer und die Rücksetzungs-Hydraulikkammer eingespeist werden, durch das elektromagnetische Steuerventil geändert, um dadurch die Phase zwischen dem Kettenrad und der Einlaßnockenwelle, das bedeu tet, die Phase (im folgenden als „Nockenphase" bezeichnet) Cain des Einlaßnockens bezüglich der Kurbelwelle stufenlos zu ändern. Ferner schließt das elektromagnetische Steuerventil Ölkanäle, um dadurch die hydraulischen Drücke in den Vorrückungs- und Rücksetzungs-Hydraulikkammern aufrechtzuerhalten, wodurch die Nockenphase Cain auf einem zu der Zeit angenommenen Wert gehalten wird.
  • Ferner steuert das Nockenphasen-Steuersystem die Nockenphase Cain über die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase derart, daß die Nockenphase Cain gegen eine Ziel-Nockenphase Cain_cmd konvergiert, und umfaßt einen Kurbelwinkelsensor, einen Nockenwinkelsensor und eine ECU. Bei dem Nockenphasen-Steuersystem steuert die ECU die Nockenphase Cain in der folgenden Weise: Die Nockenphase Cain wird auf Basis von Erfassungssignalen von dem Kurbelwinkelsensor und dem Nockenwinkelsensor berechnet, und die Ziel-Nockenphase Cain_cmd wird auf Basis der Motordrehzahl NE und einer Gasregelungsöffnung AP berechnet.
  • Ferner wird mit einem Steuerungsalgorithmus eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden ein Steuerwert Rcain zum Bewirken, daß die Nockenphase Cain gegen die Ziel-Nockenphase Cain_cmd konvergiert, berechnet, und ein Steuereingabewert Ucain für die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wird durch Modulieren des Steuerwerts Rcain mit einem Modulationsalgorithmus auf Basis eines ΔΣ-Modulationsalgorithmus berechnet. Bei dem Modulationsalgorithmus weist der Steuereingabewert Ucain einen Modulationsbereich davon auf, welcher auf einen vorbestimmten Wert festgelegt ist, und ein Wert Ucain_off_adp als Mittelpunkt des Modulationsbereichs wird gemäß dem Wert des Steuerwerts Rcain festgelegt.
  • Durch Berechnen des Steuereingabewerts Ucain gemäß obiger Beschreibung ist es selbst dann, wenn der Steuerwert Rcain aufgrund der Wärme, welche durch das Solenoid des Steuerventils erzeugt wird, einer Änderung der Betriebskenngrößen einzelner Vorrichtungen für eine veränderliche Nockenphase und einer Alterung geändert bzw. fluktuierend abgewandelt wird, möglich, den Steuereingabewert Ucain als derartigen Wert zu berechnen, welcher ein häufiges Auftreten eines Schaltverhaltens bewirkt, welches charakteristisch für den ΔΣ-Modulationsalgorithmus ist, während der Modulationsbereichs des Steuereingabewerts Ucain auf einen relativ kleinen Wert beschränkt wird. Infolgedessen ist es möglich, eine hohe Steuergenauigkeit der Nockenphasensteuerung zu erreichen.
  • Ferner schlug der Anmelder der vorliegenden Erfindung als Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase bereits eine vor, welche in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2003-289910 beschrieben ist. Die Steuervorrichtung für eine veränderliche Nockenphase, welche einem elektromagnetischen Typ angehört, ist zwischen einem Kettenrad und einer Einlaßnockenwelle angeordnet und umfaßt einen Elektromagneten und eine Rückstellfeder. Bei der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wird die elektromagnetische Kraft des Elektromagneten gegen die Drängkraft der Rückstellfeder geändert, wodurch die Nockenphase Cain stufenlos geändert wird. Ferner wird, wenn die elektromagnetische Kraft konstant gehalten wird, die Nockenphase Cain auf einem Wert gehalten, bei welchem die elektromagnetische Kraft und die Drängkraft der Rückstellfeder ausgeglichen sind.
  • Die letztgenannte elektromagnetische Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase ist gegenüber dem hydraulischen Typ im Hinblick darauf vorteilhaft, daß die Totzeit kürzer ist und ein besseres Ansprechverhalten gewährleistet werden kann. Daher wird erwogen, die letztgenannte elektromagnetische Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase auf das erstge nannte Nockenphasen-Steuersystem anzuwenden. In diesem Fall können jedoch die folgenden Probleme entstehen:
    Aufgrund der Tatsache, daß die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase zwischen der Einlaßnockenwelle und dem Kettenrad vorgesehen ist und das Kettenrad zugleich über den Zahnriemen (bzw. eine Steuerkette) mit der Kurbelwelle verbunden ist, kann, wenn eine plötzliche Gaspedalbetätigung, eine plötzliche Bremspedalbetätigung oder eine Kupplungsbetätigung während einer Gangumschaltung einen plötzlichen Anstieg der Motordrehzahl bewirkt, eine plötzliche Änderung der Trägheitskraft des Zahnriemens, der Kurbelwelle etc. bewirkt werden, welche auf das Kettenrad wirkt. Bei der elektromagnetischen Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wird die Nockenphase Cain durch Ändern der relativen Größenbeziehung zwischen der elektromagnetischen Kraft und der Drängkraft der Rückstellfeder geändert, und daher weicht, wenn eine plötzliche Änderung der Trägheitskraft auftritt, die Größenbeziehung von der korrekten Beziehung, welche durch den Steuereingabewert bestimmt wird, ab, wobei dies manchmal bewirkt, daß die Nockenphase Cain von einem Wert, welcher dem Steuereingabewert entspricht, abweicht. Infolgedessen wird die Konvergenz der Nockenphase Cain gegen die Ziel-Nockenphase Cain_cmd verschlechtert, und wenn sich die Steuergenauigkeit der Nockenphasensteuerung verschlechtert, können der Verbrennungszustand und die Abgasemission verschlechtert werden.
  • Als ein Verfahren zum Lösen der obigen Probleme wird erwogen, den Modulationsbereich des Steuereingabewerts Ucain auf einen relativ großen Bereich festzulegen, um eine Änderung des Steuerwerts Rcain, welche durch eine Abweichung der Nockenphase Cain bewirkt wird, aufzunehmen. Bei diesem Verfahren wirkt die Größe des Modulationsbereichs des Steuereingabewerts Ucain jedoch auf die Nockenphase Cain selbst zurück, wobei dies die Steuerbarkeit davon im Gegenteil verschlechtern kann. Das obi ge Problem tritt gleichfalls auf, wenn der Modulationsalgorithmus durch einen Modulationsalgorithmus bzw. einen Modulationsalgorithmus ersetzt wird.
  • US 2003/131812 stellt ein Nockenphasen-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern einer Nockenphase, welche eine Phase mindestens eines Nockens aus der Gruppe eines Einlaßnockens und eines Auslaßnockens bezüglich einer Kurbelwelle darstellt, dar, umfassend: eine Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase, welche eine Größenbeziehung zwischen einer ersten Kraft, welche in einer Vorrückungsrichtung der Nockenphase wirkt, und einer zweiten Kraft, welche in einer Rücksetzungsrichtung der Nockenphase wirkt, ändert, um dadurch die Nockenphase zu ändern, und die erste und die zweite Kraft in einer ausgeglichenen Beziehung hält, um dadurch die Nockenphase zu halten; eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Motordrehzahl des Motors; eine Nockenphasen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Nockenphase; eine Ziel-Nockenphasen-Festlegungseinrichtung zum Festlegen einer Ziel-Nockenphase als Zielwert, zu welchem die Nockenphase gesteuert wird; eine Steuerwerts-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Steuerwerts zum Bewirken, daß die erfaßte Nockenphase der Ziel-Nockenphase nachläuft, mit einem vorbestimmten Steuerungsalgorithmus; und eine Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung zum Korrigieren des berechneten Steuerwerts gemäß der erfaßten Motordrehzahl, um dadurch einen Steuereingabewert zum Steuern der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase zu berechnen, wobei der vorbestimmte Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung einen Nachlaufs-Steuerwert zum Bewirken, daß die erfaßte Nockenphase der Ziel-Nockenphase nachläuft, mit einem vorbestimmten Nachlaufs-Steuerungsalgorithumus berechnet und den berechneten Nachlaufs-Steuerwert mit einem Algorithmus berechnet, welcher auf einem Algorithmus aus der Gruppe eines Δ-Modulationsalgorithmus, eines ΔΣ-Modulationsalgorithmus und eines ΣΔ-Modulationsalgorithmus ba siert, um dadurch den Steuerwert zu berechnen, wobei die Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung einen Korrekturwert zum Korrigieren des Steuerwerts gemäß der Motordrehzahl berechnet und wobei der vorbestimmte Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung ein Algorithmus ist, welcher auf einer Beziehung zwischen dem Nachlaufs-Steuerwert, dem Korrekturwert und der Nockenphase basiert. Dabei ist die zweite Kraft eine Bremskraft einer elektromagnetischen Bremse. Diese Schrift offenbart keine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen von Modellparametern des Steuersystemmodells auf Basis des Nachlaufs-Steuerwerts, des Korrekturwerts und der Nockenphase mit einem vorbestimmten Bestimmungsalgorithmus.
  • JP 2004 137901 offenbart ein Nockenphasen-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern einer Nockenphase, welche eine Phase mindestens eines Nockens aus der Gruppe eines Einlaßnockens und eines Auslaßnockens bezüglich einer Kurbelwelle darstellt, umfassend: eine Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase, welche eine Größenbeziehung zwischen einer ersten Kraft (Druck in einer Vorrückungs-Hydraulikkammer), welche in einer Vorrückungsrichtung der Nockenphase wirkt, und einer zweiten Kraft (Druck in einer Rücksetzungs-Hydraulikkammer), welche in einer Rücksetzungsrichtung der Nockenphase wirkt, ändert, um dadurch die Nockenphase zu ändern, und die erste und die zweite Kraft in einer ausgeglichenen Beziehung hält (Ölkanäle werden durch das elektromagnetische Ventil geschlossen), um dadurch die Nockenphase zu halten; eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Motordrehzahl des Motors; eine Nockenphasen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Nockenphase; eine Ziel-Nockenphasen-Festlegungseinrichtung zum Festlegen einer Ziel-Nockenphase als Zielwert, zu welchem die Nockenphase gesteuert wird; eine Steuerwerts-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Steuerwerts zum Bewirken, daß die erfaßte Nockenphase der Ziel-Nockenphase nachläuft, mit einem vorbestimmten Steuerungsalgorithmus; und eine Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung zum Korrigieren des berechneten Steuerwerts gemäß der erfaßten Motordrehzahl, um dadurch einen Steuereingabewert zum Steuern der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase zu berechnen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Nockenphasen-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, welche in der Lage ist, eine Abweichung der Nockenphase, welche aufgrund der Struktur einer Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase durch eine plötzliche Änderung der Motordrehzahl bewirkt wird, zu unterdrücken, wodurch eine ausgezeichnete Steuerbarkeit und eine hohe Steuergenauigkeit gewährleistet werden.
  • Die oben erwähnte Aufgabe wird mit einem Nockenphasen-Steuersystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Die vorliegende Erfindung schafft ein Nockenphasen-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern einer Nockenphase, welche eine Phase mindestens eines Nockens aus der Gruppe eines Einlaßnockens und eines Auslaßnockens bezüglich einer Kurbelwelle darstellt, umfassend:
    eine Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase, welche eine Größenbeziehung zwischen einer ersten Kraft, welche in einer Vorrückungsrichtung der Nockenphase wirkt, und einer zweiten Kraft, welche in einer Rücksetzungsrichtung der Nockenphase wirkt, ändert, um dadurch die Nockenphase zu ändern, und die erste und die zweite Kraft in einer ausgeglichenen Beziehung hält, um dadurch die Nockenphase zu halten;
    eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Motordrehzahl des Motors;
    eine Nockenphasen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Nockenphase;
    eine Ziel-Nockenphasen-Festlegungseinrichtung zum Festlegen einer Ziel-Nockenphase als Zielwert, zu welchem die Nockenphase gesteuert wird;
    eine Steuerwerts-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Steuerwerts zum Bewirken, daß die erfaßte Nockenphase der Ziel-Nockenphase nachläuft, mit einem vorbestimmten Steuerungsalgorithmus; und
    eine Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung zum Korrigieren des berechneten Steuerwerts gemäß der erfaßten Motordrehzahl, um dadurch einen Steuereingabewert zum Steuern der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase zu berechnen.
  • Bei der Anordnung des Nockenphasen-Steuersystems für einen Verbrennungsmotor wird eine Steuergröße zum Bewirken, daß die erfaßte Nockenphase der Ziel-Nockenphase nachläuft, mit einem vorbestimmten Steuerungsalgorithmus berechnet, und die berechnete Steuergröße wird auf Basis der Motordrehzahl korrigiert, wodurch ein Steuereingabewert zum Steuern einer Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase berechnet wird. Die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase ändert die Nockenphase durch Ändern der Größenbeziehung zwischen einer ersten Kraft, welche in der Vorrückungsrichtung der Nockenphase wirkt, und einer zweiten Kraft, welche in der Rücksetzungsrichtung davon wirkt, und hält die Nockenphase durch Halten der ersten und der zweiten Kraft in einem ausgeglichenen Zustand. Aufgrund der Struktur der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase besteht, wenn eine plötzliche Änderung der Motordrehzahl eine plötzliche Änderung einer Trägheitskraft, welche auf die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wirkt, bewirkt, die Möglichkeit, daß die Beziehung zwischen der ersten und der zweiten Kraft von dem korrekten Zustand abweicht, so daß dies bewirkt, daß die Nockenphase von einem korrekten Wert, welcher dem Steuereingabewert entspricht, abweicht. Bei dem Nockenphasen-Steuersystem kann jedoch aufgrund der Tatsache, daß der Steuereingabewert als Wert, welcher durch den Korrekturwert korrigiert wird, berechnet wird, selbst dann, wenn eine plötzliche Änderung der Trägheitskraft, welche auf die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wirkt, durch eine plötzliche Änderung der Motordrehzahl bewirkt wird, der Einfluß davon korrekt ausgeglichen werden, und daher kann die Beziehung zwischen der ersten und der zweiten Kraft, welche auf die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wirken, in einem korrekten Zustand aufrechterhalten werden. Infolgedessen ist es möglich, eine Abweichung der Nockenphase, welche durch eine plötzliche Änderung der Motordrehzahl bewirkt werden kann, zu unterdrücken, wodurch die ausgezeichnete Steuerbarkeit und die hohe Steuergenauigkeit der Nockenphasensteuerung gewährleistet werden können. Es sei bemerkt, daß der Ausdruck „berechnen", welcher in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, wie bei „Berechnen eines Steuerwerts" und „berechnet den Steuereingabewert" nicht auf eine Berechnung durch ein Programm beschränkt ist, sondern ein Erzeugen eines elektrischen Signals, welches den Steuerwert angibt, oder eines elektrischen Signals, welches den Steuereingabewert angibt, unter Verwendung einer elektrischen Schaltung umfaßt.
  • Der vorbestimmte Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung berechnet einen Nachlaufs-Steuerwert zum Bewirken, daß die erfaßte Nockenphase der Ziel-Nockenphase nachläuft, mit einem vorbestimmten Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus und moduliert den berechneten Nachlaufs-Steuerwert mit einem Algorithmus, welcher auf einem Algorithmus aus der Gruppe eines Δ-Modulationsalgorithmus, eines ΔΣ-Modulationsalgo rithmus und eines ΣΔ-Modulationsalgorithmus basiert, um dadurch den Steuerwert zu berechnen.
  • Bei der Anordnung dieses Ausführungsbeispiels wird ein Nachlaufs-Steuerwert zum Bewirken, daß die erfaßte Nockenphase der Ziel-Nockenphase nachläuft, mit einem vorbestimmten Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus berechnet, und der Steuerwert wird durch Modulieren des berechneten Nachlaufs-Steuerwerts mit einem Algorithmus, welcher auf mindestens einem Algorithmus, welcher auf einem Algorithmus aus der Gruppe eines Δ-Modulationsalgorithmus, eines ΔΣ-Modulationsalgorithmus und eines ΣΔ-Modulationsalgorithmus basiert, berechnet. Generell besteht, wenn die Nockenphase über die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase derart gesteuert wird, daß die Nockenphase einer Änderung der Ziel-Nockenphase nachläuft, wenn die Steuerung lediglich mit dem Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus vorgesehen ist, die Möglichkeit, daß die Steuerbarkeit und die Steuergenauigkeit aufgrund der nichtlinearen Kennlinie der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase verschlechtert werden. Bei dem Nockenphasen-Steuersystem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Steuerwert jedoch durch Modulieren des Nachlaufs-Steuerwerts, welcher mit dem vorbestimmten Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus berechnet wird, mit dem Algorithmus, welcher auf mindestens einem Algorithmus aus der Gruppe des Δ-Modulationsalgorithmus, des ΔΣ-Modulationsalgorithmus und des ΣΔ-Modulationsalgorithmus basiert, berechnet, und der somit berechnete Steuerwert wird korrigiert, um dadurch den Steuereingabewert zu berechnen. Daher kann der Steuereingabewert als Wert berechnet werden, welcher in einer Weise, wobei häufig wiederholt eine Umkehrung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs erfolgt, ansteigt und abfällt, wodurch die Nockenphasensteuerung ausgeführt werden kann, während der Einfluß der nichtlinearen Kenngrößen der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase vermieden wird. Infolgedessen ist es möglich, die Steuerbarkeit und die Steuergenauigkeit der Nockenphasensteuerung zu verbessern.
  • Die Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung berechnet einen Korrekturwert zum Korrigieren des Steuerwerts gemäß der Motordrehzahl, und der vorbestimmte Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus ist ein Algorithmus, welcher auf einem Steuersystemmodell basiert, welches eine Beziehung zwischen dem Nachlaufs-Steuerwert, dem Korrekturwert und der Nockenphase definiert, wobei das Nockenphasen-Steuersystem ferner eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen von Modellparametern des Steuersystemmodells auf Basis des Nachlaufs-Steuerwerts, des Korrekturwerts und der Nockenphase mit einem vorbestimmten Bestimmungsalgorithmus umfaßt.
  • Bei der Anordnung dieses Ausführungsbeispiels berechnet die Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung einen Korrekturwert zum Korrigieren des Steuerwerts gemäß der Motordrehzahl, und der vorbestimmte Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung ist ein Algorithmus, welcher auf einem Steuersystemmodell basiert, welches die Beziehung zwischen dem Nachlaufs-Steuerwert, dem Korrekturwert und der Nockenphase definiert, und die Bestimmungseinrichtung bestimmt Modellparameter des Steuersystemmodells auf Basis des Nachlaufs-Steuerwerts, des Korrekturwerts und der Nockenphase mit einem vorbestimmten Bestimmungsalgorithmus. Generell können, während die Nockenphasensteuerung unter Verwendung des Steuersystemmodells durchgeführt wird, aufgrund einer Änderung der Reibung des Motors, welche durch das Fortschreiten einer Erwärmung davon bewirkt wird, einer Änderung der dynamischen Kenngrößen unter einzelnen Vorrichtungen für eine veränderliche Nockenphase und einer Alterung die dynamischen Kenngrößen des Steuersystems von den tatsächlichen Werten abweichen. Ferner ist zu ersehen, daß, wenn das Steuersystem in einer von dem Steuerwert unabhängigen Weise konstruiert ist, aufgrund der Tatsache, daß der Steuerwert gemäß der Motordrehzahl berechnet wird, die dynamischen Kenngrößen des Steuersystemmodells aufgrund eines Anstiegs oder Abfalls in dem Bereich einer Änderung der Motordrehzahl geändert werden, wobei dies bewirken kann, daß die dynamischen Kenngrößen des Steuermodells in einem Zustand, welcher von den tatsächlichen dynamischen Kenngrößen davon abweicht, bestimmt werden können. Bei dem Nockenphasen-Steuersystem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Steuersystemmodell jedoch als eines konstruiert, welches den Nachlaufs-Steuerwert, den Steuerwert und die Nockenphase definiert, und die Modellparameter werden mit dem vorbestimmten Bestimmungsalgorithmus bestimmt, welcher auf dem Nachlaufs-Steuerwert, dem Steuerwert und der Nockenphase basiert. Daher können beispielsweise durch Verwenden eines eingebauten Bestimmungsglieds als Bestimmungseinrichtung die dynamischen Kenngrößen des Steuersystemmodells unverzüglich an die tatsächlichen dynamischen Kenngrößen davon angepaßt werden, während der nachteilige Einfluß einer Änderung der Reibung des Motors, welche durch das Fortschreiten einer Erwärmung davon bewirkt wird, einer Änderung der dynamischen Kenngrößen unter einzelnen Vorrichtungen für eine veränderliche Nockenphase und einer Alterung vermieden wird. Infolgedessen ist es möglich, die Steuerbarkeit und die Steuergenauigkeit der Nockenphasensteuerung zu verbessern.
  • Vorzugsweise umfaßt der vorbestimmte Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung einen vorbestimmten Reaktionsbestimmungs-Steuerungsalgorithmus.
  • Generell können, wenn die Nockenphase über das Steuersystem für eine veränderliche Nockenphase derart gesteuert wird, daß diese der Ziel-Nockenphase nachläuft, aufgrund einer Änderung der Reibung des Motors, welche durch das Fortschreiten einer Erwärmung davon bewirkt wird, einer Änderung der dynamischen Kenngrößen unter einzelnen Vorrichtungen für eine verän derliche Nockenphase und einer Alterung ein Schwingungsverhalten, ein Überschießen und ein Fehler der Nockenphase auftreten. Dieses Problem kann aufgrund der Tatsache, daß das Ausmaß der Korrektur ansteigt, wenn der Bereich einer Änderung der Motordrehzahl groß ist, selbst dann deutlich werden, wenn der Steuerwert gemäß der Motordrehzahl korrigiert wird. Ferner umfaßt der vorbestimmte Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung bei dem Nockenphasen-Steuersystem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen vorbestimmten Reaktionsbestimmungs-Steuerungsalgorithmus, und daher ist es möglich, zu bewirken, daß die Nockenphase der Ziel-Nockenphase genau und unverzüglich nachläuft, während verhindert wird, daß das Schwingungsverhalten, Überschießen und ein Fehler auftreten. Infolgedessen ist es möglich, die Steuerbarkeit und die Steuergenauigkeit der Nockenphasensteuerung zu verbessern.
  • Vorzugsweise umfaßt der vorbestimmte Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung einen vorbestimmten Steuerungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden.
  • Wie beschrieben, können, wenn die Nockenphase über das Steuersystem für eine veränderliche Nockenphase derart gesteuert wird, daß diese der Ziel-Nockenphase nachläuft, ein Schwingungsverhalten, ein Überschießen und ein Fehler der Nockenphase auftreten. Dieses Problem kann aufgrund der Tatsache, daß das Ausmaß der Korrektur ansteigt, wenn der Bereich einer Änderung der Motordrehzahl groß ist, selbst dann deutlich werden, wenn der Steuerwert gemäß der Motordrehzahl korrigiert wird. Bei dem Steuersystem für eine veränderliche Nockenphase gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der vorbestimmte Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung jedoch einen vorbestimmten Steuerungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden, und daher ist es, wenn beispielsweise ein Steuerungsalgorithmus eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden als Steuerungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden verwendet wird, möglich, die Nachlaufsgeschwindigkeit der Nockenphase bezüglich der Ziel-Nockenphase mit einem Zielwerts-Filteralgorithmus korrekt festzulegen und zugleich das Nachlaufverhalten der Nockenphase bezüglich der Ziel-Nockenphase mit einem Rückführungs-Steuerungsalgorithmus korrekt festzulegen. Daher ist es möglich, zu bewirken, daß die Nockenphase der Ziel-Nockenphase genau und unverzüglich nachläuft, während verhindert wird, daß das Schwingungsverhalten, ein Überschießen und ein Fehler auftreten. Infolgedessen ist es möglich, die Steuerbarkeit und die Steuergenauigkeit der Nockenphasensteuerung zu verbessern.
  • Vorzugsweise umfaßt das Nockenphasen-Steuersystem ferner eine Störungsschätzwerts-Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines Störungsschätzwerts zum Ausgleichen einer Störung, welche auf die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wirkt, mit einem vorbestimmten Schätzungsalgorithmus, und die Steuerwerts-Berechnungseinrichtung berechnet den Steuerwert ferner auf Basis des berechneten Störungsschätzwerts.
  • Bei der Anordnung des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird ein Korrekturwert zum Korrigieren des Steuerwerts gemäß der Motordrehzahl berechnet, und ein Störungsausgleichswert zum Ausgleichen einer Störung, welche auf die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wirkt, wird auf Basis des Korrekturwerts mit einem vorbestimmten Schätzungsalgorithmus berechnet, und der Steuerwert wird ferner auf Basis des berechneten Störungsschätzwerts berechnet. In dem Fall, daß der Steuerwert ferner auf Basis des Störungsschätzwerts berechnet wird, wie oben beschrieben, entsteht, wenn der Störungsschätzwert unabhängig von dem Korrekturwert berechnet wird, das folgende Problem: Wenn der Bereich einer Änderung der Motordrehzahl größer wird, um den Betrag des Korrekturwerts zu vergrößern, wodurch bewirkt wird, daß ein Schwingungsverhalten, ein Überschießen oder ein Fehler der Nockenphase auftreten, werden diese als durch eine Störung bewirkt betrachtet, und der Störungsschätzwert wird in einer Weise berechnet, wobei dies ausgeglichen wird. Infolgedessen kann, wenn der Bereich einer Änderung der Motordrehzahl kleiner wird, der Steuerwert, welcher auf Basis eines derartigen Störungsschätzwerts berechnet wird, ein inkorrekter sein. Bei dem Steuersystem für eine veränderliche Nockenphase gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Störungsschätzwert jedoch selbst dann auf Basis des Korrekturwerts berechnet, wenn der Korrekturwert in Verbindung mit einer Änderung der Motordrehzahl geändert wird, und es ist möglich, den Störungsschätzwert korrekt zu berechnen, wobei eine derartige Änderung des Steuerwerts berücksichtigt wird, wodurch der Steuerwert als Wert berechnet werden kann, welcher die Störung, welche auf die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wirkt, korrekt ausgleichen kann. Infolgedessen ist es möglich, die Steuerbarkeit und die Steuergenauigkeit der Nockenphasensteuerung sogar weiter zu verbessern.
  • Die oben erwähnten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden genauen Beschreibung bei Betrachtung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren verwendet werden, um gleiche Komponenten zu bezeichnen, besser ersichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Nockenphasen-Steuersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und eines Verbrennungsmotors, auf welchen das Nockenphasen-Steuersystem angewandt wird;
  • 2 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase;
  • 3 ist eine schematische Ansicht gemäß der Linie A-A von 2, welche eine Planetengetriebeeinheit darstellt;
  • 4 ist eine schematische Ansicht gemäß der Linie B-B von 2, welche eine elektromagnetische Bremse darstellt;
  • 5 ist ein Kurvendiagramm, welches eine Kennlinienkurve darstellt, welche Betriebskenngrößen der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase repräsentiert;
  • 6 ist ein Kurvendiagramm, welches eine Kennlinienkurve darstellt, welche Betriebskenngrößen eines Elektromagneten der Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase repräsentiert;
  • 7 ist ein schematisches Blockdiagramm des Nockenphasen-Steuersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 8 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung beim Berechnen von Basiswerten a1_bs und a2_bs von Modellparametern darstellt;
  • 9 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung beim Berechnen eines Korrekturkoeffizienten Kasc darstellt;
  • 10 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung beim Berechnen eines Korrekturwerts Rdne darstellt;
  • 11 ist ein Kurvendiagramm, welches eine Kennlinienkurve darstellt, welche nützlich zum Erläutern des Einflusses einer Trägheitskraft ist, welche auf die Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase wirkt, wenn sich die Motordrehzahl plötzlich ändert;
  • 12 ist ein schematisches Blockdiagramm eines DSM-Steuerglieds;
  • 13 ist ein Flußdiagramm, welches einen Nockenphasen-Steuerverarbeitungsvorgang darstellt;
  • 14 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel eines Verzeichnisses zur Verwendung beim Berechnen eines Verzeichniswerts einer Ziel-Nockenphase darstellt;
  • 15 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, welches ein Beispiel von Ergebnissen einer Steuerung durch das Nockenphasen-Steuersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
  • 16 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm, welches Ergebnisse einer Steuerung eines Vergleichsbeispiels darstellt;
  • 17 ist ein Diagramm, welches eine Änderung der Tabelle zur Verwendung beim Berechnen des Korrekturwerts Rdne darstellt;
  • 18 ist ein schematisches Blockdiagramm eines DSM-Steuerglieds eines Nockenphasen-Steuersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 19 ist ein schematisches Blockdiagramm eines DM-Steuerglieds eines Nockenphasen-Steuersystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • GENAUE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die Erfindung wird nun unter Verweis auf die Zeichnung, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele davon darstellt, genau beschrieben. 1 stellt ein Nockenphasen-Steuersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar, welches die Phase eines Einlaßnockens 5, das bedeutet, die Phase einer Einlaßnockenwelle 4, bezüglich einer Kurbelwelle 10 eines Verbrennungsmotors (im folgenden einfach als „Motor" bezeichnet) 3 steuert und eine Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase, welche die Nockenphase Cain ändert, und eine ECU 2, welche die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase steuert, wie in 1 dargestellt, umfaßt. Die ECU 2 führt einen Nockenphasen-Steuerverarbeitungsvorgang aus, wie im folgenden genau beschrieben wird.
  • Der Motor 3 gehört einem Viertakt-DOHC-Typ an und umfaßt die Einlaßnockenwelle 4 und eine Auslaßnockenwelle 7. Die Einlaß- und die Auslaßnockenwelle 4 und 7 weisen Einlaßnocken 5 und Auslaßnocken 8, welche daran vorgesehen sind, für jeweilige Zylinder zum Öffnen und Schließen der Einlaßventile 6 und der Auslaßventile 9 auf.
  • Ein Kettenrad 4a ist geeignet zur Drehung koaxial an der Einlaßnockenwelle 4 angebracht, wie in 2 dargestellt. Das Kettenrad 4a ist über eine Steuerkette 4b mit der Kurbelwelle 10 verbunden und ist ferner über eine Planetengetriebeeinheit 31, welche im folgenden behandelt wird, der Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase mit der Einlaßnockenwelle 4 verbunden. Bei dieser Anordnung führt die Einlaßnockenwelle 4 eine Drehung pro zwei Drehungen der Kurbelwelle 10 durch. Ferner ist die Auslaßnockenwelle 7 mit einem Kettenrad (nicht dargestellt), welches einstückig damit ausgebildet ist, versehen und über das Kettenrad und eine nicht dargestellte Steuerkette mit der Kurbelwelle 10 verbunden, wodurch die Auslaßnockenwelle 7 eine Drehung pro zwei Drehungen der Kurbelwelle 10 durchführt.
  • Die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase gehört einem elektromagnetischen Typ an, welcher die Nockenphase Cain durch eine elektromagnetische Kraft stufenlos ändert, wie im folgenden beschrieben, und umfaßt die Planetengetriebeeinheit 31 und eine elektromagnetische Bremse 32, wie in 2 bis 4 dargestellt.
  • Die Planetengetriebeeinheit 31 überträgt eine Drehung zwischen der Einlaßnockenwelle 4 und dem Kettenrad 4a und umfaßt ein Hohlrad 31a, drei Planetenritzel 31b, ein Zentralrad 31c und einen Planetenradträger 31d. Das Hohlrad 31a ist mit einem äußeren Gehäuse 33 der elektromagnetischen Bremse 32, welches im folgenden behandelt wird, verbunden und wird koaxial einheitlich mit dem äußeren Gehäuse 33 gedreht. Ferner ist das Zentralrad 31c koaxial an einem vordersten Ende der Einlaßnockenwelle 4 geeignet zur einheitlichen Drehung damit angebracht.
  • Demgegenüber weist der Planetenradträger 31d eine generell dreieckige Gestalt auf und umfaßt Wellen 31e, welche von den drei Ecken davon hervorstehen. Der Planetenradträger 31d ist über diese Wellen 31e derart mit dem Kettenrad 4a verbunden, daß sich dieser koaxial einheitlich mit dem Kettenrad 4a dreht.
  • Ferner ist jedes Planetenritzel 31b drehbar an einer zugeordneten Welle der Wellen 31e des Planetenradträgers 31d gelagert und ist zwischen dem Zentralrad 31c und dem Hohlrad 31a in beständigem Eingriff mit diesen Rädern angeordnet.
  • Ferner umfaßt die elektromagnetische Bremse 32, welche zuvor erwähnt wurde, ein äußeres Gehäuse 33, ein Kernstück 34, einen Elektromagneten 35 und eine Rückstellfeder 36. Das äußere Gehäuse 33 ist derart ausgebildet, daß dieses hohl ist, und das Kernstück 34 ist darin in einer gegen das äußere Gehäuse 33 drehbaren Weise angeordnet. Das Kernstück 34 umfaßt einen Basisabschnitt 34a mit einem kreisförmigen Querschnitt und zwei Arme 34b und 34b, welche sich von dem Basisabschnitt 34a ausgehend in Radialrichtung erstrecken. Der Basisabschnitt 34 des Kernstücks 34 ist an dem Planetenradträger 31d geeignet zur koaxialen einheitlichen Drehung mit dem Planetenradträger 31d angebracht.
  • Demgegenüber sind an der Innenumfangsfläche des äußeren Gehäuses 33 zwei Paare von Sperrgliedern 33a und 33b in Abstandsintervallen vorgesehen, wobei jedes Paar durch ein Sperrglied 33a, welches die maximale Rücksetzungsposition definiert, und ein Sperrglied 33b, welches die maximale Vorrückungsposition definiert, gebildet wird. Die Arme 34b des Kernstücks 34 sind zwischen den jeweiligen Paaren von Sperrgliedern 33a und 33b angeordnet, wodurch das Kernstück 34 gegen das äußere Gehäuse 33 zwischen der maximalen Rücksetzungsposition (durch Vollinien in 4 dargestellt), in welcher die Arme 34b in Kontakt mit den Sperrgliedern 33a der maximalen Rücksetzungsposition gebracht und dort angehalten werden, und der maximalen Vorrückungsposition (dargestellt durch zweifach punktierte Strichlinien in 4), in welcher die Arme 34b in Kontakt mit den Sperrgliedern 33b der maximalen Vorrückungsposition gebracht und dort angehalten werden, drehbar ist.
  • Ferner ist die Rückstellfeder 36 in einem zusammengedrückten Zustand zwischen einem der Sperrglieder 33b der maximalen Vorrückungsposition und dem gegenüberliegenden der Arme 34b eingefügt, und die Drängkraft Fspr (zweite Kraft) der Rückstellfeder 36 drängt die Arme 34b zu den Sperrgliedern 33a der maximalen Rücksetzungsposition hin.
  • Demgegenüber ist der Elektromagnet 35 an einem der Sperrglieder 33b der maximalen Vorrückungsposition auf einer Seite gegenüber der Rückstellfeder 36 derart angebracht, daß dieser bündig mit einem Ende des Sperrglieds 33b der maximalen Vor rückungsposition gegenüber dem Arm 34b angeordnet ist. Der Elektromagnet 35 ist mit der ECU 2 elektrisch verbunden, und wenn dieser durch den Steuereingabewert Ucain (Spannungssignal) von der ECU 2 erregt wird, zieht die elektromagnetische Kraft Fsol (erste Kraft) den gegenüberliegenden der Arme 34b gegen die Drängkraft der Rückstellfeder 36 an, um diesen schwenkend zu dem Sperrglied 33b der maximalen Vorrückungsposition hin zu bewegen.
  • Eine Beschreibung der Arbeitsweise der Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase, welche konstruiert ist, wie oben beschrieben, wird angegeben. Bei der Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase wird, wenn der Elektromagnet 35 der elektromagnetischen Bremse 32 nicht erregt wird, das Kernstück 34 durch die Drängkraft Fspr der Rückstellfeder 36 in der maximalen Rücksetzungsposition gehalten, in welcher der Arm 34b an dem Sperrglied 33a der maximalen Rücksetzungsposition anschlägt, wodurch die Nockenphase Cain auf dem maximalen Nachlaufswert Cainrt (siehe 5) gehalten wird.
  • In diesem Zustand drehen sich, wenn sich das Kettenrad 4a in einer Richtung, welche durch einen Pfeil Y1 in 4 angezeigt wird, gemeinsam mit einer Drehung der Kurbelwelle 10 des in Betrieb befindlichen Motors dreht, der Planetenradträger 31d und das Hohlrad 31a einheitlich damit, wodurch eine Drehung der Planetenritzel 31b verhindert wird, sich jedoch das Zentralrad 31c einheitlich mit dem Planetenradträger 31d und dem Hohlrad 31a dreht. Das bedeutet, daß sich das Kettenrad 4a und die Einlaßnockenwelle 4 einheitlich miteinander in der Richtung drehen, welche durch den Pfeil Y1 angezeigt wird.
  • Ferner zieht in einem Zustand, in welchem das Kernstück 34 in der maximalen Rücksetzungsposition gehalten wird, wenn der Elektromagnet 35 durch den Steuereingabewert Ucain von der ECU 2 erregt wird, die elektromagnetische Kraft Fsol des Elektro magneten 35 den Arm 34b des Kernstücks 34 gegen die Drängkraft Fspr der Rückstellfeder 36 zu dem Sperrglied 33b der maximalen Vorrückungsposition hin an, das bedeutet, zu der maximalen Vorrückungsposition hin, so daß dieser zu einer Position gedreht wird, wo die elektromagnetische Kraft Fsol und die Drängkraft Fspr wechselseitig ausgeglichen sind. Anders ausgedrückt, dreht sich das äußere Gehäuse 33 in einer Richtung, welche der Richtung, welche durch den Pfeil Y1 angezeigt wird, entgegengesetzt ist, gegen das Kernstück 34.
  • Dies bewirkt, daß sich das Hohlrad 31a in einer Richtung, welche durch einen Pfeil Y2 in 3 angezeigt wird, gegen den Planetenradträger 31d dreht und sich die Planetenritzel 31b gemeinsam damit in einer Richtung, welche durch einen Pfeil Y3 in 3 angezeigt wird, drehen, wodurch sich das Zentralrad 31c in einer Richtung dreht, welche durch einen Pfeil Y4 in 3 angezeigt wird. Infolgedessen dreht sich die Einlaßnockenwelle 4 in der Richtung des Kettenrads 4a (das bedeutet, in einer Richtung, welche der Richtung, welche durch den Pfeil Y2 in 3 angezeigt wird, entgegengesetzt ist), gegen das Kettenrad 4a, wodurch die Nockenphase Cain vorgerückt wird.
  • In diesem Fall wird die Schwenkbewegung des äußeren Gehäuses 33 über das Hohlrad 31a, die Planetenritzel 31b und das Zentralrad 31c auf die Einlaßnockenwelle 4 übertragen, und daher bewirkt die drehzahlerhöhende Wirkung der Planetengetriebeeinheit 30, daß sich die Einlaßnockenwelle 4 um einen erhöhten bzw. vergrößerten Wert des Winkels der Drehung des äußeren Gehäuses 33 gegen das Kettenrad 4a dreht. Das bedeutet, daß der Vorlaufswert der Nockenphase Cain des Einlaßnockens 5 derart abgestimmt wird, daß dieser gleich einem erhöhten Wert des Winkels der Drehung des äußeren Gehäuses 33 ist. Dies ist aufgrund der Tatsache der Fall, daß die elektromagnetische Kraft Fsol des Elektromagneten 35 einen Grenzwert aufweist, jenseits dessen diese nicht wirksam ist, und daher ist es notwendig, durch Ausgleichen des Grenzwerts zu bewirken, daß sich die Nockenphase Cain in einem breiteren Bereich ändert.
  • Wie oben beschrieben, wirkt bei der Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase die elektromagnetische Kraft Fsol in der Vorrückungsrichtung der Nockenphase Cain, und die Drängkraft Fspr der Rückstellfeder 36 wirkt in der Rücksetzungsrichtung der Nockenphase Cain. Ferner wird, wenn sich die elektromagnetische Kraft Fsol nicht ändert, die Nockenphase Cain auf einem Wert gehalten, bei welchem die elektromagnetische Kraft Fsol und die Drängkraft Fspr ausgeglichen sind.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung der Betriebskenngrößen der Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase angegeben. Wie in 5 dargestellt, wird die Nockenphase Cain bei der Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase durch den Steuereingabewert Ucain für den Elektromagneten 35 kontinuierlich zwischen dem maximalen Nachlaufswert Cainrt (beispielsweise einem Nockenwinkel von 0°) und dem maximalen Vorlaufswert Cainad (beispielsweise einem Nockenwinkel von 55°) geändert, und eine in Vollinie dargestellte Kurve, welche Werte der Nockenphase Cain angibt, welche angenommen werden, wenn der Steuereingabewert Ucain ansteigt, und eine Strichlinie, welche Werte der Nockenphase angibt, welche angenommen werden, wenn der Steuereingabewert Ucain abnimmt, sind voneinander verschieden, das bedeutet, daß die Nockenphase Cain eine Hysteresekennlinie aufweist.
  • Dies ist aufgrund der Tatsache der Fall, daß der Elektromagnet 35 das Kennmerkmal aufweist, daß die elektromagnetische Kraft Fsol, welche durch den Elektromagneten 35 erzeugt wird, langsam ansteigt, wenn der Elektromagnet 35 bei dem Beginn einer Betätigung davon durch den Steuereingabewert Ucain erregt wird, wie in 6 dargestellt. Ferner weist, wie in 6 dargestellt, die elektromagnetische Kraft Fsol des Elektromagneten 35 ein Kennmerkmal des Aufweisens der gleichen Tendenz zwischen den Fällen, daß der Steuereingabewert Ucain von einem Wert von 0 ausgehend zu einer positiven Seite erhöht wird und daß dieser von einem Wert von 0 ausgehend zu einer negativen Seite vermindert wird, auf. Kurz ausgedrückt, weist diese ein Kennmerkmal des Aufweisens einer symmetrischen Tendenz bezüglich eines Mittelpunkts, bei welchem der Steuereingabewert Ucain einen Wert von 0 aufweist, auf. Daher wird, wenn der Steuereingabewert Ucain derart festgelegt wird, daß ein Wert davon bezügliche eines Werts von 0 als Mittelpunkt invertiert wird, die elektromagnetische Kraft Fsol aufgehoben.
  • Aufgrund der Tatsache, daß die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase das oben beschriebene Kennmerkmal aufweist, wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel während eines gleichmäßigen Betriebs des Motors, wobei die Motordrehzahl NE stabil ist, der Steuereingabewert Ucain als positiver Wert berechnet, welcher in einer Weise, wobei eine Umkehrung zwischen einem vorbestimmten maximalen Wert Ucainmax (siehe 6) und einem vorbestimmten minimalen Wert Ucainmin (siehe 6), welche beide positive Werte sind, erfolgt, wiederholt ansteigt und abfällt. Der minimale Wert Ucainmin wird auf einen Wert außerhalb eines Bereichs, in welchem die elektromagnetische Kraft Fsol bei dem Beginn einer Betätigung des Elektromagneten 35 langsam ansteigt, festgelegt, wodurch die elektromagnetische Kraft Fsol durch den Steuereingabewert Ucain derart gesteuert wird, daß diese in einem Bereich außerhalb des Bereichs, in welchem die elektromagnetische Kraft Fsol bei dem Beginn einer Betätigung des Elektromagneten 35 langsam ansteigt, im wesentlichen linear geändert wird. Infolgedessen wird die Nockenphase Cain derart gesteuert, daß diese zwischen dem maximalen Nachlaufswert Cainrt und dem maximalen Vorlaufswert Cainad linear geändert wird, ohne die Hysteresekennlinie bezüglich des Steuereingabewerts Ucain aufzuweisen (siehe eine Kurve in Vollinie in 11, welche im folgenden behandelt wird).
  • Der Grund des Verwendens der oben beschriebenen Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase anstelle der herkömmlichen hydraulischen Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel lautet folgendermaßen: Die herkömmliche hydraulische Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase weist Kennmerkmale im Hinblick darauf auf, daß es Zeit erfordert, bevor eine Öldruckpumpe gestartet wird und der hydraulische Druck dadurch ausreichend erhöht wird, um die Nockenphase Cain steuerbar zu machen; die Reaktion der Vorrichtung verschlechtert wird, wenn die Öltemperatur sehr niedrig ist; die Totzeit lang ist; und das Ansprechverhalten schlecht ist. Demgegenüber ist die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase, welche bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, im Hinblick darauf vorteilhaft, daß es weder erforderlich ist, darauf zu warten, daß der hydraulische Druck ansteigt, noch diese durch die Öltemperatur beeinflußt wird, sondern in der Lage ist, die Nockenphase Cain ab dem Start davon korrekt zu steuern, und ferner eine kurze Totzeit aufweist und ein besseres Ansprechverhalten gewährleistet. Die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase wird verwendet, um diese Vorteile zu nutzen.
  • Demgegenüber ist ein Nockenwinkelsensor 20 an einem Ende der Einlaßnockenwelle 4 gegenüber der Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase angeordnet. Der Nockenwinkelsensor 20 (Nockenphasen-Erfassungseinrichtung) ist beispielsweise durch einen Magnetrotor und ein MRE-Aufnahmeglied ausgebildet und liefert in Verbindung mit einer Drehung der Einlaßnockenwelle 4 ein CAM-Signal, welches ein Impulssignal ist, für die ECU 2. Ein Impuls des CAM-Signals wird jeweils erzeugt, wenn sich die Nockenwelle 4 um einen vorbestimmten Nockenwinkel (beispielsweise 1°) dreht.
  • Der Motor 3 ist mit einem Kurbelwinkelsensor 21 versehen. Der Kurbelwinkelsensor 21 umfaßt beispielsweise einen Magnetrotor und ein MRE-Aufnahmeglied (Magnetwiderstandselements-Aufnahmeglied) ähnlich dem Nockenwinkelsensor 20 und liefert ein CRK-Signal und ein TDC-Signal, welche beide Impulssignale sind, gemäß der Drehung der Kurbelwelle 10 für die ECU 2.
  • Ein Impuls des CRK-Signals wird jeweils erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle 10 um einen vorbestimmten Winkel (beispielsweise 30°) dreht. Die ECU 2 bestimmt die Drehzahl NE des Motors 3 (im folgenden als „Motordrehzahl Ne" bezeichnet) auf Basis des CRK-Signals und berechnet die Nockenphase Cain auf Basis des CRK-Signals und des CAM-Signals von dem Nockenwinkelsensor 20. Ferner zeigt das TDC-Signal an, daß sich jeder Kolben 11 in dem zugeordneten Zylinder bei dem Beginn des Ansaughubs in einer vorbestimmten Kurbelwinkelposition geringfügig vor der TDC-Position befindet, und ein Impuls des TDC-Signals wird jeweils erzeugt, wenn sich die Kurbelwelle 10 um einen vorbestimmten Kurbelwinkel dreht. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Kurbelwinkelsensor 21 einer Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung und einer Nockenphasen-Erfassungseinrichtung.
  • Ferner sind mit der ECU 2 ein Gaspedal-Öffnungssensor 22 und ein Zündschalter (im folgenden als „IG-SW" bezeichnet) 23 verbunden. Der Gaspedal-Öffnungssensor 22 erfaßt eine Öffnung bzw. einen Niederdrückungswert eines nicht dargestellten Gaspedals (im folgenden als „Gaspedalöffnung AP" bezeichnet) und liefert ein Signal, welches die erfaßte Gaspedalöffnung AP angibt, für die ECU 2. Ferner wird der IG-SW 23 durch eine Betätigung eines nicht dargestellten Zündschlüssels auf Ein oder Aus geschaltet und liefert ein Signal, welches den EIN/AUS-Zustand davon angibt, für die ECU 2.
  • Die ECU 2 wird durch einen Mikrocomputer verwirklicht, welcher eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle, eine CPU, einen RAM und einen ROM umfaßt. Die ECU 2 bestimmt Betriebsbedingungen des Motors 3 auf Basis der Erfassungssignale, welche von den oben erwähnten Sensoren 20 bis 22 geliefert werden, des EIN/AUS-Signals von dem IG-SW 23 etc., und führt einen Nockenphasen-Steuerverarbeitungsvorgang aus, wie nachfolgend beschrieben.
  • Es sei bemerkt, daß die ECU 2 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung, einer Nockenphasen-Erfassungseinrichtung, einer Ziel-Nockenphasen-Festlegungseinrichtung, einer Steuerwerts-Berechnungseinrichtung, einer Bestimmungseinrichtung und einer Störungsschätzwerts-Berechnungseinrichtung entspricht.
  • Nunmehr wird eine Beschreibung des Nockenphasen-Steuersystems 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel angegeben. Wie in 7 dargestellt, umfaßt das Nockenphasen-Steuersystem 1 ein Gleitmodus-Steuerglied mit zwei Freiheitsgraden (im folgenden als SLD-Steuerglied mit zwei Freiheitsgraden" bezeichnet) 40, ein Parameter-Planungsglied 41, ein Parameter-Teilbestimmungsglied 42, einen Korrekturwerts-Berechnungsabschnitt 43, ein Additionsglied 44 und ein DSM-Steuerglied 50, welche sämtlich durch die ECU 2 verwirklicht werden.
  • Bei dem Nockenphasen-Steuersystem 1 wird der Steuereingabewert Ucain berechnet, und der Steuereingabewert Ucain wird in die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase eingegeben, wodurch die Nockenphase Cain derart gesteuert wird, daß diese einer Ziel-Nockenphase Cain_cmd gleich wird, wie nachfolgend beschrieben. Die Ziel-Nockenphase Cain_cmd wird in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Motors 3 berechnet, wie nachfolgend beschrieben.
  • Zuerst berechnet das SLD-Steuerglied 40 mit zwei Freiheitsgraden einen SLD-Steuereingabewert Rsld mit einem Steuerungsalgorithmus, welcher nachfolgend behandelt wird, auf Basis der Ziel-Nockenphase Cain_cmd, der Nockenphase Cain etc. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht das SLD-Steuerglied 40 mit zwei Freiheitsgraden der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung, und der SLD-Steuereingabewert Rsld entspricht einem Nachlaufs-Steuerwert.
  • Das Parameter-Planungsglied 41 berechnet Modellparameter a1 und a2 eines Steuersystemmodells, welches nachfolgend behandelt wird, und ferner berechnet das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 Modellparameter b1 und b2 des Steuersystemmodells und einen Störungsschätzwert c1 mit einem Bestimmungsalgorithmus, welcher nachfolgend behandelt wird. Diese Modellparameter a1, a2, b1 und b2 und der Störungsschätzwert c1 werden durch das SLD-Steuerglied 40 mit zwei Freiheitsgraden zur Berechnung des SLD-Steuereingabewerts Rsld verwendet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 der Störungsschätzwerts-Berechnungseinrichtung und der Bestimmungseinrichtung.
  • Ferner berechnet der Korrekturwerts-Berechnungsabschnitt 43 (die Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung), wie nachfolgend beschrieben, den Korrekturwert Rdne auf Basis der Motordrehzahl NE, und das Additionsglied 44 berechnet einen imaginären Steuereingabewert Rcain als Summe des SLD-Steuereingabewerts Rsld und des Korrekturwerts Rdne. Der imaginäre Steuereingabewert Rcain wird durch das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 zur Berechnung der Modellparameter b1 und b2 und des Störungsschätzwerts c1 verwendet.
  • Ferner berechnet das DSM-Steuerglied 50 den Steuereingabewert Ucain mit einem Steuerungsalgorithmus, welcher nachfolgend behandelt wird, auf Basis des SLD-Steuereingabewerts Rsld und des Korrekturwerts Rdne. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht das DSM-Steuerglied 50 der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung und der Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung des SLD-Steuerglieds 40 mit zwei Freiheitsgraden angegeben. Mit einem Steuerungsalgorithmus eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden, welcher durch die folgenden Gleichungen (1) bis (6) definiert ist, berechnet das SLD-Steuerglied 40 mit zwei Freiheitsgraden den SLD-Steuereingabewert Rsld als Wert zum Bewirken, daß die Nockenphase Cain der Ziel-Nockenphase Cain_cmd nachläuft. Es sei bemerkt, daß der SLD-Steuereingabewert Rsld aus Gründen, welche nachfolgend beschrieben werden, als positiver Wert berechnet wird. In den folgenden Gleichungen (1) bis (6) stellen alle diskreten Daten mit einem Symbol (k) Daten dar, welche in Synchronizität mit einem vorbestimmten Zyklus aufgenommen (bzw. berechnet) werden. Das Symbol k repräsentiert eine Position in der Folge von Aufnahmezyklen diskreter Daten. Beispielsweise zeigt das Symbol k an, daß diskrete Daten in Verbindung damit einen Wert darstellen, welcher in dem gegenwärtigen Steuertakt aufgenommen wurde, und ein Symbol k – 1 gibt an, daß diskrete Daten in Verbindung damit einen Wert darstellen, welcher in dem unmittelbar vorangehenden Steuertakt aufgenommen wurde. Es sei bemerkt, daß in der folgenden Beschreibung das Symbol k, welches für die diskreten Daten vorgesehen ist, und ähnliches weggelassen wird, wie dies angemessen erscheint. Cain_cmd_f(k) = –POLE_f·Cain_cmd_f(k – 1) + (1 + POLE_f)·Cain_cmd(k) (1) Rsld(k) = Req(k) + Rrch(k) (2)
    Figure 00300001
    σs(k) = Ecain(k) + POLE·Ecain(k – 1) (5) Ecain(k) = Cain(k) – Cain_cmd_f(k) (6)
  • Bei dem Steuerungsalgorithmus wird zuerst ein gefilterter Wert Cain_cmd_f einer Ziel-Nockenphase mit einem Verzögerungs-Filteralgorithmus erster Ordnung, welcher durch die Gleichung (1) ausgedrückt wird, berechnet. In der Gleichung (1) repräsentiert POLE_f einen Zielwertsfilter-Festlegungsparameter, welcher auf einen Wert festgelegt wird, welcher die Beziehung –1 < POLE_f < 0 erfüllt.
  • Als nächstes wird der SLD-Steuereingabewert Rsld mit einem Gleitmodus-Steuerungsalgorithmus berechnet, welcher durch die Gleichungen (2) bis (6) ausgedrückt wird. Das bedeutet, daß, wie in der Gleichung (2) dargestellt, der SLD-Steuereingabewert Rsld als Summe eines äquivalenten Steuereingabewerts Rsq und eines Konvergenzvorschrifts-Eingabewerts berechnet.
  • Der äquivalente Steuereingabewert Req wird unter Verwendung der Gleichung (3) berechnet. In der Gleichung (3) repräsentieren Parameter a1, a2, b1 und b2 Modellparameter des Steuersystemmodells, welches durch die Gleichung (7) ausgedrückt wird, welche nachfolgend behandelt wird, und c1 repräsentiert den Störungsschätzwert zum Ausgleichen einer Störung und eines Modellierungsfehlers. Die Modellparameter a1 und a2 werden durch das Parameter-Planungsglied 41 berechnet, und die Modellparameter b1 und b2 und der Störungsschätzwert c1 werden durch das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 berechnet (bestimmt). Ferner repräsentiert in der Gleichung (3) POLE einen Schaltfunktions-Festlegungsparameter, welcher auf einen Wert festgelegt wird, welcher die Beziehung –1 < POLE_f < 0 erfüllt.
  • Demgegenüber wird der Konvergenzvorschrifts-Eingabewert Rrch unter Verwendung einer Gleichung (4) berechnet. In der Gleichung (4) repräsentiert Krch eine vorbestimmte Konvergenzvorschrifts-Verstärkung, und σs repräsentiert eine Schaltfunktion, welche durch die Gleichung (5) definiert ist. Ecain in der Gleichung (5) repräsentiert einen Nachlaufsfehler, welcher durch die Gleichung (6) berechnet wird.
  • Die oben erwähnten Gleichungen (2) bis (6) werden folgendermaßen abgeleitet: Zuerst wird ein Steuersystem als System definiert, in welches der imaginäre Steuereingabewert Rcain (= Rsld + Rdne) eingegeben wird und von welchem die Nockenphase Cain ausgegeben wird und welches als Systemmodell mit diskreter Zeit modelliert wird, wodurch die folgende Gleichung (7) erhalten wird. Aufgrund der Tatsache, daß der imaginäre Steuereingabewert Rcain, wie oben erwähnt, als Summe des SLD-Steuereingabewerts Rsld und des Korrekturwerts Rdne berechnet wird, entspricht die oben erwähnte Gleichung (7) einer Definition einer Beziehung der dynamischen Kenngrößen zwischen dem SLD-Steuereingabewert Rsld, dem Korrekturwert Rdne und der Nockenphase Cain. Cain(k + 1) = a1·Cain(k) + a2·Cain(k – 1) + b1·Rcain(k) + b2·Rcain(k – 1) + c1 (7)
  • Sodann wird ein Modell betrachtet, in welchem die Modellparameter a1, a2, b1 und b2 und der Störungsschätzwert c1 in der Gleichung (7) durch berechnete (bestimmte) Werte ersetzt werden, welche durch das Parameter-Planungsglied 41 und das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 berechnet werden, und wenn die Theorie einer Gleitmodussteuerung eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden auf das Modell angewandt wird, so daß die Nockenphase Cain der Ziel-Nockenphase Cain_cmd nachläuft, werden die zuvor erwähnten Gleichungen (1) bis (6) abgeleitet.
  • Der Steuerungsalgorithmus des SLD-Steuerglieds 40 mit zwei Freiheitsgraden ermöglicht es, daß die Nockenphase Cain der Ziel-Nockenphase Cain_cmd ausgezeichnet mit einem ausgezeichneten Nachlaufverhalten und einer hohen Störungsunterdrückungsfähigkeit nachläuft. Das bedeutet, daß es bei dem Filterungsalgorithmus, welcher durch die Gleichung (1) ausgedrückt wird, durch Festlegen des Zielwertsfilter-Festlegungsparameters POLE_f auf einen Zielwert in dem Bereich von –1 y POLE < 0 möglich ist, die Nachlaufsfähigkeit wunschgemäß zu bestimmen. Ferner kann mit dem Gleitmodus-Steuerungsalgorithmus, welcher durch die Gleichungen (2) bis (6) ausgedrückt wird, der Einfluß des Modellierungsfehlers und einer Störung durch den Störungsschätzwert c1 unterdrückt werden, und das Nachlaufverhalten und die Störungsunterdrückungsfähigkeit können durch Festlegen des Schaltfunktionsparameters POLE auf einen Zielwert innerhalb des Bereichs von –1 < POLE < 0 wunschgemäß bestimmt werden.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung des oben erwähnten Parameter-Planungsglieds 41 angegeben. Das Parameter-Planungsglied 41 berechnet die Modellparameter a1 und a2 folgendermaßen: Zuerst werden die Basiswerte a1_bs und a2_bs der Modellparameter a1 und a2 durch Durchsuchen einer Tabelle, welche in 8 dargestellt ist, gemäß der Motordrehzahl NE berechnet. In der Tabelle ist der Basiswert a1_bs auf einen größeren Wert festgelegt, wenn die Motordrehzahl NE höher ist, und demgegen über ist der Basiswert a2_bs auf einen kleineren Wert festgelegt, wenn die Motordrehzahl NE höher ist. Dies ist aufgrund der Tatsache der Fall, daß, wenn die Motordrehzahl NE höher ist, andere periodische Verhaltensweisen in der Steuerkette 4b auftreten als die, welche durch die Motordrehzahl NE bewirkt werden, wobei dies die Stabilität des Verhaltens der Nockenphase Cain verschlechtert, was zu einer Änderung der dynamischen Kenngrößen des Modells führt. Die Tabelle ist gestaltet, wie oben beschrieben, um das Modell an eine derartige Änderung der dynamischen Kenngrößen anzupassen.
  • Ferner berechnet das Parameter-Planungsglied 41 den Korrekturkoeffizienten Kasc durch Durchsuchen einer Tabelle, welche in 9 dargestellt ist. In der Tabelle ist der Korrekturkoeffizient Kasc auf einen größeren Wert festgelegt, wenn sich die Nockenphase Cain dem maximalen Vorlaufswert Cainad nähert. Angenommen, daß die Nockenphase Cain vorgerückt wird, steigt die Ventilüberlappung, das bedeutet, der interne EGR-Wert, an, wobei dies die Verbrennungsänderung vergrößert, und die vergrößerte Verbrennungsänderung wird über die Steuerkette 4b auf die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase übertragen, wobei dies die Verschlechterung des Verhaltens der Nockenphase Cain bewirkt. Die Tabelle in 9 ist gestaltet, wie oben erwähnt, um diese Unannehmlichkeit auszugleichen.
  • Als nächstes werden unter Verwendung der Basiswerte a1_bs und a2_bs und des Korrekturkoeffizienten Kasc, welche berechnet werden, wie oben beschrieben, die Modellparameter a1 und a2 durch die folgenden Gleichungen (8) und (9) berechnet: a1 = a1_bs·Kasc (8) a2 = a2_bs·Kasc (9)
  • Als nächstes wird eine Beschreibung des oben erwähnten Parameter-Teilbestimmungsglieds 42 angegeben. Das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 bestimmt einen Vektor θ der Modellparameter b1 und b2 und des Störungsschätzwerts c1 mit einem sequentiellen Bestimmungsalgorithmus, welcher durch die folgenden Gleichungen (10) bis (17) ausgedrückt wird. Das bedeutet, daß das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 als eingebautes Bestimmungsglied konstruiert ist. θ(k) = θ(k – 1) + KP(k)·E_id(k) (10) θT(k) = [b1(k), b2(k), c1(k)] (11) E_id(k) = W(k) – W_hat(k) (12) W(k) = Cain(k) – a1(k)·Cain(k – 1) – a2(k)·Cain(k – 2) (13) W_hat(k) = θT(k)·ζ(k) = b1(k)·Rcain(k – 1) + b2(k)·Rcain(k – 2) + c1(k) (14) ζT(k) = [Rcain(k – 1), Rcain(k – 2), 1] (15)
    Figure 00340001
  • Der Vektor θ in der Gleichung (10) weist eine transponierte Matrix gemäß Definition durch die Gleichung (11) auf, und KP in der Gleichung (10) repräsentiert einen Vektor eines Verstärkungskoeffizienten, während Eid ein Nachlaufsfehler ist. Der Nachlaufsfehler Eid wird durch die Gleichungen (12) bis (15) berechnet. W in der Gleichung (12) repräsentiert einen imaginären Ausgabewert gemäß Definition durch die Gleichung (13), und W_hat in dieser repräsentiert einen bestimmten Wert des imaginären Ausgabewerts gemäß Definition durch die Gleichung (14). ((k) in der Gleichung (14) repräsentiert einen Vektor, dessen transponierte Matrix durch die Gleichung (15) definiert ist. Ferner wird ein Vektor KP des Verstärkungskoeffizienten durch die Gleichung (16) berechnet, und P in der Gleichung ist eine quadratische Matrix dritter Ordnung gemäß Definition durch die Gleichung (17). Ferner repräsentiert I in der Gleichung (17) eine Einheitsmatrix dritter Ordnung, und λ1 und λ2 in dieser repräsentieren Gewichtungsparameter.
  • Mit dem oben beschriebenen Bestimmungsalgorithmus wird durch Abstimmung der Gewichtungsparameter λ1 und λ2 der Gleichung (17) einer der folgenden vier Bestimmungsalgorithmen ausgewählt:
    λ1 = 1, λ2 = 0: Festverstärkungs-Algorithmus
    λ1 = 1, λ2 = 1: Algorithmus des Verfahrens der kleinsten Quadrate
    λ1 = 1, λ2 = λ: Verstärkungsalgorithmus einer fortschreitenden Verminderung
    λ1 = λ, λ2 = 1: Algorithmus des Verfahrens kleinster Quadrate mit Gewichtung
    wobei vorausgesetzt wird, daß λ einen vorbestimmten Wert repräsentiert, welcher derart festgelegt wird, daß 0 < λ < 1 erfüllt ist.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 den Algorithmus des Verfahrens kleinster Quadrate mit Gewichtung, um die Bestimmungsgenauigkeit und die Nachlaufsgeschwindigkeit des Vektors θ zu dem optimalen Wert optimal zu gewährleisten.
  • Die Algorithmen der oben erwähnten Gleichungen (10) bis (17) werden folgendermaßen abgeleitet: In dem Modell, welches durch die zuvor erwähnte Gleichung (7) ausgedrückt wird, wird jede Variable um einen Schritt der diskreten Zeit verschoben, und die Modellparameter a1, a2, b1 und b2 und der Störungsschätzwert c1 werden durch die berechneten Werte und die bestimmten Werte davon ersetzt. Sodann wird der Term von Cain auf die linke Seite übertragen, wodurch die folgende Gleichung (18) erhalten wird: Cain(k) – a1(k)·Cain(k – 1) – a2(k)·Cain(k – 2) = b1(k)·Rcain(k – 1) + b2(k)·Rcain(k – 2) + c1(k) (18)
  • Gemäß dieser Gleichung (18) werden, wenn die linke Seite als W und die rechte Seite als W_hat definiert werden, die oben erwähnten Gleichungen (13) und (14) erhalten. Hierbei kann bei Betrachtung von W als Ausgabewert eines imaginären Steuersystems und von W_hat als bestimmtem Wert des Ausgabewerts des Steuersystems die Gleichung (14) als Modell des imaginären Steuersystems betrachtet werden. Daher werden, wenn der sequentielle Bestimmungsalgorithmus angewandt wird, um die Modellparameter des imaginären Steuersystems derart zu bestimmen, daß sich der imaginäre Ausgabewert W dem bestimmten Wert W_hat annähert, die oben erwähnten Gleichungen (10) bis (17) abgeleitet.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung des oben erwähnten Korrekturwerts-Berechnungsabschnitts 43 angegeben. Der Korrekturwerts-Berechnungsabschnitt 43 berechnet den Korrekturwert Rdne durch Durchsuchen einer Tabelle, welche in 10 dargestellt ist, gemäß einem Motordrehzahl-Änderungswert DNE. Der Motordrehzahl-Änderungswert DNE wird als Differenz [NE(k) – NE(k – 1)] zwischen dem gegenwärtigen Wert und dem unmittelbar vorangehenden Wert der Motordrehzahl NE berechnet. Ferner repräsentiert in 10 DNE1 einen positiven vorbestimmten Wert.
  • In dieser Tabelle ist der Korrekturwert Rdne innerhalb eines Bereichs von –DNE1 ≤ DNE ≤ DNE1 auf einen Wert von 0 festgelegt, während dieser in einem Bereich von DNE1 < DNE auf einen negativen Wert festgelegt ist und der Betrag davon auf einen größeren Wert festgelegt ist, wenn der Motordrehzahl-Änderungswert DNE größer ist. Ferner ist der Korrekturwert Rdne innerhalb eines Bereichs von DNE < –DNE1 auf einen positiven Wert festgelegt und ist auf einen größeren Wert festgelegt, wenn der Motordrehzahl-Änderungswert DNE größer ist.
  • Der Korrekturwert Rdne ist aus dem folgenden Grund festgelegt, wie oben beschrieben: Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie zuvor beschrieben, die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Phase derart gestaltet, daß das Kettenrad 4a über die Steuerkette 4b mit der Kurbelwelle 10 verbunden ist und sich einheitlich mit dem Kernstück 34 der elektromagnetischen Bremse 32 dreht, und daher steigt, wenn die Motordrehzahl NE von einem stabilen gleichmäßigen Betriebszustand ausgehend plötzlich ansteigt, die Trägheitskraft der Steuerkette 4b, der Kurbelwelle 10 etc. plötzlich an. Dies bewirkt, daß sich das Kernstück 34 der elektromagnetischen Bremse 32 gegen das äußere Gehäuse 33 in der Richtung, welche durch den Pfeil Y1 in 4 angezeigt wird, dreht, während die Rückstellfeder 36 zusammengedrückt wird. Das bedeutet, daß, wenn die Motordrehzahl NE plötzlich ansteigt, die dadurch plötzlich erhöhte Trägheitskraft geeignet wirkt, um die Nockenphase Cain vorzurücken, und daher wird der Steuereingabewert Ucain, wel cher zum Vorrücken der Nockenphase Cain erforderlich ist, kleiner als in dem Fall, daß sich der Motor in dem gleichmäßigen Betrieb befindet.
  • Infolgedessen weicht, wie in 11 dargestellt, eine Kennlinienkurve der Nockenphase Cain (dargestellt durch eine zweifach punktierte Strichlinie), welche auftritt, wenn die Motordrehzahl NE plötzlich ansteigt, zu der Seite des kleineren Werts des Steuereingabewerts Ucain hin von einer Kennlinienkurve (dargestellt durch eine Vollinie), welche auftritt, wenn sich der Motor in dem gleichmäßigen Betrieb befindet, ab. Wenn der Steuereingabewert Ucain als Wert berechnet wird, welcher in einer Weise, wobei eine Umkehrung zwischen dem maximalen Wert Ucainmax und dem minimalen Wert Ucainmin erfolgt, wiederholt ansteigt und abfällt, wird die Nockenphase Cain auf dem maximalen Vorlaufswert Cainad gehalten. Daher ist es zum Ausgleichen des Einflusses der plötzlich erhöhten Trägheitskraft und zum Vermeiden des Zustands, daß die Nockenphase Cain auf dem maximalen Vorlaufswert Cainad gehalten wird, lediglich erforderlich, den Steuereingabewert Ucain abhängig von der Größe des Anstiegs der Trägheitskraft auf einen kleineren Wert zu korrigieren.
  • In diesem Fall berechnet, wie nachfolgend beschrieben wird, das DSM-Steuerglied 50 den Steuereingabewert Ucain durch Addieren des Korrekturwerts Rdne zu einem verstärkungsabgestimmten Wert u, und daher ist es zum Korrigieren des Steuereingabewerts Ucain auf einen kleineren Wert lediglich erforderlich, den Korrekturwert Rdne auf einen negativen Wert festzulegen. Ferner ist es aufgrund der Tatsache, daß sich die Größe des Anstiegs der Trägheitskraft in dem Motordrehzahl-Änderungswert DNE widerspiegelt, lediglich erforderlich, den Korrekturwert Rdne auf Basis des Motordrehzahl-Änderungswerts DNE zu berechnen. Aus dem oben erwähnten Grund ist der Korrekturwert Rdne in dem Bereich von DNE1 < DNE auf einen negativen Wert festgelegt und ist zugleich auf einen größeren Wert festgelegt, wenn der Motordrehzahl-Änderungswert DNE größer ist.
  • Demgegenüber fällt, wenn die Motordrehzahl NE plötzlich abfällt, die Trägheitskraft der Steuerkette 4b, der Kurbelwelle 10 etc. umgekehrt wie oben plötzlich ab, wodurch sich das Kernstück 34 der elektromagnetischen Bremse 32 gegen das äußere Gehäuse 33 in einer Richtung, welche der Richtung, welche durch den Pfeil Y1 in 4 angezeigt wird, dreht, während die Rückstellfeder 36 ausgedehnt wird. Das bedeutet, daß, wenn die Motordrehzahl NE plötzlich abfällt, die dadurch plötzlich verminderte Trägheitskraft geeignet wirkt, um die Nockenphase Cain rückzusetzen, und daher wird der Steuereingabewert Ucain, welcher zum Vorrücken der Nockenphase Cain erforderlich ist, größer als in dem Fall, daß sich der Motor in dem gleichmäßigen Betriebszustand befindet.
  • Infolgedessen weicht, wie in 11 dargestellt, eine Kennlinienkurve der Nockenphase Cain (dargestellt durch eine unterbrochene Linie), welche auftritt, wenn die Motordrehzahl NE plötzlich abfällt, zu der Seite des größeren Werts des Steuereingabewerts Ucain hin von einer Kennlinienkurve (dargestellt durch eine Vollinie), welche auftritt, wenn sich der Motor in dem gleichmäßigen Betrieb befindet, ab. Wenn der Steuereingabewert Ucain als Wert berechnet wird, welcher in einer Weise, wobei eine Umkehrung zwischen dem maximalen Wert Ucainmax und dem minimalen Wert Ucainmin erfolgt, wiederholt ansteigt und abfällt, wie bei dem gleichmäßigen Betrieb des Motors, wird die Nockenphase Cain auf dem maximalen Nachlaufswert Cainrt gehalten. Daher ist es zum Ausgleichen des Einflusses der plötzlich verminderten Trägheitskraft und zum Vermeiden des Zustands, daß die Nockenphase Cain auf dem maximalen Nachlaufswert Cainrt gehalten wird, lediglich erforderlich, den Steuereingabewert Ucain abhängig von der Größe des Abfalls der Trägheitskraft auf einen größeren Wert zu korri gieren. Aus dem oben beschriebenen Grund ist der Korrekturwert Rdne in einem Bereich von DNE < –DNE1 auf einen größeren Wert festgelegt, wenn der Motordrehzahl-Änderungswert DNE größer ist.
  • Ferner ist innerhalb des Bereichs von –DNE1 ≤ DNE ≤ DNE1 aufgrund der Tatsache, daß sich der Motor 3 in dem gleichmäßigen Betriebszustand befindet, die Größe der Änderung der Trägheitskraft der Steuerkette 4b, der Kurbelwelle 10 etc. klein ist und der Einfluß davon auf die Nockenphase Cain vernachlässigbar ist, der Korrekturwert Rdne auf einen Wert von 0 festgelegt.
  • Wie oben beschrieben, berechnen das SLD-Steuerglied 40 und der Korrekturwerts-Berechnungsabschnitt 43 den SLD-Steuereingabewert Rsld bzw. den Korrekturwert Rdne, und unter Verwendung dieser Werte berechnet das Additionsglied 44 den imaginären Steuereingabewert Rcain durch die folgende Gleichung (19): Rcain(k) = Rsld(k) + Rdne(k) (19)
  • Als nächstes wird eine Beschreibung des oben erwähnten DSM-Steuerglieds 50 unter Verweis auf 12 angegeben. Das DSM-Steuerglied 50 berechnet den Steuereingabewert Ucain(k) auf Basis des SLD-Steuereingabewerts Rsld(k) und des Korrekturwerts Rdne(k) mit einem Steuerungsalgorithmus, worauf ein ΔΣ-Modulationsalgorithmus angewandt wird, wie nachfolgend beschrieben.
  • Genauer unterzieht gemäß 12, wenn der SLD-Steuereingabewert Rsld(k) von dem SLD-Steuerglied 40 mit zwei Freiheitsgraden in ein Beschränkungsglied 50a eingegeben wird, das Beschränkungsglied 50a den SLD-Steuereingabewert Rsld(k) einem Beschränkungs-Verarbeitungsvorgang, um dadurch einen beschränkten Wert r1(k) zu erzeugen, und ein Subtraktionsglied 50b erzeugt eine Beschränkungswertsdifferenz r2(k) als Differenz zwischen dem beschränkten Wert r1(k) und einem vorbestimmten Verschiebungswert Ucain_oft von einem Verschiebungswertsgenerator 50c. Ferner erzeugt ein Subtraktionsglied 50d einen Differenzsignalwert δ(k) als Differenz zwischen der Beschränkungswertsdifferenz r2(k) und einem Modulations-Ausgabewert U''(k – 1) unter Verzögerung durch ein Verzögerungsglied 50e.
  • Als nächstes erzeugt ein Integrationsglied 50f einen Differenz-Integralwert σ(k) als Summe des Differenzsignalwerts δ (k) und des verzögerten Werts σ(k – 1) des Differenz-Integralwerts, und sodann erzeugt ein Relaisglied 50g den Modulationsausgabewert u''(k) als vorbestimmten Wert +R/–R auf Basis des Differenz-Integralwerts σ(k). Sodann erzeugt ein Verstärker 50h den verstärkungsabgestimmten Wert u(k) dadurch, daß der Modulations-Ausgabewert u''(k) einer Verstärkungsabstimmung unter Verwendung einer vorbestimmten Amplitudenabstimmungsverstärkung F (= KDSM) unterzogen wird, als Steuerwert. Sodann erzeugt ein Additionsglied 501 den Steuereingabewert Ucain(k) als Summe des vorbestimmten Verschiebungswerts Ucain_oft von dem Signalgenerator 50c, des verstärkungsabgestimmten Werts u(k) und des Korrekturwerts Rdne.
  • Der Steuerungsalgorithmus des DSM-Steuerglieds 50 wird durch die folgenden Gleichungen (20) bis (26) repräsentiert: r1(k) = Lim(Rsld(k)) (20) r2(k) = r1(k) – Ucain_oft (21) δ(k) = r2(k) – u''(k – 1) (22) σ(k) = σ(k – 1) + δ(k) (23) u''(k) = fnl(σ(k)) (24) u(k) = KDSM·u''(k) (25) Ucain(k) = Ucain_oft + u(k) + Rdne(k) (26)
  • In der oben erwähnten Gleichung (20) repräsentiert Lim(Rsld(k)) den beschränkten Wert, welcher dadurch erhalten wird, daß der SLD-Steuereingabewert Rsld(k) durch das Beschränkungsglied 50a dem Beschränkungs-Verarbeitungsvorgang unterzogen wird, und genauer wird dieser als Wert berechnet, welcher durch Beschränken des SLD-Steuereingabewerts Rsld(k) auf einen Wert innerhalb eines Bereichs, welcher durch einen vorbestimmten unteren Grenzwert rmin und einen vorbestimmten oberen Grenzwert rmax definiert wird, erhalten wird. Das bedeutet, daß, wenn Rsld(k) < rmin erfüllt ist, Lim(Rsld(k)) auf rmin festgelegt wird; wenn rmin ≤ Rsld(k) ≤ rmax erfüllt ist, Lim(Rsld(k)) auf Rsld(k) festgelegt wird; und wenn Rsld(k) > rmin erfüllt ist, Lim(rsld(k)) auf rmax festgelegt wird. Diese oberen und unteren Grenzwerte rmin und rmax werden aus dem nachfolgend beschriebenen Grund beide auf vorbestimmte positive Werte festgelegt.
  • Ferner ist in der Gleichung (24) fnl(σ(k)) eine nichtlineare Funktion, welche dem Verzögerungselement 50g entspricht, und der Wert davon wird derart berechnet, daß, wenn (σ(k) ≥ 0 erfüllt ist, fnl((σ(k)) auf R festgelegt wird, und wenn (σ(k) < 0 erfüllt ist, fnl((σ(k)) auf –R festgelegt wird (es sei bemerkt, daß, wenn (σ(k) = 0 erfüllt ist, fnl((σ(k)) auf 0 festgelegt werden kann). Ferner wird der Wert R aus dem oben beschriebenen Grund auf einen vorbestimmten positiven Wert fest gelegt, welcher stets die Beziehung R > |r2(k)| erfüllt. Ferner ist KDSM in der Gleichung (25) eine Amplitudenabstimmungsverstärkung, welche der Amplitudenabstimmungsverstärkung F entspricht, welche aus dem nachfolgend beschriebenen Grund auf einen Wert von 1 festgelegt wird.
  • Das DSM-Steuerglied 50 berechnet den Steuereingabewert Ucain mit dem Steuerungsalgorithmus auf Basis des ΔΣ-Modulationsalgorithmus, und daher ist es, wenn die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase durch den Steuereingabewert Ucain gesteuert wird, zum Gewährleisten einer ausgezeichneten Steuerbarkeit und einer hohen Steuergenauigkeit erforderlich, Ucain als Wert zu berechnen, welcher in einer Weise, wobei eine Umkehrung zwischen dem maximalen Wert Ucainmax und dem minimalen Wert Ucainmin häufig wiederholt erfolgt, ansteigt und abfällt, und das Verhältnis zwischen der Häufigkeit der Umkehrung zu dem maximalen Wert Ucainmax hin und der der Umkehrung zu dem minimalen Wert Ucainmin hin erreicht die Nähe von 0,5. Daher wird, um dies zu verwirklichen, wie zuvor beschrieben, der SLD-Steuereingabewert Rsld als positiver Wert berechnet, und der vorbestimmte Wert R, die oberen und unteren Grenzwerte rmin und rmax des Beschränkungs-Verarbeitungsvorgangs und der Verschiebungswert Ucain_oft werden auf die zuvor erwähnten Werte festgelegt.
  • Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß der Steuereingabewert Ucain als Summe des Verschiebungswerts Ucain_oft, des verstärkungsabgestimmten Werts u und des Korrekturwerts Rdne berechnet wird, selbst dann, wenn sich die Motordrehzahl NE plötzlich ändert, der Einfluß einer plötzlichen Änderung der Trägheitskraft der Steuerkette 4b, der Kurbelwelle 10 etc., welche durch die plötzliche Änderung der Motordrehzahl NE bewirkt wird, ausgeglichen werden, wodurch der Steuereingabewert Ucain als Wert berechnet werden kann, welcher in einer Weise, wobei eine Umkehrung zwischen dem maximalen Wert Ucainmax und dem minimalen Wert Ucainmin häufig wiederholt erfolgt, ansteigt und abfällt. Dies ermöglicht es, eine ausgezeichnete Steuerbarkeit und eine hohe Steuergenauigkeit zu gewährleisten.
  • Nachfolgend wird nun der Nockenphasen-Steuerverarbeitungsvorgang, welcher durch die ECU 2 ausgeführt wird, unter Verweis auf 13 beschrieben. Wie in 13 dargestellt, wird bei dem Nockenphasen-Steuerverarbeitungsvorgang in einem Schritt 1 (in abgekürzter Form als S1 in 13 dargestellt; die folgenden Schritt sind gleichfalls in abgekürzter Form dargestellt) bestimmt, ob ein Flag F_EVTCOK gleich 1 ist oder nicht. Das Flag F_EVTCOK wird auf 1 festgelegt, wenn durch einen nicht dargestellten Fehlerbestimmungs-Verarbeitungsvorgang bestimmt wird, daß die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase normal funktioniert, und auf 0, wenn bestimmt wird, daß diese gestört ist.
  • Wenn die Antwort auf die Anfrage des Schritts S1 bestätigend ist (JA), das bedeutet, wenn die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase normal ist, geht der Verarbeitungsvorgang zu einem Schritt 2 über, worin bestimmt wird, ob ein Motorstartflag F_ENGSTART gleich 1 ist oder nicht. Das Flag F_ENGSTART wird auf 1 festgelegt, wenn der Motor gestartet wird, und auf 0, wenn der Motor gestartet worden ist.
  • Wenn die Antwort auf die Anfrage des Schritts 2 negativ ist (NEIN), das bedeutet, wenn der Motor gestartet worden ist, geht der Verarbeitungsvorgang zu einem Schritt 3 über, worin ein Ziel-Nockenphasen-Verzeichniswert Cain_cmd_mab durch Durchsuchen eines Verzeichnisses, welches in 14 dargestellt ist, gemäß der Motordrehzahl NE und der Gasregelungsöffnung AP berechnet wird. In 14 repräsentieren AP1 bis AP3 vorbestimmte Werte der Gasregelungsöffnung AP, welche die Beziehung AP1 < AP2 < AP3 erfüllen. In diesem Verzeichnis ist die Ziel-Nockenphase Cain_cmd auf einen größeren Vorlaufswert festgelegt, wenn die Gasregelungsöffnung AP klein ist und sich die Motordrehzahl NE in einem mittleren Drehzahlbereich befindet, als andernfalls. Dies ist aufgrund der Tatsache der Fall, daß es bei einem derartigen Betriebszustand notwendig ist, den internen EGR-Wert zu vermindern und dadurch den Pumpverlust zu vermindern.
  • Als nächstes geht der Verarbeitungsvorgang zu einem Schritt 4 über, wobei der Verzeichniswert Cain_cmd_map auf die Ziel-Nockenphase Cain_cmd festgelegt wird. Sodann geht der Verarbeitungsvorgang zu einem Schritt 5 über, worin die Modellparameter a1 und a2 berechnet werden, wie oben beschrieben. Genauer werden die Basiswerte a1_bs und a2_bs durch Durchsuchen der Tabelle in 8 gemäß der Motordrehzahl NE berechnet, und der Korrekturkoeffizient Kasc wird durch Durchsuchen der Tabelle in 9 gemäß der Nockenphase Cain berechnet. Ferner werden die Modellparameter a1 und a2 durch die zuvor erwähnten Gleichungen (8) und (9) berechnet.
  • In einem nachfolgenden Schritt des Schritts 5 werden die Modellparameter b1 und b2 und der Störungsschätzwert c1 mit dem sequentiellen Bestimmungsalgorithmus, welcher durch die Gleichungen (10) bis (17) ausgedrückt wird, berechnet. Als nächstes wird in einem Schritt 7 der SLD-Steuereingabewert Rsld mit dem Gleitmodus-Steuerungsalgorithmus eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden, welcher durch die Gleichungen (1) bis (6) ausgedrückt wird, berechnet.
  • Sodann wird in einem Schritt 8 der Motordrehzahl-Änderungswert DNE durch Subtrahieren des unmittelbar vorangehenden Werts NE(k – 1) der Motordrehzahl von dem gegenwärtigen Wert NE(k) der Motordrehzahl berechnet, und danach wird in einem Schritt 9 der Korrekturwert Rdne durch Durchsuchen der Tabel le, welche in 10 dargestellt ist, gemäß dem Motordrehzahl-Änderungswert DNE berechnet, wie oben beschrieben.
  • Als nächstes geht der Verarbeitungsvorgang zu einem Schritt 10 über, worin der imaginäre Steuereingabewert Rcain auf die Summe des SLD-Steuereingabewerts Rsld, welcher in dem Schritt 7 berechnet wurde, und den Korrekturwert Rdne, welcher in dem Schritt 9 berechnet wurde, festgelegt wird. Der imaginäre Steuereingabewert Rcain wird in dem RAM gespeichert und als unmittelbar vorangehender Wert Rcain(k – 1) des imaginären Steuereingabewerts verwendet, beispielsweise während einer Ausführung des Nockenphasen-Steuerverarbeitungsvorgangs bei einer nächsten Gelegenheit.
  • Als nächstes wird in einem Schritt 11 der Steuereingabewert Ucain mit dem Steuerungsalgorithmus berechnet, welcher durch die zuvor erwähnten Gleichungen (20) bis (26) ausgedrückt wird, gefolgt von einer Beendigung des gegenwärtigen Verarbeitungsvorgangs.
  • Demgegenüber geht, wenn die Antwort auf die Anfrage des Schritts 2 bestätigend ist (JA), das bedeutet, wenn der Motor gestartet wird, der Verarbeitungsvorgang zu einem Schritt 12 über, worin die Ziel-Nockenphase Cain_cmd auf einen vorbestimmten Startzeitpunktswert Cain_cmd_st festgelegt wird. Sodann werden die Schritte 5 bis 11 ausgeführt, gefolgt von einer Beendigung des gegenwärtigen Verarbeitungsvorgangs.
  • Demgegenüber geht, wenn die Antwort auf die Anfrage des Schritts 1 negativ ist (NEIN), das bedeutet, wenn die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase gestört ist, der Verarbeitungsvorgang zu einem Schritt 13 über, worin der Steuereingabewert Ucain auf einen Wert von 0 festgelegt wird, gefolgt von einer Beendigung des gegenwärtigen Verarbeitungs vorgangs. Dies bewirkt, daß die Nockenphase Cain den maximalen Nachlaufswert Cainrt erreicht.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung von Ergebnissen der Nockenphasensteuerung durch das Nockenphasen-Steuersystem 1, welches, wie oben erwähnt, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel konstruiert ist, angegeben. 15 stellt ein Beispiel von Ergebnissen der Nockenphasensteuerung durch das Nockenphasen-Steuersystem 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die Motordrehzahl NE in einem Zustand, wobei die Ziel-Nockenphase Cain_cmd auf einem festen Wert gehalten wird, plötzlich ansteigt, dar. 16 stellt zum Vergleich ein Beispiel von Ergebnissen der Steuerung, welche erhalten werden, wenn die Motordrehzahl in einem Zustand, wobei die Ziel-Nockenphase Cain_cmd auf einem festen Wert gehalten wird, plötzlich ansteigt und zugleich der Korrekturwert Rdne auf 0 festgelegt ist, dar.
  • Der Vergleich dieser Figuren zeigt, daß, wenn die Motordrehzahl NE beginnt, anzusteigen (bei Zeitpunkten t1 und t11), die Größe der Abweichung der Nockenphase Cain von der Ziel-Nockenphase Cain_cmd danach in dem Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels kleiner als in dem Fall des Vergleichsbeispiels ist. Ferner ist die Zeit, welche die Nockenphase Cain benötigt, um gegen die Ziel-Nockenphase Cain_cmd zu konvergieren, gleichfalls in dem Fall (t1 bis t2) des vorliegenden Ausführungsbeispiels kürzer als in dem Fall (t11 bis t12) des Vergleichsbeispiels. Somit ist gemäß dem Nockenphasen-Steuersystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels zu ersehen, daß selbst dann, wenn eine plötzliche Änderung der Trägheitskraft, welche auf die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase wirkt, durch eine plötzliche Änderung der Motordrehzahl NE bewirkt worden ist, der Einfluß der plötzlichen Änderung der Trägheitskraft durch Berechnen des Steuereingabewerts Ucain unter Verwendung des Korrekturwerts Rdne korrekt ausgeglichen werden kann.
  • Wie oben beschrieben, wird der SLD-Steuereingabewert Rsld gemäß dem Nockenphasen-Steuersystem 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit dem Gleitmodus-Steuerungsalgorithmus eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden berechnet, und der SLD-Steuereingabewert Rsld wird mit dem Steuerungsalgorithmus auf Basis des ΔΣ-Modulationsalgorithmus moduliert, wodurch der Steuereingabewert Ucain berechnet wird. Somit wird der Steuereingabewert Ucain durch eine Modulation des SLD-Steuereingabewerts Rsld als Wert berechnet, welcher in einer Weise, wobei eine Umkehrung zwischen dem vorbestimmten maximalen Wert Ucainmax und dem vorbestimmten minimalen Wert Ucainmin häufig erfolgt, ansteigt und abfällt, und daher ist es möglich, eine Verschlechterung der Steuerbarkeit und der Steuergenauigkeit zu vermeiden, welche durch die nichtlineare Kennlinie der Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase bewirkt wird, verglichen mit dem Fall, in welchem die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase alleine durch den SLD-Steuereingabewert Rsld bestimmt wird. Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß der Steuereingabewert Ucain als Wert berechnet wird, welcher durch den Korrekturwert Rdne korrigiert wird, selbst dann, wenn eine plötzliche Änderung der Trägheitskraft, welche auf die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase wirkt, durch eine plötzliche Änderung der Motordrehzahl NE bewirkt wird, der Einfluß davon korrekt ausgeglichen werden, und daher kann die Abweichung der Nockenphase, welche von der plötzlichen Änderung der Motordrehzahl NE herrührt, unterdrückt werden. Infolgedessen ist es möglich, bei der Nockenphasensteuerung eine ausgezeichnete Steuerbarkeit und eine hohe Steuergenauigkeit zu gewährleisten.
  • Ferner können, wenn die Nockenphase Cain über das Steuersystem 30 für eine veränderliche Nockenphase derart gesteuert wird, daß diese der Ziel-Nockenphase Cain_cmd nachläuft, wie in dem Fall des Nockenphasen-Steuersystems 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, aufgrund einer Änderung der Reibung des Motors 3, welche durch das Fortschreiten einer Erwärmung davon bewirkt wird, einer Änderung der dynamischen Kenngrößen unter einzelnen Vorrichtungen 30 für eine veränderliche Nockenphase und einer Alterung die dynamischen Kenngrößen des Modells, welche durch den Ausdruck (7) definiert sind, von den tatsächlichen Werten abweichen, wobei dies bewirken kann, daß ein Schwingungsverhalten, ein Überschießen und ein Fehler der Nockenphase Cain bezüglich der Ziel-Nockenphase Cain_cmd auftreten. Aufgrund der Tatsache, daß der Steuereingabewert Ucain als Wert berechnet wird, welcher durch den Korrekturwert Rdne gemäß der Motordrehzahl NE korrigiert wird, wird, wenn sich die Motordrehzahl NE in einem breiten Bereich ändert, die Größe der Korrektur groß, so daß dies bewirkt, daß der Korrekturwert Rdne als Störung wirkt, welche das oben erwähnte Problem verdeutlichen kann.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann jedoch aufgrund der Tatsache, daß der SLD-Steuereingabewert Rsld mit dem Gleitmodus-Steuerungsalgorithmus eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden berechnet wird, bewirkt werden, daß die Nockenphase Cain der Ziel-Nockenphase Cain_cmd genau und unverzüglich nachläuft, während das oben erwähnte Schwingungsverhalten und das Überschießen vermieden werden. Darüber hinaus wird, während das Parameter-Planungsglied 41 die Modellparameter a1 und a2 auf Basis der Motordrehzahl NE und der Nockenphase Cain berechnet und das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 eine an Bord erfolgende Bestimmung der Modellparameter b1 und b2 und des Störungsschätzwerts c1 durchführt, der SLD-Steuereingabewert Rsld unter Verwendung der Modellparameter a1, a2, b1 und b2 und des Störungsschätzwerts c1 und des Korrekturwerts Rdne, welche berechnet werden, wie oben beschrieben, berechnet. Daher kann der Einfluß des Korrektur- Werts Rdne im Hinblick auf eine Störung und einen Modellierungsfehler, welche durch eine Änderung der Reibung bewirkt werden, korrekt ausgeglichen werden, wobei dies ermöglicht, zu bewirken, daß die dynamischen Kenngrößen des Modells zu den tatsächlichen dynamischen Kennwerten passen. Infolgedessen ist es möglich, die Steuerbarkeit und die Steuergenauigkeit der Nockenphasensteuerung zu verbessern.
  • Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß das vorliegende Steuersystem derart gestaltet ist, daß die Modellparameter a1 und a2 durch das Parameter-Planungsglied 41 berechnet werden können, die Berechnungszeit verkürzt werden, verglichen mit dem Fall, wobei diese Werte gleichfalls durch das Parameter-Teilbestimmungsglied 42 bestimmt werden, und daher kann die Berechnungslast der ECU 2 vermindert werden.
  • Obgleich das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, welches die elektromagnetische Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase verwendet, wobei die elektromagnetische Kraft Fsol des Elektromagneten 35 als erste Kraft wirkt und die Drängkraft Fspr der Rückstellfeder 36 als zweite Kraft wirkt, ist dies nicht beschränkend, sondern kann bei der vorliegenden Erfindung jede Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase verwendet werden, soweit diese die Nockenphase Cain durch Ändern der Größenbeziehung zwischen den zwei Kräften ändert und die Nockenphase Cain durch Steuern der zwei Kräfte zu einer ausgeglichenen Beziehung hält. Beispielsweise kann eine Vorrichtung für eine veränderliche Nockenphase verwendet werden, wobei zwei elektromagnetische Kräfte als erste und zweite Kraft in der Vorlaufs- bzw. Rücksetzungsrichtung der Nockenphase Cain wirken und die Nockenphase Cain durch Steuern der zwei elektromagnetischen Kräfte zu dem ausgeglichenen Zustand danach auf einem zu diesem Zeitpunkt angenommenen Wert hält.
  • Ferner ist, obgleich bei dem ersten Ausführungsbeispiel aufgrund der Tatsache, daß die Nockenphase Cain aufgrund der Struktur der Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase, welche oben beschrieben wurde, zu der Vorlaufsseite hin abweicht, wenn die Motordrehzahl NE plötzlich ansteigt, und zu der Nachlaufsseite hin abweicht, wenn diese plötzlich abfällt, das Nockenphasen-Steuersystem derart gestaltet ist, daß der Korrekturwert Rdne unter Verwendung der Tabelle berechnet wird, welche in 10 dargestellt ist, dies nicht beschränkend, sondern ist es, umgekehrt wie oben erwähnt, unter der Annahme, daß die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase derart gestaltet ist, daß die Nockenphase Cain zu der Nachlaufsseite hin abweicht, wenn die Motordrehzahl NE plötzlich ansteigt, und zu der Vorlaufsseite hin abweicht, wenn die Motordrehzahl NE plötzlich abfällt, lediglich notwendig, daß der Korrekturwert Rdne unter Verwendung der Tabelle berechnet wird, welche in 17 dargestellt ist.
  • Ferner ist, obgleich das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, welches den Steuerungsalgorithmus auf Basis des Gleitmodus-Steuerungsalgorithmus eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden und des ΔΣ-Modulationsalgorithmus als vorbestimmten Algorithmen zum Berechnen eines Steuerwerts zum Bewirken, daß die Nockenphase Cain der Ziel-Nockenphase Cain_cmd nachläuft, verwendet, dies nicht beschränkend, sondern kann jeder vorbestimmte geeignete Steuerungsalgorithmus verwendet werden, soweit dieser in der Lage ist, zu bewirken, daß die Nockenphase Cain der Ziel-Nockenphase Cain_cmd nachläuft. Beispielsweise kann ein allgemeiner Rückführungs-Steuerungsalgorithmus verwendet werden, wie etwa ein PID-Steuerungsalgorithmus. Ferner ist, obgleich das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, welches den Gleitmodus-Steuerungsalgorithmus eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden als vorbestimmten Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus verwendet, dies nicht beschränkend, sondern kann jeder geeignete Nach laufs-Steuerungsalgorithmus verwendet werden, soweit dieser bewirken kann, daß die Nockenphase Cain der Ziel-Nockenphase Cain_cmd nachläuft. Beispielsweise kann ein allgemeiner Rückführungs-Steuerungsalgorithmus verwendet werden, wie etwa ein PID-Steuerungsalgorithmus.
  • Ferner ist, obgleich das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, welches den Gleitmodus-Steuerungsalgorithmus als reaktionsbestimmenden Steuerungsalgorithmus verwendet, dies nicht beschränkend, sondern kann jeder reaktionsbestimmende Steuerungsalgorithmus, welcher einen zurückschreitenden Steuerungsalgorithmus umfaßt, verwendet werden, soweit dieser die Konvergenzgeschwindigkeit der Nockenphase Cain gegen die Ziel-Nockenphase Cain_cmd bestimmen kann.
  • Ferner ist, obgleich das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, welches den Gleitmodus-Steuerungsalgorithmus eines Zielwertsfiltertyps mit zwei Freiheitsgraden als Algorithmus mit zwei Freiheitsgraden verwendet, dies nicht beschränkend, sondern ist zu ersehen, daß jeder geeignete Algorithmus mit zwei Freiheitsgraden verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine Kombination eines Verzögerungs-Filteralgorithmus erster Ordnung und eines Rückführungs-Steuerungsalgorithmus, wie etwa eines PID-Steuerungsalgorithmus, verwendet werden.
  • Ferner ist, obgleich das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, wobei der Steuereingabewert Ucain durch Addieren des Korrekturwerts Rdne zu dem verstärkungsabgestimmten Wert u berechnet wird, dies nicht beschränkend, sondern kann jedes geeignete Verfahren zum Berechnen des Steuereingabewerts Ucain verwendet werden, soweit dieses den Steuereingabewert Ucain durch Korrigieren des verstärkungsabgestimmten Werts u gemäß der Motordrehzahl NE berechnet. Beispielsweise kann das Steuersystem derart gestaltet sein, daß ein Korrekturkoeffizient auf Basis des Motordrehzahl-Änderungswerts DNE berechnet wird und der Steuereingabewert Ucain durch Multiplizieren der Summe des verstärkungsabgestimmten Werts u und des Verschiebungswerts Ucain_oft mit dem Korrekturkoeffizienten berechnet wird.
  • Ferner ist, obgleich das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, wobei die Modellparameter a1 und a2 durch das Parameter-Planungsglied 41 berechnet werden und die Modellparameter b1 und b2 und der Störungsschätzwert c1 durch die Teil-Parameter Bestimmungseinheit 42 berechnet werden, dies nicht beschränkend, sondern können jegliche geeigneten Berechnungsverfahren verwendet werden, soweit diese Werte korrekt berechnet werden. Beispielsweise können die Modellparameter a1, a2, b1 und b2 durch das Parameter-Planungsglied auf Basis der Motordrehzahl NE und der Nockenphase Cain berechnet werden und kann der Störungsschätzwert c1 durch ein adaptives Störungs-Beobachtungsglied berechnet werden. Alternativ können die Modellparameter a1, a2, b1 und b2 durch eine eingebaute Identifizierungseinheit eines Typs mit veränderlicher Verstärkung oder eines Typs mit fester Verstärkung berechnet werden und kann der Störungsschätzwert c1 durch das adaptive Störungs-Beobachtungsglied berechnet werden.
  • Ferner ist, obgleich das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, wobei der Steuereingabewert Ucain direkt in die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase eingegeben wird, dies nicht beschränkend, sondern kann ein Wert, welcher durch Verarbeiten des Steuereingabewerts Ucain durch eine elektrische Schaltung und ein anderes als das oben erwähnte Steuerglied erhalten wird, in die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase eingegeben werden. Beispielsweise kann der Steuereingabewert Ucain ferner durch eine PMW-Schaltung moduliert werden, und der modulierte Wert des Steuereingabewerts Ucain kann in die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase eingegeben werden.
  • Ferner ist, obgleich das erste Ausführungsbeispiel ein Beispiel ist, wobei die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase zum Ändern der Nockenphase Cain des Einlaßnockens 5 verwendet wird, dies nicht beschränkend, sondern kann die Vorrichtung 30 für eine veränderliche Nockenphase zum Ändern der Nockenphase des Auslaßnockens 8 bezüglich der Kurbelwelle 10 verwendet werden.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung eines Nockenphasen-Steuersystems 1A gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angegeben. Das Nockenphasen-Steuersystem 1A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist von dem Nockenphasen-Steuersystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich im Hinblick darauf verschieden, daß ein SDM-Steuerglied 60, welches in 18 dargestellt ist, die DSM-Steuerglied 50 ersetzt, und ist im Hinblick auf die sonstigen Aspekte ähnlich konstruiert wie das Nockenphasen-Steuersystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher wird die folgende Beschreibung lediglich für das SDM-Steuerglied 60 angegeben. Das SDM-Steuerglied 60 berechnet den Steuereingabewert Ucain(k) auf Basis des SLD-Steuereingabewerts Rsld(k) und des Korrekturwerts Rdne(k) mit einem Steuerungsalgorithmus, worauf der ΣΔ-Modulationsalgorithmus angewandt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht das SDM-Steuerglied 60 der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung und der Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung.
  • Bei dem SMD-Steuerglied 60 gemäß Darstellung in 18 erzeugt, wenn der SLD-Steuereingabewert Rsld(k) von dem SLD-Steuerglied 40 in ein Beschränkungsglied 60a eingegeben wird, das Beschränkungsglied 60a einen beschränkten Wert r1(k), und sodann erzeugt ein Subtraktionsglied 60b eine Beschränkungswertsdifferenz r2(k) als Differenz zwischen dem beschränkten Wert r1(k) und einem vorbestimmten Verschiebungswert Ucain_oft von einem Verschiebungswertsgenerator 60c. Als nächstes er zeugt ein Integrationsglied 60d einen Differenz-Integralwert σr(k) als Summe der Beschränkungswertsdifferenz r2(k) und eines verzögerten Werts σr(k – 1) des Differenz-Integralwerts. Demgegenüber erzeugt ein Integrationsglied 60e einen Modulations-Ausgabe-Integralwert σ(k) als Summe des Modulations-Ausgabewerts u''(k – 1), welcher durch ein Verzögerungsglied 60f verzögert wird, und des verzögerten Werts σu''(k – 1) des Modulations-Ausgabe-Integralwerts. Sodann erzeugt ein Subtraktionsglied 60g einen Differenz-Signalwert δ(k) als Differenz zwischen dem Differenz-Integralwert σr(k) und dem Modulations-Ausgabe-Integralwert σu''(k).
  • Als nächstes erzeugt ein Relaiselement 60h den Modulations-Ausgabewert u''(k) als vorbestimmten Wert +R/–R auf Basis des Differenz-Signalwerts δ(k). Sodann erzeugt ein Verstärker 60i einen verstärkungsabgestimmten Wert u(k) dadurch, daß der Modulations-Ausgabewert u''(k) einer Verstärkungsabstimmung unter Verwendung einer vorbestimmten Amplitudenabstimmungsverstärkung F (= KDSM) unterzogen wird. Sodann erzeugt ein Additionsglied 60j den Steuereingabewert Ucain(k) als Summe des verstärkungsabgestimmten Werts u(k), des zuvor erwähnten Verschiebungswerts Ucain_oft und des Korrekturwerts Rdne(k).
  • Der Steuerungsalgorithmus des DSM-Steuerglieds 60 wird durch die folgenden Gleichungen (27) bis (34) repräsentiert: r1(k) = Lim(Rsld(k)) (27) r2(k) = r1(k) – Ucain_oft (28) σr(k) = σr(k – 1) + r2(k) (29) σu''(k) = σu''(k – 1) + u''(k – 1) (30) δ(k) = σr(k) – σu''(k) (31) u''(k) = fnl(δ(k)) (32) u(k) = KDSM·u''(k) (33) Ucain(k) = Ucain_oft + u(k) + Rdne(k) (34)
  • Der Bereich der Beschränkung des beschränkten Werts Lim(Rsld(k)) in der oben erwähnten Gleichung (27) ist auf den gleichen Bereich wie den in der zuvor erwähnten Gleichung (20) festgelegt. Ferner ist die nichtlineare Funktion fnl(δ(k)) in der Gleichung (32) derart abgestimmt, daß, wenn δ(k) ≥ 0 erfüllt ist, fnl(δ(k)) gleich R wird, während, wenn δ(k) < 0 erfüllt ist, fnl(δ(k)) gleich –R wird (es sei bemerkt, daß, wenn δ(k) = 0 erfüllt ist, fnl(k) geeignet abgestimmt werden kann, um gleich 0 zu werden).
  • Ferner ist der vorbestimmte Wert R aus dem oben erwähnten Grund auf einen positiven Wert festgelegt, welcher stets die Beziehung R > |r2(k)| erfüllt. Ferner sind der Verschiebungswert Ucain_oft in den Gleichungen (28) und (34) und die Amplitudenabstimmungsverstärkung KDSM in der Gleichung (32) auf jeweilige geeignete Werte (KDSM ≤ 1) festgelegt, wobei dies ermöglicht, die Umkehrung des Vorzeichens des Steuereingabewerts Ucain zu vermeiden.
  • Gemäß dem oben beschriebenen SDM-Steuerglied 60 wird der Steuereingabewert Ucain als Wert, welcher durch Modulieren des SLD-Eingabewerts Rsld mit dem Steuerungsalgorithmus auf Basis des ΣΔ-Modulationsalgorithmus und ferner durch Korrigieren davon durch den Korrekturwert Rdne erhalten wird, erhalten. Da her kann das Nockenphasen-Steuersystem 1A ferner die gleichen vorteilhaften Wirkungen liefern, wie durch das Nockenphasen-Steuersystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, welches oben beschrieben wurde, geliefert werden.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung eines Nockenphasen-Steuersystems 1B gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angegeben. Das Nockenphasen-Steuersystem 1B gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist von dem Nockenphasen-Steuersystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich im Hinblick darauf verschieden, daß ein DM-Steuerglied 70, welche in 19 dargestellt ist, das DSM-Steuerglied 50 ersetzt, und ist im Hinblick auf die sonstigen Aspekte ähnlich konstruiert wie das Nockenphasen-Steuersystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher wird die folgende Beschreibung lediglich für das DM-Steuerglied 70 angegeben. Das DM-Steuerglied 70 berechnet den Steuereingabewert Ucain(k) auf Basis des SLD-Steuereingabewerts Rsld(k) und des Korrekturwerts Rdne(k) mit einem Steuerungsalgorithmus, worauf der Δ-Modulationsalgorithmus angewandt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht das DM-Steuerglied 70 der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung und der Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung.
  • Bei dem MD-Steuerglied 70 gemäß Darstellung in 19 erzeugt, wenn der SLD-Steuereingabewert Rsld(k) von dem SLD-Steuerglied 40 in ein Beschränkungsglied 70a eingegeben wird, das Beschränkungsglied 70a einen beschränkten Wert r1(k), und sodann erzeugt ein Subtraktionsglied 70b eine Beschränkungswertsdifferenz r2(k) als Differenz zwischen dem beschränkten Wert r1(k) und einem vorbestimmten Verschiebungswert Ucain_oft von einem Verschiebungswertsgenerator 70c. Demgegenüber erzeugt ein Integrationsglied 70d einen Modulations-Ausgabe-Integralwert σ''(k) als Summe des Modulations-Ausgabewerts u''(k – 1), welcher durch ein Verzögerungsglied 70e verzögert wird, und des verzögerten Werts σu''(k – 1) des Modulations-Ausgabe-Integralwerts. Sodann erzeugt ein Subtraktionsglied 70f einen Differenz-Signalwert δ(k) als Differenz zwischen Beschränkungswertsdifferenz r2(k) und dem Modulations-Ausgabe-Integralwert σu''(k).
  • Als nächstes erzeugt ein Relaiselement 70g den Modulations-Ausgabewert u''(k) als vorbestimmten Wert +R/–R auf Basis des Differenz-Signalwerts δ(k). Sodann erzeugt ein Verstärker 70h einen verstärkungsabgestimmten Wert u(k) dadurch, daß der Modulations-Ausgabewert u''(k) einer Verstärkungsabstimmung unter Verwendung einer vorbestimmten Amplitudenabstimmungsverstärkung F (= KDSM) unterzogen wird. Sodann erzeugt ein Additionsglied 70i den Steuereingabewert Ucain(k) als Summe des verstärkungsabgestimmten Werts u(k), des zuvor erwähnten Verschiebungswerts Ucain_oft und des Korrekturwerts Rdne(k).
  • Der Steuerungsalgorithmus des DM-Steuerglieds 70 wird durch die folgenden Gleichungen (35) bis (41) repräsentiert. r1(k) = Lim(Rsld(k)) (35) r2(k) = r1(k) – Ucain_oft (36) σu''(k) = σu''(k – 1) + u''(k – 1) (37) δ(k) = r2(k) – σu''(k) (38) u''(k) = fnl(δ(k)) (39) u(k) = KDSM·u''(k) (40) Ucain(k) = Ucain_oft + u(k) + Rdne(k) (41)
  • Der Bereich der Beschränkung des beschränkten Werts Lim(Rsld(k)) in der Gleichung (35) ist auf den gleichen Bereich wie den in den zuvor erwähnten Gleichungen (20) und (27) festgelegt. Ferner ist die nichtlineare Funktion fnl(δ(k)) in der Gleichung (39) gleichfalls auf den gleichen Wert wie den in der zuvor erwähnten Gleichung (32) festgelegt. Das bedeutet, daß die nichtlineare Funktion fnl(δ(k)) in der Gleichung (39) derart abgestimmt ist, daß, wenn δ(k) ≥ 0 erfüllt ist, fnl(δ(k)) gleich R wird, während, wenn δ(k) < 0 erfüllt ist, fnl(δ(k)) gleich –R wird (es sei bemerkt, daß, wenn δ(k) = 0 erfüllt ist, fnl(k) geeignet abgestimmt werden kann, um gleich 0 zu werden).
  • Ferner ist der vorbestimmte Wert R aus dem oben erwähnten Grund auf einen positiven Wert festgelegt, welcher stets die Beziehung R > |r2(k)| erfüllt. Ferner sind der Verschiebungswert Ucain_oft in den Gleichungen (36) und (41) und die Amplitudenabstimmungsverstärkung KDSM in der Gleichung (40), wie oben beschrieben, auf jeweilige geeignete Werte festgelegt, welche es ermöglichen, die Umkehrung des Vorzeichens des Steuereingabewerts Ucain zu vermeiden (KDSM ≤ 1).
  • Gemäß dem oben beschriebenen DM-Steuerglied 70 wird der Steuereingabewert Ucain als Wert, welcher durch Modulieren des SLD-Eingabewerts Rsld mit dem Steuerungsalgorithmus auf Basis des Δ-Modulationsalgorithmus und ferner durch Korrigieren davon durch den Korrekturwert Rdne erhalten wird, erhalten. Daher kann das Nockenphasen-Steuersystem 1B gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner die gleichen vorteilhaften Wirkungen liefern, wie durch das Nockenphasen-Steuersystem 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, welches oben beschrieben wurde, geliefert werden.
  • Ferner ist für Fachkundige zu ersehen, daß die vorangehende Darlegung bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellt und daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang davon abzuweichen.

Claims (4)

  1. Nockenphasen-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (3) zum Steuern einer Nockenphase (Cain), welche eine Phase mindestens eines Nockens aus der Gruppe eines Einlaßnockens (5) und eines Auslaßnockens (8) bezüglich einer Kurbelwelle (10) darstellt, umfassend: eine Vorrichtung (30) für eine veränderliche Nockenphase, welche eine Größenbeziehung zwischen einer ersten Kraft (Fsol), welche in einer Vorrückungsrichtung der Nockenphase (Cain) wirkt, und einer zweiten Kraft (Fspr), welche in einer Rücksetzungsrichtung der Nockenphase (Cain) wirkt, ändert, um dadurch die Nockenphase (Cain) zu ändern, und die erste und die zweite Kraft (Fsol, Fspr) in einer ausgeglichenen Beziehung hält, um dadurch die Nockenphase (Cain) zu halten; eine Motordrehzahl-Erfassungseinrichtung (21) zum Erfassen einer Motordrehzahl (NE) des Motors (3); eine Nockenphasen-Erfassungseinrichtung (20) zum Erfassen der Nockenphase (Cain); eine Ziel-Nockenphasen-Festlegungseinrichtung (2) zum Festlegen einer Ziel-Nockenphase (Cain_cmd) als Zielwert, zu welchem die Nockenphase (Cain) gesteuert wird; eine Steuerwerts-Berechnungseinrichtung (40, 50) zum Berechnen eines Steuerwerts (Rsld) zum Bewirken, daß die erfaßte Nockenphase (Cain) der Ziel-Nockenphase (Cain_cmd) nachläuft, mit einem vorbestimmten Steuerungsalgorithmus; und eine Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung (43, 50) zum Korrigieren des berechneten Steuerwerts (Rsld) gemäß der erfaßten Motordrehzahl (NE), um dadurch einen Steuereingabewert (Ucain) zum Steuern der Vorrichtung (30) für eine veränderliche Nockenphase zu berechnen, wobei der vorbestimmte Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung (40, 50) einen Nachlaufs-Steuerwert (Rcain) zum Bewirken, daß die erfaßte Nockenphase (Cain) der Ziel-Nockenphase (Cain_cmd) nachläuft, mit einem vorbestimmten Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus berechnet und den berechneten Nachlaufs-Steuerwert (Rcain) mit einem Algorithmus moduliert, welcher auf einem Algorithmus aus der Gruppe eines Δ-Modulationsalgorithmus, eines ΔΣ-Modulationsalgorithmus und eines ΣΔ-Modulationsalgorithmus basiert, um dadurch den Steuerwert (Rsld) zu berechnen, wobei die Steuereingabewerts-Berechnungseinrichtung (43, 50) einen Korrekturwert (Rdne) zum Korrigieren des Steuerwerts (Cain) gemäß der Motordrehzahl (NE) berechnet und wobei der vorbestimmte Nachlaufs-Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung (43, 50) ein Algorithmus ist, welcher auf einem Steuersystemmodell, welches eine Beziehung zwischen dem Nachlaufs-Steuerwert (Rcain), dem Korrekturwert (Rdne) und der Nockenphase (Cain) definiert, basiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenphasen-Steuersystem ferner eine Bestimmungseinrichtung (42) zum Bestimmen von Modellparametern (a1, a2, b1, b2) des Steuersystemmodells auf Basis des Nachlaufs-Steuerwerts (Rcain), des Korrekturwerts (Rdne) und der Nockenphase (Cain) mit einem vorbestimmten Bestimmungsalgorithmus umfaßt.
  2. Nockenphasen-Steuersystem nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung (40, 50) einen vorbestimmten Reaktionsbestimmungs-Steuerungsalgorithmus umfaßt.
  3. Nockenphasen-Steuersystem nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Steuerungsalgorithmus der Steuerwerts-Berechnungseinrichtung (40, 50) einen Steuerungsalgorithmus mit zwei Freiheitsgraden umfaßt.
  4. Nockenphasen-Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Nockenphasen-Steuersystem ferner eine Störungsschätzwerts-Berechnungseinrichtung (41, 42) zum Berechnen eines Störungsschätzwerts (c1) zum Ausgleichen einer Störung, welche auf die Vorrichtung (30) für eine veränderliche Nockenphase wirkt, auf Basis des Korrekturwerts (Rdne) mit einem vorbestimmten Schätzungsalgorithmus umfaßt und wobei die Steuerwerts-Berechnungseinrichtung (40) den Steuerwert (Rsld) ferner auf Basis des berechneten Störungsschätzwerts (c1) berechnet.
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