-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Diese
Erfindung betrifft ein Ventilzeitsteuersystem für eine Verbrennungsmotor, das
eine Schließzeit
eines Ventils, das durch einen an einer Nockenwelle des Motors vorgesehenen
Nocken geöffnet
wird, steuert/regelt, indem es das Ventil durch einen Aktuator vorübergehend
hält.
-
Beschreibung
vom Stand der Technik
-
Herkömmlich ist
ein Ventilzeitsteuersystem dieser Art in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
(Kokai) Nr. 63-289208 vorgeschlagen worden. Dieses Ventilzeitsteuersystem öffnet und
schließt Motorventile
durch an einer Nockenwelle vorgesehene Nocken über Kipphebel und enthält Haltemechanismen
zum Halten der Motorventile in jeweils offenen Stellungen. Die Haltemechanismen
sind jeweils durch einen Solenoidaktuator implementiert, bestehend
aus einem Solenoid, der an dem Zylinderkopf befestigt ist, und einem
Anker, der an einem Ventilschaft eines Motorventils befestigt ist.
Das Erregen der Wicklung des Solenoids wird durch eine Steuereinheit
gesteuert. Der Anker ist derart angeordnet, dass er dem Solenoid
gegenüberliegt,
so dass dann, wenn das Motorventil durch den Nocken zur offenen Stellung
betätigt
wird, ein geringer Abstand zwischen dem Anker und dem Solnoid vorhanden
ist. Wenn das Motorventil die offene Stellung erreicht, wird, in Abhängigkeit
vom Betriebszustand des Motors, das Solenoid erregt, wodurch eine
Anziehungskraft des Solenoids auf den Anker ausgeübt wird,
um das Motorventil über
eine vorbestimmte Zeitdauer entsprechend der Dauer der Erregung
in der offenen Stellung zu halten. Daher wird die Schließzeit des
Motorven tils verzögert,
d. h. die Ventilschließzeit
wird gesteuert.
-
In
dem herkömmlichen
Ventilzeitsteuersystem tritt jedoch eine Ansprechverzögerung zwischen einer
Zeit, zu der eine Anweisung zum Halten des Motorventils ausgegeben
wird, und einer Zeit, zu der ein Haltevorgang an dem Motorventil
tatsächlich
ausgeführt
wird, auf. Die Ansprechverzögerung
macht es schwierig, das Motorventil in einer gewünschten Zeit zu halten. Insbesondere
wird in diesem Ventilzeitsteuersystem der Solenoidaktuator angetrieben, wenn
das Motorventil durch den Betrieb des Nockens die offene Stellung
erreicht, und daher besteht, wenn sich der Betriebszustand verändert, eine
Gefahr darin, dass aufgrund der verzögerten Reaktion des Solenoidaktuators
das Motorventil nicht in der gewünschten
Steuerzeit gehalten werden kann, was es unmöglich macht, eine gewünschte Ventilhubkurve zu
erreichen oder sogar das Motorventil zu halten. In diesem Fall wird
der Verbrennungszustand verschlechtert, was die Abgasemissionen
nachteilig beeinflusst. Insbesondere wird die Reaktion des Solenoidaktuators
um eine Zeitdauer verzögert,
die zum Ansteigen des Magnetflusses erforderlich ist. Ferner wird
der Anstieg des Magnetflusses langsamer, wenn die Stromversorgungsspannung
absinkt, und wird relativ langsamer in Bezug auf die Arbeitsgeschwindigkeit
des Motorventils, wenn die Motordrehzahl höher wird. Dies erhöht die Möglichkeit
eines Fehlers beim Halten des Motorventils. Wenn ferner ein Hydraulikaktuator
für den
Mechanismus zum Halten des Motorventils verwendet wird, anstatt
des Solenoidaktuators, wird der Anstieg des Hydraulikdrucks langsamer,
wenn die Öltemperatur
niedriger ist. Ferner wird, wenn die Motordrehzahl höher ist,
die Reaktion des Haltemechanismus langsamer, was auch die Möglichkeit
eines Fehlers beim Halten des Motorventils erhöhen kann.
-
Die
US-A-6 081 413 offenbart ein Ventilzeitsteuersystem gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
-
Die
US-A-4 870 930 offenbart einen Aktuator zum Halten des Ventils,
ein Ausgabezeitsetzmittel (Steuereinheit, weiche die erforderliche
Zeit in Abhängigkeit
von den erfassten Betriebszuständen
bestimmt), und ein Haltezeitsteuermittel (Steuereinheit, die den
Elektromagneten mit einer vorbestimmten Zeitgebung be treibt). Dort
wird das Ventil durch einen an einer Nockenwelle vorgesehenen Nocken
geöffnet,
während
die Schließsteuerzeit
verzögert
werden könnte,
indem durch Aktivieren eines Rückhalte-Elektromagneten
das Ventil in seiner offenen Stellung zurückgehalten wird, wobei die
gewünschte
Haltezeit, bei der dieser Elektromagnet einzuschalten ist, um das
Ventil zurückzuhalten,
und dann auszuschalten ist, um das Ventil zu lösen, den Effekt der Anhaft-
oder Klebezeit des Ankers nicht berücksichtigt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventilzeitsteuersystem für einen
Verbrennungsmotor anzugeben, das in der Lage ist, ein Ventil in
einer vorbestimmten Haltezeit durch einen Aktuator richtig zu halten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventilzeitsteuersystem
für einen
Verbrennungsmotor anzugeben, das durch effizienten Betrieb des Aktuators
eine Energieeinsparung erreichen kann, wenn der Aktuator durch einen
Solenoidaktuator gebildet ist.
-
Zur
Lösung
der obigen Aufgabe gemäß Anspruch
1 sieht die Erfindung ein Ventilzeitsteuersystem für einen
Verbrennungsmotor vor, zum Steuern/Regeln der Ventilschließsteuerzeit
eines Ventils, das durch einen an einer Nockenwelle vorgesehenen Nocken
geöffnet
wird, indem das Ventil vorübergehend
gehalten wird, wobei das Ventilzeitsteuersystem umfasst: einen Aktuator
zum Halten des Ventils; ein Ansprechverzögerungs-Vorhersagemittel zum Vorhersagen
einer Ansprechverzögerung
des Aktuators durch einen Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert; ein
Ausgabezeit-Setzmittel zum Setzen der Ausgabezeit, in der ein Treibersignal
zum Betreiben des Aktuators ausgegeben wird, gemäß dem vorhergesagten Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert; und
ein Haltezeit-Steuermittel zum Steuern/Regeln der Haltezeit, in
der das Ventil durch den Aktuator gehalten wird, durch Ausgabe des
Treibersignals an den Aktuator auf der Basis der gesetzten Ausgabezeit.
-
Gemäß diesem
Ventilzeitsteuersystem wird die Ansprechverzögerung des Aktuators durch
einen Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert
vorhergesagt, und die Ausgabezeit, in der das Treibersignal zum
Betrieb des Aktuators ausgegeben wird, wird entsprechend dem vorhergesagten
Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert
gesetzt. Ferner wird die Haltezeit, in der das Ventil durch den
Aktuator gehalten wird, durch Ausgabe des Treibersignals an den Aktuator
auf der Basis der gesetzten Ausgabezeit gesteuert. Daher kann der
Betrieb des Aktuators in der richtigen Zeitgebung in Abhängigkeit
von der vorhergesagten Ansprechverzögerung des Aktuators gestartet
werden, was es möglich
macht, das Ventil in einer vorbestimmten angemessenen Haltezeit
richtig zu halten, während
die Ansprechverzögerung
des Aktuators kompensiert wird, um einen effizienten Betrieb des
Aktuators zu ermöglichen.
-
Erfindungsgemäß umfasst
das Ventilzeitsteuersystem ferner ein Betriebszustands-Erfassungsmittel
zum Erfassen eines Betriebszustands des Motors, worin das Ansprechverzögerungs-Vorhersagemitel
die Ansprechverzögerung
des Aktuators gemäß dem erfassten
Betriebszustand des Motors vorhersagt.
-
Erfindungsgemäß ist es
möglich,
die Ansprechverzögerung
des Aktuators gemäß dem erfassten
Betriebszustand des Motors vorherzusagen. Daher kann der Betrieb
des Aktuators in einer angemessenen Zeitgebung in Abhängigkeit
von den tatsächlichen
Betriebszuständen
des Motors gestartet werden, was es möglich macht, das Ventil in
einer vorbestimmten Haltezeit zu halten, während bewirkt wird, dass der
Aktuator ohne Betriebsverzögerung effizient
arbeitet.
-
Bevorzugt
enthält
das Betriebszustands-Erfassungsmittel ein Drehzahl-Erfassungsmittel
zum Erfassen einer Drehzahl des Motors als Betriebszustand des Motors,
und das Ansprechverzögerungs-Vorhersagemittel
setzt den Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert
auf einen größeren Wert, wenn
die erfasste Drehzahl des Motors höher ist.
-
Gemäß dieser
bevorzugten Ausführung
wird, wenn die Drehzahl des Motors höher ist, der Betrieb des Aktuators
früher
gestartet, und selbst wenn daher der Motor in einem Hochdrehzahlbetriebszustand ist,
kann das Ventil besser gehalten werden, ohne, trotz der hohen Arbeitsgeschwindigkeit
des Ventils, eine relative Betriebsverzögerung des Aktuators hervorzurufen.
-
Bevorzugt
umfasst das Ventilzeitsteuersystem ferner ein Antriebsquellenzustands-Erfassungsmittel
zum Erfassen eines Zustands einer Antriebsquelle des Aktuators,
und das Ansprechverzögerungs-Vorhersagemittel
sagt die Ansprechverzögerung
des Aktuators gemäß dem erfassten
Zustand der Antriebsquelle vorher.
-
Wenn,
wie zuvor beschrieben, der Aktuator ein Solenoidaktuator ist, verändert sich
der Anstieg des Magnetflusses des Elektromagneten des Aktuators
in Abhängigkeit
von der Spannung der Stromversorgung, wohingegen dann, wenn der
Aktuator ein Hydraulikaktuator ist, der Anstieg des Öldrucks
in Abhängigkeit
von der Öltemperatur
einer Öldruckquelie schwankt.
Daher verändert
sich die Anstiegszeit oder der Start des Aktuators in Abhängigkeit
vom Zustand der Antriebsquelle. Gemäß dieser bevorzugten Ausführung ist
es möglich,
die Ansprechverzögerung
des Aktuators gemäß dem erfassten
Zustand der Antriebsquelle vorherzusagen, um hierdurch den Betrieb
des Aktuators in einer angemessenen Zeit in Abhängigkeit von dem tatsächlichen
Zustand der Antriebsquelle zu starten.
-
Weiter
bevorzugt ist der Aktuator durch einen Solenoidaktuator gebildet,
und das Antriebsquellenzustands-Erfassungsmittel enthält ein Stromversorgungsspannungs-Erfassungsmittel
zum Erfassen einer Spannung der Stromquelle des Solenoidaktuators,
als Zustand der Antriebsquelle, wobei das Ansprechverzögerungs-Vorhersagemittel
den Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert
auf einen größeren Wert
setzt, wenn die erfasste Spannung der Stromquelle niedriger ist.
-
Wenn
gemäß dieser
bevorzugten Ausführung
der Aktuator ein Solenoidaktuator ist, wird der Betrieb des Solenoidaktuators
früher
gestartet, wenn die Spannung der Stromquelle niedriger ist. Dies macht
es möglich,
das Ventil in einer vorbestimmten geeigneten Haltezeit ohne Betrebsverzögerung des Solenoidaktuators
zu halten, selbst wenn die Spannung der Stromquelle niedrig ist.
-
Weiter
bevorzugt enthält
der Solenoidaktuator einen Anker, der bewegt wird, um der Bewegung des
Ventils zu folgen, wenn das Ventil durch den Nocken in einer Ventilöffnungsrichtung
angehoben wird, und einen Elektromagneten, der erregt wird, wenn der
Anker ihm nahe ist, durch elektrische Energie, die als Treibersignal
von der Stromquelle zugeführt
wird, um hierdurch den Anker daran anzuziehen, um das Ventil zu
halten, und das Haltezeit-Steuermittel steuert/regelt die dem Elektromagneten
zugeführte
elektrische Energie durch eine konstante Spannung, bevor das Ventil
gehalten ist, und durch einen konstanten Strom, nachdem das Ventil
gehalten ist.
-
Wenn
ein Ventil durch einen Nocken in der Ventilöffnungsrichtung aktiviert wird,
kann die Ventilhubgeschwindigkeit durch eine Störung langsamer gemacht werden,
wie etwa Reibwiderstand und Eingriff von Verschleißpartikeln,
was eine Hubverringerung des Ventils hervorruft, was es unmöglich macht, eine
vorbestimmte Hubsteuerzeit zu erhalten. Andererseits ist diese bevorzugte
Ausführung
der Erfindung derart konfiguriert, dass dann, wenn das Ventil geöffnet wird,
das Ventil gehalten wird, indem der Anker, der der Bewegung des
Ventils folgt, zu dem Elektromagneten hin angezogen wird, und daher
ist es notwendig, dass der Anker dem Elektromagneten nahe ist, wenn
das Halten des Ventils ausgeführt wird.
Daher kann in einem Fall, in dem aufgrund einer solchen oben beschriebenen
Störung
eine Verringerung im Ventilhub auftritt, der Anker zu weit von dem Elektromagneten
entfernt positioniert werden, wenn das Ventil gehalten werden soll,
was es dem Elektromagneten unmöglich
macht, der zu dieser Zeit erregt ist, den Anker an ihn anzuziehen,
was zu einem Fehler beim Halten des Ventils führt (Synchronisationsverlust).
-
Andererseits
wird die Induktanz L der Wicklung des Elektromagneten durch die
Gleichung ausgedrückt:
L = N·Δø/Δi (N: Anzahl
der Windungen der Wicklung; ø:
Magnetfluss; i: elektrischer Strom). Daher wird, wenn der Abstand
zwischen dem Anker und dem Elektromagneten kleiner wird, die Induktanz
L größer. Ferner
wird der elektrische Strom i durch die Gleichung: i = E/R(1 – exp(–R/L·t)) ausgedrückt (E: Stromversorgungsspannung;
R: Widerstand der Wicklung) und konvergiert schließlich auf
einen Wert von E/R. Eine Konversionszeitdauer, über die der elektrische Strom
auf den Wert von E/R konvergiert, wird größer, wenn die Induk tanz L größer wird.
-
Wenn
aus der oben beschriebenen Beziehung aufgrund der Störung eine
Verringerung des Ventilhubs auftritt, wird der Abstand zwischen
dem Anker und dem Elektromagneten größer als normal, was zu einem
verringerten Wert der Induktanz L führt. Dementsprechend wird die
Konversionszeitdauer, über
die der elektrische Strom i konvergiert, verkürzt, wodurch der Strom leichter
fließt,
um den Strom i zu verstärken,
der durch die Wicklung des Elektromagneten fließt. Im Ergebnis wirkt eine
größere Anziehungskraft
als normal auf den Anker, so dass auch dann, wenn der Anker um ein
gewisses Ausmaß von
dem Elektromagneten entfernt ist, dieser richtig an den Elektromagneten
angezogen werden kann.
-
Wenn
daher, wie im Falle dieser bevorzugten Ausführung, die Erregung des Elektromagneten durch
eine konstante Spannung gesteuert/geregelt wird, bevor das Ventil
gehalten wird, ist es möglich, eine
Zunahme des Stroms i zu erlauben, der leichter fließen wird.
Im Ergebnis wird die Anziehungskraft des Elektromagneten erhöht, so dass
der Anker an dem Elektromagneten auch dann angezogen werden kann,
wenn der Anker um ein gewisses Ausmaß von dem Elektromagneten entfernt
ist, wodurch das Ventil positiv gehalten werden kann. Somit kann
durch Zufuhr eines Übererregungsstroms
zu dem Elektromagneten durch die Konstantspannungsregelung, bevor
das Ventil gehalten wird, das Ventilzeitsteuersystem störungsbeständig gemacht
werden, wodurch das Ventil in einer noch besseren Weise gehalten
werden kann. Wenn hingegen eine Konstantstromregelung ausgeführt wird,
bevor das Ventil gehalten wird, ist der Strom begrenzt, so dass
nur eine vorbestimmte oder geringere Strommenge fließen kann,
so dass dann, wenn aufgrund eines störungsbedingten verringerten
Ventilhubs der Anker sich nicht innerhalb eines vorbestimmten Abstands
des Elektromagneten befindet, die Gefahr besteht, dass der Fehler
beim Halten des Ventils auftreten kann.
-
Ferner
wird, sobald das Ventil gehalten wird, der Anker an dem Elektromagneten
angezogen, so dass der Abstand zwischen den beiden konstant wird.
Daher ist es in diesem Zustand durch Steuern der Erregung durch
konstanten Strom (Haltestrom) möglich,
das positive Halten des Ventils fortzusetzen und gleichzeitig den Stromverbrauch
zu reduzieren.
-
Bevorzugt
berechnet das Ansprechverzögerungs-Vorhersagemittel
eine Ausgabestartversatzzeitdauer, um die ein Start der Ausgabe
des Treibersignals an den Aktuator verschoben ist, als Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert,
und das Ausgabezeit-Setzmittel enthält einen Ausgabestarttimer, der
eine Zeit hochzählt,
die von einer Referenzzeit entsprechend einer vorbestimmten Referenzkurbelwinkelstellung
um die Ausgabestartversatzzeitdauer zurückgeht, um hierdurch zu bewirken,
dass die Ausgabe des Treibersignals an den Aktuator zu der Zeit beginnt.
-
Gemäß dieser
bevorzugten Ausführung
wird die Ausgabestartversatzzeitdauer der Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert
berechnet, und der Ausgabestarttimer zählt bis zu einer Zeit, die
von einer Referenzzeit entsprechend einer vorbestimmten Referenzkurbelwinkelstellung
um die Ausgabestartversatzzeitdauer zurückgeht, um hierdurch zu bewirken, dass
die Ausgabe des Treibersignals an den Aktuator zu der Zeit startet.
Hierdurch lässt
sich bewirken, dass die Ausgabe des Treibersignals in einer geeigneten
Zeitgebung akkurat startet, synchron mit der Drehung des Nockens,
und dass der Betrieb zum Halten des Ventils zu der Zeit richtig
abgeschlossen wird, zu der die Referenzkurbelwinkelstellung erreicht
wird.
-
Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den
beigefügten
Zeichnungen ersichtlich.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Blockdiagramm mit schematischer Darstellung der Anordnung eines
Ventilzeitsteuersystems für
einen Verbrennungsmotor gemäß einer
Ausführung
der Erfindung;
-
2 ist
ein Diagramm mit Darstellung der Anordnung von Einlassventilen und
Auslassventilen;
-
3 ist
eine Seitenansicht eines Einlassventils und eines Ventilzeitsteuersystems;
-
4 ist
eine Querschnittsansicht eines Solenoidaktuators;
-
5 ist
ein Zeitdiagramm von Einlass- und Auslassventilen durch Ventilbetätigungsmechanismen
vom Nockentyp und des Ventilzeitsteuersystems;
-
6 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen einer Erregungsstartzeit
zum Starten der Erregung des Solenoidaktuators;
-
7 ist
ein Diagramm mit Darstellung eines Beispiels eines Kennfelds zum
Bestimmen einer Erregungsstartversatzzeitdauer;
-
8 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung einer Totzeit und
einer Erregungsbeendigungszeitdauer;
-
9 ist
ein Diagramm mit Darstellung eines Beispiels einer Tabelle zur Bestimmung
einer Basiszeitdauer der Totzeit;
-
10 ist
ein Diagramm mit Darstellung eines Beispiels einer Tabelle zur Bestimmung
eines Öltemperatur-abhängigen Korrekturwerts
für die
Totzeit;
-
11 ist
ein Diagramm mit Darstellung eines Beispiels einer Tabelle zur Bestimmung
eines Öldruck-abhängigen Korrekturwerts
für die
Totzeit;
-
12 ist
ein Flussdiagramm eines Erregungssteuerprozesses für den Solenoidaktuator;
-
13 ist
ein Zeitdiagramm mit Darstellung eines Beispiels von Operationen,
die während
des Erregungssteuerprozesses von 12 ausgeführt werden;
-
14 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Messen der tatsächlichen
Ventilschließzeit;
-
15 ist
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung eines Fehlers des
Ventilzeitsteuersystems oder eines Fehlers einer diesem zugeordneten
Vorrichtung; und
-
16 ist
ein Zeitdiagramm mit Darstellung eines Beispiels der Erfassung von
Fehlern durch den Erfassungsprozess von 15.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
-
Nachfolgend
wird ein Ventilzeitsteuersystem für einen Verbrennungsmotor gemäß einer
Ausführung
der Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt
schematisch die Anordnung eines Verbrennungsmotors, der ein Ventilzeitsteuersystem
enthält,
auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird. Der dargestellte
Verbrennungsmotor (nachfolgend als "der Motor" bezeichnet) 3 ist ein Vier-Zylinder-Reihen-DOHC-Benzinmotor,
der in einem nicht gezeigten Fahrzeug installiert ist. Jeder Zylinder 4 ist
mit ersten und zweiten Einlassventilen IV1, IV2 sowie ersten und
zweiten Auslassventilen EV1, EV2 (siehe 2) versehen,
und ferner mit einer Einspritzdüse 5 zum
Einspritzen von Kraftstoff in einen Einlasskanal 3a sowie
einer Zündkerze 3 zum Zünden des
Luft/Kraftstoff-Gemischs.
-
Wie
in 3 dargestellt, die ein Beispiel des ersten Einlassventils
IV1 zeigt, ist jedes der Einlassventile IV1, IV2 derart angeordnet,
dass es beweglich ist zwischen einer geschlossenen Stellung (in 3 gezeigt),
worin der Einlasskanal 3a geschlossen ist, und einer Auslassstellung
(nicht gezeigt), in der der Einlasskanal 3a offen ist,
weil das Einlassventil in eine Brennkammer 3b vorsteht,
und wird immer durch eine Ventilfeder 3c zur geschlossenen
Stellung hin vorgespannt. Ferner werden die Einlassventile IV1,
IV2 durch einen Ventilbetätigungsmechanismus 7 vom
Nockentyp betätigt,
und die Ventilschließzeit des
ersten Einlassventils IV1 wird durch das erfindungsgemäße Ventilzeitsteuersystem 1 variabel
gesteuert/geregelt.
-
Der
Ventilbetätigungsmechanismus 7 vom Nockentyp
umfasst eine Nockenwelle 10, einen Einlassnocken 11 (Nocken),
der integral mit der Nockenwelle 10 ausgebildet ist, sowie
einen Kipphebel 12, der durch den Einlassnocken 11 schwenkbeweglich betätigt wird,
um hierdurch die Drehbewegung der Nockenwelle 10 in eine
Hin- und Herbewegung der Einlassventile IV1, IV2 umzuwandeln. Die
Nockenwelle 10 ist mit einer nicht gezeigten Kurbelwelle
des Motors 3 über
ein Abtriebsritzel und eine Steuerkette (keine davon ist gezeigt)
verbunden und wird von der Kurbelwelle derart angetrieben, dass
sie pro zwei Umdrehungen der Kurbelwelle synchron damit eine Umdrehung
durchführt.
-
Ferner
ist der Ventilbetätigungsmechanismus 7 vom
Nockentyp in der Lage, zwischen Nockenprofilen des Einlassnockens 11 umzuschalten. Insbesondere
ist er wie folgt konfiguriert: Der Einlassnocken 11 umfasst
einen Niederdrehzahlnocken 11a, einen Hochdrehzahlnocken
(nicht gezeigt), der ein höheres
Nockenprofil als der Niederdrehzahlnocken 11a hat, und
einen Inaktivnocken (nicht gezeigt) mit einer sehr niedrigen Nockennase,
die in der genannten Reihenfolge auf der Nockenwelle 10 angeordnet sind.
Der Kipphebel 12 umfasst einen Niederdrehzahlkipphebel 12a,
einen Hochdrehzahlkipphebel (nicht gezeigt) und einen Inaktivkipphebel
(nicht gezeigt), die derart angeordnet sind, dass sie dem Niederdrehzahlnocken 11a,
dem Hochdrehzahlnocken und dem Inaktivnocken jeweils zugeordnet
sind. Ein Ende jedes dieser Kipphebel ist an einer Kipphebelwelle 14 verschwenkbar
angebracht, und der Niederdrehzahlkipphebel 12a und der
Inaktivkipphebel stützen
sich an Oberenden des ersten Einlassventils IV1 bzw. des zweiten
Einlassventils IV2 ab. Ferner schaltet ein Öldruck-Umschaltmechanismus
(nicht gezeigt) einen Verbindungszustand des Niederdrehzahlkipphebels 12a und
des Inaktivkipphebels mit dem Hochdrehzahlkipphebel zwischen einem
Verbindungszustand und einem Trennzustand um. Der Betrieb des Öldruck-Umschaltmechanismus
wird durch eine ECU 2 (siehe 1) gesteuert.
-
Wenn
aufgrund der obigen Konfiguration der Öldruck-Umschaltmechanismus
den Verbindungszustand auf den Trennzustand stellt, werden diese
drei Kipphebel voneinander getrennt und können unabhängig voneinander eine Schwenkbewe gung
durchführen.
Im Ergebnis wird, wenn sich die Nockenwelle 10 dreht, der
Niederdrehzahlkipphebel 12a durch den Niederdrehzahlnocken 11a aktiviert,
wodurch das erste Einlassventil IV1 in Abhängigkeit von dem Nockenprofil
des Niederdrehzahlnockens 11a mit einer Niederdrehzahlventilsteuerzeit
geöffnet
und geschlossen wird. Wie zum Beispiel mit einer in 5 gezeigten
Ventilhubkurve VL dargestellt, beginnt sich das erste Einlassventil
IV1 ein wenig vor einer OT-Stellung, in der der Einlasstakt beginnt,
zu öffnen, und
das Schließen
des Ventils wird ein wenig nach einer UT-Stellung, aus der der Verdichtungstakt
beginnt, beendet. Andererseits wird, wenn der Inaktivkipphebel durch
den Inaktivnocken aktiviert wird, das zweite Einlassventil IV2 mit
einer vom Nockenprofil des Inaktivnockens abhängigen Inaktiwentilsteuerzeit
mit einem geringen Ventilhub geöffnet
und geschlossen. Wie zum Beispiel in 5 gezeigt,
wird es in einer Endstufe des Einlasstakts mit einem geringen Ventilhub
geöffnet.
In diesem Betriebsmodus der Einlassventile IV1, IV2 wird in dem
Zylinder 4 ein Wirbel erzeugt, der von dem ersten Einlassventil
IV1 zu dem zweiten Einlassventil IV2 fließt, was eine stabile Verbrennung
des Luft/Kraftstoff-Gemischs auch dann sicherstellt, wenn das Gemisch
mager ist.
-
Wenn
andererseits der Öldruck-Umschaltmechanismus
den Zustand der Verbindung auf den Verbindungszustand setzt, werden
der Niederdrehzahlkipphebel 12a und der Inaktivkipphebel
mit dem Hochdrehzahlkipphebel (nicht gezeigt) verbunden, und die
drei Hebel werden gemeinsam schwenkend bewegt. Im Ergebnis werden,
gemäß der Drehung der
Nockenwelle 10, der Niederdrehzahlkipphebel 12a und
der Inaktivkipphebel durch den Hochdrehzahlnocken, der die höchste Nockennase
hat, über den
Hochdrehzahlnocken aktiviert, wodurch die ersten und zweiten Einlassventile
IV1, IV2 beide mit der Hochdrehzahlventilsteuerzeit in Abhängigkeit
vom Nockenprofil des Hochdrehzahlnockens geöffnet und geschlossen werden.
In diesem Betriebsmodus werden die ersten und zweiten Einlassventile
IV1, IV2 beide mit einem großen
Ventilhub geöffnet
und geschlossen, wodurch die Luftansaugmenge vergrößert wird,
um eine größere Motorausgangsleistung zu
erzeugen.
-
Ferner
umfasst, obwohl nicht gezeigt, ein Ventilbetätigungsmechanismus vom Nockentyp
zum Aktivieren der ersten und zweiten Auslassventile EV1, EV2 eine
Auslassnockenwelle, einen mit der Auslassnockenwelle integral ausgebildeten
Auslassnocken, einen Auslasskipphebel (nicht gezeigt) usw. Die Auslassventile
EV1, EV2 werden mit einem Ventilhub und mit Öffnungs- und Schließzeiten
in Abhängigkeit
vom Nockenprofil des Auslassnockens geöffnet und geschlossen. Wie
zum Beispiel in 5 gezeigt, beginnen sich die
Auslassventile EV1, EV2 zu öffnen,
wenn sich der Zylinder in einer Kurbelwinkelstellung kurz vor einer
UT-Stellung befindet,
aus der der Auspufftakt beginnt, und das Schließen der Ventile wird kurz nach
der OT-Stellung, aus der der Einlasstakt beginnt, beendet.
-
Wie
in 3 gezeigt, enthält das Ventilzeitsteuersystem 1 einen
einem Solenoidaktuator 17, auf den später Bezug genommen wird, zugeordneten Kipphebel 15 (nachfolgend
als der "der EMA-Kipphebel" bezeichnet), der
dem Niederdrehzahlnocken 12a benachbart angeordnet ist
und der an der Kipphebelwelle 14 schwenkbar gelagert ist,
einen EMA-Öldruck-Umschaltmechanismus 16 zum
Umschalten des Zustands der Verbindung des EMA-Kipphebels 15 mit
dem Niederdrehzahlkipphebel 12a zwischen einem Verbindungszustand
und einem Trennzustand, einen Solenoidaktuator (nachfolgend als "der EMA" bezeichnet) 17 als
Aktuator, um einen Sperreingriff mit dem ersten Einlassventil IV1,
das geöffnet
worden ist, über
den EMA-Kipphebel 15 und den Niederdrehzahlkipphebel 12a zu
bewirken, um hierdurch das erste Einlassventil IV1 zu halten, die
ECU 2 zum Steuern/Regeln der Funktionen des EMA-Öldruck-Umschaltmechanismus 16 und
des EMA 17, einen hydraulischen Stoßminderungsmechanismus 18 zum
Mindern eines Stoßes
auf das erste Einlassventil IV1, der durch den Betrieb des EMA 17 hervorgerufen
wird, sowie eine Totgangfeder 19 zum Halten des EMA-Kipphebels 15 in
einer vorbestimmten Winkelstellung, wenn der EMA-Kipphebel 15 von
dem Niederdrehzahlkipphebel 12a getrennt ist.
-
In
dem durch den EMA-Öldruck-Umschaltmechanismus 16 gesetzten
Trennzustand werden der EMA-Kipphebel 15 und der Niederdrehzahlkipphebel 12a voneinander
getrennt und lassen sich unabhängig
voneinander schwenkend bewegen, während durch denselben gesetzten
Verbindungszustand diese miteinander verbunden gemeinsam schwenkend
bewegt werden.
-
Wie
in 4 gezeigt, umfasst der EMA 17 ein Gehäuse 20,
einen Elektromagneten 23, der durch ein Joch 21 und
eine in einem unteren Raum innerhalb des Gehäuses 20 aufgenommene
Wicklung 22 gebildet ist, einen Anker 24, der über diesem aufgenommen
ist, eine Stopperstange 25 (Stopper), die integral mit
dem Anker 24 ausgebildet ist und sich durch den Elektromagneten 23 und
das Gehäuse 20 in
die Nähe
des EMA-Kipphebels 15 nach unten erstreckt, sowie eine
Nachfolgeschraubenfeder 26 zum Abwärtsvorspannen des Ankers 24 derart,
dass der Anker 24 der Bewegung des EMA-Kipphebels 15 folgt.
-
Die
Wicklung 22 des Elektromagneten 23 ist mit der
ECU 2 über
einen Erregungsschalter 27 (siehe 1) verbunden,
und die ECU 2 steuert die Bewegung des EMA 17 durch
die Steuerung der Erregung der Wicklung 22 durch von einer
Stromquelle 28 zugeführte
Energie. Ferner ist die ECU 2 in der Lage, diese Erregungssteuerung
derart durchzuführen,
dass sie zwischen Konstantspannungsregelung und Konstantstromregelung
umgeschaltet werden kann. Ferner ist der Abstand zwischen dem Joch 21 und
dem Anker 24 derart konfiguriert, dass dann, wenn das erste
Einlassventil IV1 einen vorbestimmten Ventilhub VLL unmittelbar
vor dem maximalen Ventilhub VLMAX erreicht (z. B. 0,3 mm kürzer als der
maximale Ventilhub VLMAX), der Anker 24 auf dem Joch 21 aufsitzt.
Ferner ist die Federkraft der Nachfolgeschraubenfeder 26,
die den Anker 24 abwärts
drückt,
auf einen kleineren Wert eingestellt als jene der Totgangfeder,
die den EMA-Kipphebel 15 aufwärts drückt.
-
Nun
werden die Öffnungs-
und Schließvorgänge des
ersten Einlassventils IV1, das durch das Ventilzeitsteuersystem 1 gesteuert
ist, in Bezug auf 5 beschrieben. Zuerst wird in
dem Trennzustand, der durch den EMA-Öldruck-Schaltmechanismus 16 gesetzt
ist, der Niederdrehzahlkipphebel 12a von dem EMA-Kipphebel 15 getrennt,
so dass das erste Einlassventil IV1 nur durch den Ventilbetätigungsmechanismus 7 vom
Nockentyp unabhängig vom
Betrieb des EMA 17 betätigt
wird. Im Ergebnis beginnt, in der Niederdrehzahlventilsteuerung,
das erste Einlassventil IV1 kurz vor der OT-Stellung, aus der der
Einlasstakt beginnt, sich zu öffnen,
erreicht den maximalen Ventilhub VLMAX bei einem Kurbelwinkel von
90 Grad nach der OT-Stellung und wird kurz nach der UT-Stellung,
aus der der Verdichtungstakt beginnt, vollständig geschlossen. Ferner wird
in dem Trennzustand der EMA-Kipphebel 15 durch die Federkraft
der Totgangfeder 19 nach oben gedrückt, die die Federkraft der
Nachfolgeschraubenfeder 26 überwindet, wodurch der EMA-Kipphebel 15 in
einer vorbestimmten Winkelstellung gehalten wird, in der er mit
dem Niederdrehzahlkipphebel 12a verbunden werden kann.
-
Wenn
andererseits die auf die ECU 2 gesetzten Betriebsbedingungen
erfüllt
sind, um die optimale Ventilschließzeit für diese Betriebsbedingungen
zu erreichen, wird das Ventilzeitsteuersystem 1 betätigt. In
diesem Fall verbindet der EMA-Öldruck-Schaltmechanismus 16 den
EMA-Kipphebel 15 mit dem Niederdrehzahlkipphebel 12a.
Wenn in diesem Zustand der Ventilöffnungs- und -schließbetrieb
durch den Einlassnocken 11 beginnt, während der Bewegung des ersten
Einlassventils IV1 in die Hub- oder Ventilöffnungsrichtung, wird der EMA-Kipphebel 15 durch den
Einlassnocken 11 gegen die Vorspannkraft der Totgangfeder 19 nach
unten betätigt,
und dementsprechend werden der Anker 24 und die Stopperstange 25 durch
die Federkraft der Nachfolgeschraubenfeder 26 angehoben
(in der Figur nach unten bewegt), in einer Weise, die dem EMA-Kipphebel 15 folgt.
Ferner beginnt, parallel hierzu, der elektrische Strom durch die
Wicklung 22 des Elektromagneten 23 zu fließen, um
hierdurch den Elektromagneten 23 zu erregen. Wenn dann
das erste Einlassventil IV1 den vorbestimmten Ventilhub VLL unmittelbar
vor dem maximalen Ventilhub VLMAX erreicht, sitzt der Anker 24 auf
dem Joch 21 auf (CRK1 in 5).
-
Nachdem
der Anker 24 aufgesessen ist, verlässt der EMA-Kipphebel 15 die
Stopperstange 25, und das erste Einlassventil IV1 wird
gemäß dem Nockenprofil
des Niederdrehzahlnocken 11a angehoben. Bis das erste Einlassventil
IV1 nach dem Erreichen des maximalen Ventilhubs wieder in Anlage
an die Stopperstange 25 gebracht ist (CRK3 in 5), wird
dann der Haltezustand des Ankers 24 durch die Anziehungskraft
des Jochs 21 hergestellt (CRK2 in 5), so dass
der Anker 24 den Sitzzustand auf dem Joch 21 durch
die Anziehungskraft des Jochs 21 beibehält, die die Vorspannkraft der
Ventilfeder 3c des ersten Einlassventils IV1 überwindet.
Im Ergebnis wird das erste Einlassventil IV1 über den Niederdrehzahlkipp hebel 12a und
den EMA-Kipphebel 15 in Sperr-(oder Fang)-Eingriff mit
der Stopperstange 25 gebracht und auf einem vorbestimmten
Ventilhub (nachfolgend als "Haltehub" bezeichnet) VLL
in einem offenen Zustand gehalten.
-
Ferner
wird danach der Ventilhub VL des ersten Einlassventils IV1 auf dem
Haltehub VLL gehalten, bis die Erregung des Elektromagneten 23 gestoppt
ist, wodurch der Niederdrehzahlnocken 11a den Niederdrehzahlkipphebel 12a verlässt, um
sich frei zu drehen. Wenn dann die Erregung des Elektromagneten 23 gestoppt
ist (CRK4), sinkt die auf den Anker 24 wirkende Anziehungskraft,
so dass sie von der Federkraft der Ventilfeder 3c überwunden
wird, so dass der Anker 24 das Joch 21 verlässt, wodurch das
Halten des ersten Einlassventils IV1 durch den EMA 17 aufgehoben
wird (CRK5). Dann wird das erste Einlassventil IV1 durch die Federkraft
der Ventilfeder 3c zu der Ventilschließstellung entsprechend der Ventilhubkurve
VLDLY1 bewegt. In einer Kurbelwinkelstellung (CRK6) kurz vor der
Ventilschließstellung beginnt
dann der hydraulische Stoßminderungsmechanismus 18 zu
arbeiten, um die Verlagerungsgeschwindigkeit des ersten Einlassventils
IV1 zu reduzieren, wodurch das erste Einlassventil IV1 schließlich die
Ventilschließstellung
mit reduziertem Stoß erreicht
(CRK7).
-
Angemerkt
werden sollte, dass die oben angesprochene dargestellte Ventilhubkurve
VLDLY1 einen Fall darstellt, worin die Erregung des Elektromagneten 23 spätestmöglich gestoppt
wird, und die in 5 gezeigte Ventilhubkurve VLDLY2
einen Fall betrifft, in der die Erregung frühestmöglich gestoppt wird. Insbesondere
betrifft die schraffierte Fläche,
die von den Ventilhubkurven VLDLY1, VLDLY2 umschlossen ist, einen
Ventilschließzeitbereich,
auf den das Schließen
des ersten Einlassventils IV1 durch das Ventilzeitsteuersystem 1 verzögert werden
kann (nachfolgend als "variabler
VT-Bereich" bezeichnet). Wie
oben beschrieben, macht es der Betrieb des EMA 17 nicht
nur möglich,
das erste Einlassventil IV1 später
zu schließen
als dann, wenn das erste Einlassventil IV1 durch den Einlassnocken 11 betätigt wird,
sondern auch, die Schließzeit
des ersten Einlassventils IV1 nach Wunsch zu steuern, indem die Ausschaltzeit
des Elektromagneten 23 gesteuert wird.
-
Der
hydraulische Stoßminderungsmechanismus 18 reduziert
den auf das erste Einlassventil IV1 einwirkenden Stoß, wenn
er beim Lösen
des Haltens desselben durch den EMA 17 geschlossen wird.
Wie in den 3 und 4 gezeigt,
umfasst der hydraulische Stoßminderungsmechanismus 18 ein
Gehäuse 18a,
das darin eine Ölkammer 18b definiert,
einen Kolben 18c, der horizontal in die Ölkammer 18b verschiebbar
eingesetzt ist, wobei ein Ende aus dem Gehäuse 18a vorsteht,
eine Ventilkammer 18d, die in der Ölkammer 18b vorgesehen
ist und an einer von dem Kolben 18c entfernten Seiten mit
einem Durchgang 18e ausgebildet ist, eine Kugel 18f,
die in der Ventilkammer 18d aufgenommen ist, zum Öffnen und Schließen des
Durchgangs 18e, sowie eine Schraubenfeder 18g,
die zwischen der Kugel 18f und dem Kolben 18c angeordnet
ist, um den Kolben 18c auswärts vorzuspannen. Der Kolben 18c stützt sich
an einem nach oben verlängerten
Abschnitt des EMA-Kipphebels 15 an
einer entgegengesetzten Seite zu einem Abschnitt des EMA-Kipphebels, an dem sich
die Stopperstange 25 des EMA 17 abstützt, ab.
-
Gemäß dieser
Konfiguration ist der hydraulische Stoßminderungsmechanismus 18 in
einem in 3 gezeigten Zustand, wenn das
Einlassventil IV1 geschlossen ist, das heißt, da der EMA-Kipphebel 15 in
der Figur in der Gegenuhrzeigerrichtung verschwenkt worden ist,
ist der Kolben 18c nach links positioniert, wodurch die
Schraubenfeder 18g zusammengedrückt ist und die Kugel 18f den
Durchgang 18e schließt.
Wenn aus diesem Zustand heraus das Einlassventil IV1 in der Ventilöffnungsrichtung bewegt
wird, wird der EMA-Kipphebel 15 in der Uhrzeigerrichtung
verschwenkt, wodurch der Kolben 18c nach rechts gleitet.
Wenn der Kolben 18c nach rechts gleitet, öffnet die
Kugel 18f den Durchgang 18e, um zu erlauben, dass
sich die Ventilkammer 18d mit Öl füllt und die Schraubenfeder 18g sich
ausdehnt. Wenn dann das erste Einlassventil IV1, nachdem das Halten
desselben durch die EMA 17 aufgehoben ist, in der Ventilschließrichtung
bewegt wird, wird der EMA-Kipphebel 15 durch die Spannkraft
der Schraubenfeder 18g und den Öldruck abgebremst, wodurch der
Stoß des
ersten Einlassventils IV1 reduziert wird.
-
Andererseits
ist ein Kurbelwinkelsensor 30 (Betriebzustands-Erfassungsmittel,
Drehzahlerfassungsmittel) um die Kurbelwelle herum angeordnet. Der
Kurbelwin kelsensor 30 erzeugt ein CYL-Signal, ein OT-Signal
und ein CRK-Signal als Pulssignale an jeweiligen vorbestimmten Kurbelwinkelstellungen, um
dieselben der ECU 2 zuzuführen. Das CYL-Signal (d. h.
ein Puls davon) wird an einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung
eines bestimmten Zylinders erzeugt. Das OT-Signal (d. h. ein Puls
davon) zeigt an, dass der Kolben (nicht gezeigt) jedes Zylinders 4 in
einer vorbestimmten Kurbelwinkelstellung in der Nähe einer
OT-(oberen Totpunkt)-Stellung ist, aus der der Einlasstakt beginnt,
und in dem Fall des Vier-Zylinder-Motors
der vorliegenden Ausführung wird
immer dann ein Puls des OT-Signals
ausgegeben, wenn sich die Kurbelwelle um 180 Grad dreht. Ferner
wird das CRK-Signal (d. h. ein Puls davon) mit einem kürzeren Zyklus
als jenem des OT-Signals erzeugt, d. h. immer dann, wenn sich die
Kurbelwelle um z. B. 30 Grad dreht.
-
Die
ECU 2 berechnet eine Ventilstufe vlvStage der Kurbelwinkelstellung
in Bezug auf eine Referenzkurbelwinkelstellung auf zylinderweiser
Basis anhand dieser CYL-, OT- und CRK-Signale. Insbesondere wird
eine Ventilstufe vlvStage, bei dem der CRK-Signalimpuls an der OT-Stellung
am Ende des Verdichtungstakts erzeugt wird, auf die #0-Stufe gesetzt,
und dann wird, wennimmer der CRK-Signalimpuls erzeugt wird (alle
30 Grad des Kurbelwellenwinkels), die Ventilstufe vlvStage sequentiell
zur #1-Stufe, #2-Stufe, ..., #23-Stufe verschoben. Ferner berechnet
die ECU 2 die Drehzahl des Motors 3 (nachfolgend
als "die Motordrehzahl" bezeichnet) Ne auf der
Basis des CRK-Signals.
-
Ferner
erhält
die ECU 2 ein Erfassungssignal VLVONOFF, das den Öffnungs-/Schließzustand
des ersten Einlassventils IV1 anzeigt, von einem Ventilsteuerzeitsensor 31.
In der vorliegenden Erfindung wird dieser Ventilsteuerzeitsensor 31 durch
einen Näherungsschalter
gebildet, der ein AUS-Signal abgibt, das den geschlossenen Zustand
des ersten Einlassventils IV1 anzeigt, wenn sich das Ventil IV1
innerhalb 1 mm der vollständig
geschlossenen Stellung befindet, und ein EIN-Signal, das den offenen Zustand desselben
anzeigt, wenn der Ventilhub desselben größer ist als in dem obigen Zustand.
Daher wird "Schließen" des ersten Einlassventils
IV1 definiert durch einen Zeitpunkt, an dem sein Ventilhub gleich
1 mm von der vollständig
geschlossenen Stellung wird (nachfolgend als "1-mm-Hub" bezeichnet).
-
Die
ECU 2 erhält
ferner ein Erfassungssignal, das eine Spannung VB (nachfolgend als "Stromversorgungsspannung" bezeichnet) der
Stromquelle 28 (Antriebsquelle) des EMA 17 anzeigt,
von einem Spannungssensor 32 (Antriebsquellenzustands-Erfassungsmittel,
Stromversorgungsspannungs-Erfassungsmittel), ein Erfassungssignal,
das eine Akzeleratoröffnung
ACC anzeigt, die ein Tretbetrag eines Gaspedals (nicht gezeigt)
ist, von einem Akzeleratoröffnungssensor 43,
und jeweilige Erfassungssignale, die eine Öltemperatur Toil und einen Öldruck Poil
von Hydrauliköl
in dem hydraulischen Stoßminderungsmechanismus 18 angibt,
von einem Öltemperatursensor 34 bzw.
einem Öldrucksensor 35.
-
Die
ECU 2 fungiert in der vorliegenden Ausführung als Reaktionsverzögerungs-Vorhersagemittel,
Ausgabezeit-Setzmittel, Haltezeit-Steuermittel, Betriebszustands-Erfassungsmittel
und Drehzahl-Erfassungsmittel und wird durch einen Mikrocomputer implementiert,
der aus einer CPU, einem RAM, einem ROM und einer I/O-Schnittstelle
(von denen keine gezeigt ist) besteht. Die Signale der vorgenannten Sensoren 30 bis 35 werden
in die CPU eingegeben, nachdem die I/O-Schnittstelle eine A/D-Wandlung und
Wellenformung daran ausgeführt
hat. Auf der Basis dieser Eingangssignale bestimmt die CPU, gemäß aus dem
ROM gelesenen Steuerprogrammen, Betriebszustände des Motors 3 und
setzt eine Sollventilschließzeit
VLCMD des ersten Einlassventils IV1, die für die Betriebszustände des
Motors optimal ist, gemäß z. B.
der Motordrehzahl Ne und der Akzeleratoröffnung ACC. Ferner führt die
CPU eine Erregungssteuerung des EMA 17 derart aus, dass
die Sollventilschließzeit
VLCMD erhalten werden kann.
-
6 zeigt
ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung einer Erregungsstartzeit
für den
EMA 17. In diesem Prozess wird zuerst in einem Schritt
S1 ein in 7 gezeigtes Kennfeld gemäß der Motordrehzahl
NE und der Stromversorgungsspannung VB abgesucht, um hierdurch eine
Erregungsstartversatzzeit tStart (Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert, Ausgabestartversatzzeitdauer)
zu bestimmen. Wie in 13 gezeigt, entspricht diese
Erregungsstartversatzzeit tStart einer Zeitdauer, über die
die Erregungsstartzeit (Zeit t2) von einer Erre gungsstartreferenzstufe
onStageref (z. B. #15-Stufe) (Zeit t3) als vorbestimmte Referenzkurbelwinkelstellung
zurückgeht,
und daher wird, wenn der Wert der Versatzzeit tStart größer wird,
die Erregungsstartzeit früher.
Ferner entspricht die Erregungsstartreferenzstufe onStageref der
Kurbelwinkelstellung, in der das erste Einlassventil IV1 den maximalen
Ventilhub VLMAX erreicht (sieht 13).
-
Im
Kennfeld von 7 werden m × n tStart-Werte in einer Weise
gesetzt, die den Werten der Motordrehzahl Ne und der Stromversorgungsspannung
VB zugeordnet sind, so dass, wenn der Ne-Wert größer wird und der VB-Wert kleiner
wird, die Erregungsstartversatzzeit tStart auf einen größeren Wert
gesetzt wird. Dies hat den folgenden Grund: Wenn die Motordrehzahl
Ne höher
wird, wird auch die Drehzahl des Einlassnockens 11 höher, und
dementsprechend wird die Geschwindigkeitsänderung in einem Spalt zwischen
dem Anker 24, der sich synchron mit dem Betrieb des Einlassnockens 11 bewegt,
und dem Joch 21 höher.
Um im Hinblick darauf zu verhindern, dass der Magnetfluss des Elektromagneten
und die Anziehungskraft hierdurch beim Anstieg hinter die richtige
Anstiegszeit verzögert
werden, wird die Erregung des Elektromagneten 23 früher gestartet,
indem die Erregungsstartversatzzeit tStart auf einen größeren Wert
gesetzt wird. Daher kann durch Verwendung des wie oben beschrieben konfigurierten
Kennfelds die Erregungsstartversatzzeitdauer tStart auf den optimalen
Wert gesetzt werden, der von der Motordrehzahl Ne und der Stromversorgungsspannung
VB abhängig
ist, wodurch der Stromverbrauch minimiert werden kann und sich geeignet
verhindern lässt,
dass der Anker 24 nicht mehr in der Lage ist, den Einlassnocken 11 aufgrund
des verzögerten
Anstiegs der Anziehungskraft des Elektromagneten 23 zu
halten (nachfolgend wird dieser Fehlerzustand als "Synchronisationsverlust" bezeichnet), wodurch
der Vorgang des Haltens des ersten Einlassventils IV1 durch den
EMA 17 stabil sichergestellt werden kann.
-
Wieder
in Bezug auf 6 werden in Schritt S2 unter
Verwendung der in Schritt S1 berechneten Erregungsversatzzeit tStart
und auf der Basis der Erregungsstartreferenzstufe onStageref und
einer Wiederholdauer der Ventilstufe eine Erregungsstartstufe onStage
und eine Erregungsstartzeitdauer onTime (Ausgangszeit) bestimmt,
wonach der gegenwärtige Prozess
endet. Wie in 13 gezeigt, repräsentiert diese
Erregungsstartstufe onStage eine Ventilstufe vlvStage, bei der die
Erregung des EMA 17 gestartet werden soll, und die Erregungsstartzeitdauer
onTime repräsentiert
eine Zeitdauer nach dem Übergang
der Erregungsstartstufe onStage zu dem tatsächlichen Start der Erregung.
-
8 ist
ein Flussdiagramm mit Darstellung eines Prozesses zur Bestimmung
einer Totzeit und einer Erregungsbeendigungszeitdauer. Die Totzeit Tinv
ist eine Zeitdauer, die erforderlich ist, bevor das erste Einlassventil
IV1 nach Beendigung der Erregung tatsächlich geschlossen ist (der
1-mm-Hub erreicht ist). Wie in 13 gezeigt,
wird das Erregen zu einem Zeitpunkt (Zeit t6) beendet, die der Sollventilschließzeit VLCMD
(Zeit t7) um die Totzeit Tinv vorangeht.
-
In
diesem Prozess wird zuerst eine in 9 gezeigte
Tabelle gemäß der Versorgungsspannung VB
abgesucht, um eine Basiszeitdauer Tinvv der Totzeit Tinv zu bestimmen
(Schritt S11). In dieser Tabelle sind sechs vorbestimmte Werte Tinvv1
bis Tinvv6 in einer Weise gesetzt, die sechs Gitterpunkten VB1 bis VB6
der Stromversorgungsspannung VB zugeordnet sind, so dass, wenn die
Stromversorgungsspannung VB niedriger ist, die Basiszeitdauer Tinvv
auf einen größeren Wert
gesetzt wird. Wenn nämlich
die Stromversorgungsspannung VB niedriger ist, sind der Abfall des
Magnetflusses und die Anziehungskraft verzögert, so dass das Schließen des
ersten Einlassventils IV1 verzögert
wird.
-
Als
Nächstes
wird, gemäß der mit
dem Öltemperatursensor 34 erfassten Öltemperatur
Toil des hydraulischen Stroßminderungsmechanismus 18 eine
in 10 gezeigte Tabelle abgesucht, um einen Öltemperatur-abhängigen Korrekturwert
Tinvtoil zu bestimmen (Schritt S12). In dieser Tabelle wird in Bezug
auf eine vorbestimmte Referenzöltemperatur
Toilref (z. B. 50°C)
der Korrekturwert Tinvtoil auf einen Wert von 0 gesetzt, wenn die Öltemperatur
Toil gleich oder höher
als die vorbestimmte Referenzöltemperatur
Toilref ist, wohingegen dann, wenn die Öltemperatur Toil niedriger
ist als die vorbestimmte Referenzöltemperatur Toilref, der Korrekturwert
Tinvtoil auf einen größeren positiven
Wert gesetzt wird, wenn der Toil-Wert niedriger wird. Wenn nämlich die Öltemperatur
Toil niedriger wird, wird die Viskosität des Hydrauliköls höher, so
dass der Betrieb des Kolbens 18c des hydraulischen Stoßminderungsmechanismus 18 langsam
wird, wodurch das Schließen
des ersten Einlassventils IV1 verzögert wird.
-
Als
Nächstes
wird, gemäß dem vom Öldrucksensor 35 erfassten Öldruck Poil
des hydraulischen Stoßminderungsmechanismus 18,
eine in 11 gezeigte Tabelle abgesucht,
um einen Öldruck-abhängigen Korrekturwert
Tinvpoil zu bestimmen (Schritt S13). In dieser Tabelle wird in Bezug
auf einen vorbestimmten Referenzöldruck
Poilref (z. B. 0,10 MPa) der Korrekturwert Tinvpoil auf einen Wert
von 0 gesetzt, wenn der Öldruck
Poil gleich dem vorbestimmten Referenzöldruck Poilref ist. Wenn ferner
der Öldruck
Poil höher
als der vorbestimmte Referenzöldruck
Poilref ist, wird der Korrekturwert Tinvpoil auf einen größeren positiven
Wert gesetzt, wenn der Poil-Wert höher wird, wohingegen dann,
wenn der Öldruck
Poil niedriger als der vorbestimmte Referenzöldruck Poilref ist, der Korrekturwert
Tinvpoil auf einen größeren negativen
Wert gesetzt wird (einen negativen Wert, dessen Absolutwert größer ist),
wenn der Poil-Wert niedriger wird. Diese Konfiguration ermöglicht,
dass der Öldruck-abhängige Korrekturwert Tinvpoil
entsprechend dem (Oldruckwiderstand des hydraulischen Stoßminderungsmechanismus 18 richtig
eingestellt wird.
-
Als
Nächstes
werden der Öltemperatur-abhängige Korrektuwert
Tinvtoil und der Öldruck-abhängige Korrekturwert
Tinvpoil, die in den Schritten S12, S13 berechnet sind, zu der in
Schritt S11 berechneten Basiszeitdauer Tinvv addiert, um eine berechnete
Totzeit Tinvm (= Tinvv + Tinvtoil + Tinvpoil) zu berechnen (Schritt
S14). Als Nächstes
wird die Differenz Tinvc (= Tinvact – Tinvm) zwischen einer Totzeit,
die wie nachfolgend beschrieben tatsächlich gemessen ist (nachfolgend
als "die tatsächliche
Totzeit" bezeichnet)
Tinvact, und der berechneten Totzeit Tinvm (= Tinvact – Tinvm)
berechnet (Schritt S15).
-
Als
Nächstes
wird auf der Basis der Differenz Tinvc ein Lernwert Tinvs berechnet
(Schritt S16). Der Lernwert Tinvs wird berechnet, um ein mögliches
Absinken der Steuergenauigkeit der Ventilschließzeit des ersten Einlassventils
IV1 zu kompensieren, was durch eine Abweichung der tatsächlichen
Totzeit von der berechneten Totzeit Tinvm aufgrund einer Schwankung
zwischen einzelnen Produkten, eines Montagefehlers, Alterung etc.
der EMA 17 hervorgerufen werden kann, selbst wenn die berechnete
Totzeit Tinvm aus den bekannten Parametern, wie sie oben beschrieben
sind, bestimmt wird. Insbesondere wird der Lernwert Tinvs durch
eine Mittelwertberechnung berechnet, worin ein Mittelwertbildungskoeffizient
auf die Differenz Tinvc angewendet wird, um hierdurch die Stabilität der Berechnung
sicherzustellen.
-
Als
Nächstes
wird der so berechnete Lernwert Tinvs zu der berechneten Totzeit
Tinvm addiert, um eine End-Totzeit Tinv (= Tinvm + Tinvs) zu berechnen
(Schritt S17).
-
Dann
werden auf der Basis der Sollventilschließzeit VLCMD und der Wiederholdauer
der Ventilstufe eine Sollerregungsbeendigungsstufe cmdStage und
eine Sollerregungsbeendigungszeitdauer cmdTime entsprechend dem
früheren
Parameter der Sollventilsteuerzeit VLCMD bestimmt (Schritt S18). Die
Sollerregungsbeendigungsstufe cmdStage stellt eine Ventilstufe vlvStage
dar, an der das Schließen des
ersten Einlassventils IV1 abgeschlossen sein sollte, und die Sollerregungsbeendigungszeitdauer cmdTime
stellt eine Zeitdauer dar, die erforderlich ist, bevor das Schließen des
ersten Einlassventils IV1 nach dem Übergang zu der Sollerregungsbeendigungsstufe
cmdStage abgeschlossen ist (siehe 13).
-
Als
Nächstes
werden, auf der Basis der so berechneten Sollerregungsbeendigungsstufe
cmdStage und der Sollerregungsbeendigungszeitdauer cmdTime, die
in Schritt S17 bestimmte Totzeit Tinv und die Wiederholdauer der
Ventilstufe, der Erregungsbeendigungsstufe offStage und der Erregungsbeendigungszeitdauer
offTime berechnet (Schritt S19), wonach der Prozess endet. Wie in 13 gezeigt,
stellt die Erregungsbeendigungsstufe offStage eine Ventilstufe vlvsStage
dar, bei der die Erregung beendet werden soll, und die Erregungsbeendigungszeitdauer
offTime stellt eine Zeitdauer seit dem Übergang zu der Erregungsbeendigungsstufe
offStage bis zur tatsächlichen
Beendigung der Erregung dar.
-
12 zeigt
einen Erregungssteuerprozess zum Steuern/Regeln der Erregung des
Elektromagneten 23 des EMA 17. Nachfolgend wird
der Erregungssteuerpro zess in Bezug auf ein in 13 gezeigtes
Zeitdiagramm beschrieben, welches ein Beispiel von Funktionen des
Ventilzeitsteuersystems darstellt.
-
In
dem gegenwärtigen
Prozess wird bestimmt, ob die Ventilstufe vlvStage die in Schritt
S2 in 6 bestimmte Erregungsstartstufe onStage erreicht
oder nicht (Schritt S21). Wenn die Antwort auf diese Frage positiv
wird (JA), wird ein Erregungsstarttimer time1 (Ausgabestarttimer)
vom Hochzähltyp
gestartet (Schritt S22). Als Nächstes
wird bestimmt, ob der Wert des Erregungsstarttimers timer1 gleich
der Erregungsstartzeitdauer onTime wird oder nicht (Schritt S23).
Wenn die Antwort auf diese Frage positiv wird (JA), d. h. wenn die
Erregungsstartzeitdauer onTime nach dem Übergang zur Erregungsstartstufe
onStage (Zeit t2) abgelaufen ist, wird der Erregungsschalter 27 eingeschaltet,
um das Erregen des EMA 17 durch Konstantspannungsregelung
zu starten, wodurch dem EMA 17 ein Übererregungsstrom zugeführt wird
(Schritt S24). Somit wird die Konstantspannungsregelung zu Beginn
der Erregung des EMA 17 ausgeführt, um einen Übererregungsstrom
zuzuführen,
wodurch dem EMA 17 eine Störungsbeständigkeit verliehen wird. Dies
macht es möglich,
dass der EMA 17 das erste Einlassventil IV1 richtig hält.
-
Als
Nächstes
wird bestimmt, ob die Ventilstufe vlvStage die Erregungsstartreferenzstufe
onStageref erreicht hat oder nicht (Schritt S25), und wenn die Antwort
auf diese Frage positiv wird (JA) (Zeit t3), wird ein Erregungsschaltverzögerungstimer
timer2 gestartet (Schritt S26). Dann wird bestimmt, ob der Wert
des Erregungsverzögerungstimers
timer2 gleich einer vorbestimmten Zeitdauer #TDLY ist oder nicht
(z. B. 1 Milllisekunde) (Schritt S27). Wenn die Antwort auf diese
Frage positiv wird (JA), d. h. wenn die vorbestimmte Zeitdauer #TDLY
nach dem Übergang
zur Erregungsstartreferenzstufe onStageref abgelaufen ist (Zeit
t4), wird die Erregung des EMA 17 von der Konstantspannungsregelung
zu der Konstantstromregelung umgeschaltet, um hierdurch einen kleineren
und festen Betrag des Haltestroms dem EMA 17 zuzuführen (Schritt
S28).
-
Nach
dem Übergang
zu der Erregungsstartreferenzstufe onStageref, d. h. dann, wenn
der Vorgang des Anziehens des Ankers 24 an den Elektromagneten 23,
so dass er daran gehalten wird, abgeschlossen ist, wird der Abstand
zwischen den beiden 23, 24 konstant, und selbst
wenn daher die Regelung auf die Konstantstromregelung um einen kleineren Betrag
des Haltestroms umgeschaltet wird, ist es möglich, den Anker 24 weiterhin
positiv zu halten und gleichzeitig den Energieverbrauch zum Halten
zu reduzieren. Ferner ist es nach dem Übergang zu der Erregungsstartreferenzstufe
onStageref durch Fortsetzen der Konstantspannungsregelung, bis die
vorbestimmte Zeitdauer #TDLY abgelaufen ist, möglich, den Anker 24 positiv
anzuziehen und zu halten.
-
Als
Nächstes
wird bestimmt, ob die in Schritt S19 in 8 berechnet
Erregungsbeendigungsstufe offStage erreicht ist (Schritt S29). Wenn
die Antwort auf diese Frage positiv wird (Zeit t5), wird ein Erregungsbeendigungstimer
timer3 gestartet (Schritt S30). Als Nächstes wird bestimmt, ob der
Wert des Erregungsbeendigungstimers timer3 gleich der Erregungsbeendigungszeitdauer
offTime ist oder nicht (Schritt S31). Wenn die Antwort auf diese
Frage positiv wird (JA), d. h. wenn die Erregungsbeendigungszeitdauer
offTime abgelaufen ist (Zeit t6), nach dem Übergang zu der Erregungsbeendigungsstufe
offStage, wird der Erregungsschalter 27 ausgeschaltet,
um hierdurch die Erregung des EMA 17 zu beenden, und gleichzeitig
wird ein Totzeitmesstimer timer4 gestartet (Schritt S32).
-
Als
Nächstes
wird aus dem Ergebnis der Erfassung durch den Ventilsteuerzeitsensor 31 bestimmt,
ob das erste Einlassventil IV1 tatsächlich geschlossen worden ist
(der 1-mm-Hub erreicht worden ist) oder nicht (Schritt S33). Wenn
die Antwort auf diese Frage positiv wird (JA) (Zeit t7), wird der
Wert des Totzeitmesstimers timer4 zu dieser Zeit auf die tatsächliche
Totzeit Tinvact gesetzt (Schritt S34). Wie zuvor beschrieben, wird
die tatsächliche
Totzeit Tinvact zur Berechnung des Lernwerts Tinvs der Totzeit Tinv
verwendet.
-
Als
Nächstes
wird bestimmt, ob die Ventilstufe vlvStage eine Erregungszwangsbeendigungsstufe offStageref
(z. B. #0-Stufe) erreicht hat oder nicht (Schritt S35). Wenn die
Antwort auf diese Frage positiv wird (JA), unabhängig vom Ergebnis der Erfassung
durch den Ventilsteuerzeitsensor 31, wird der Erregungsschalter 27 ausgeschaltet,
wodurch die Erregung des EMA 17 zwangsweise beendet wird (Schritt
S36), wonach der gegenwärtige
Prozess endet.
-
Wie
oben beschrieben, wird gemäß dem Ventilzeitsteuersystem 1 der
vorliegenden Erfindung, wenn die Motordrehzahl Ne höher ist
und die Stromversorgungsspannung VB niedriger, die Erregungsstartversatzzeitdauer
tStart auf einen größeren Wert gesetzt,
um hierdurch das Erregen des EMA 17 früher zu starten. Dies macht
es möglich,
den Betrieb des EMA 17 in geeigneter Zeitgebung in Abhängigkeit
von der Drehzahl des Motors 3 und der Stromversorgungsspannung
der Stromquelle 28 zu starten, und daher kann auch unter
Hochdrehzahlbedingungen des Motors 3 und Niederspannungsbedingungen der
Stromquelle 28 der EMA 17 effizient ohne Verzögerung betrieben
werden, wodurch das erste Einlassventil IV1 richtig gehalten werden
kann.
-
Ferner
zählt der
Erregungsstarttimer timer1 die Erregungsstartzeitdauer onTime, die
zu einem Zeitpunkt endet, der der Erregungsstartreferenzstufe onStageref
um die Erregungsstartversatzzeitdauer tStart vorausgeht, um hierdurch
die Erregung zu starten, wenn die Zeitdauer onTime hochgezählt ist.
Dies macht es möglich,
die Erregung des EMA 17 in einer geeigneten Zeitgebung
mit Genauigkeit in einer Weise zu starten, die mit der Drehung des
Einlassnockens 11 synchron gemacht ist, und gleichzeitig
den Haltevorgang richtig abzuschließen, bis die Erregungsstartreferenzstufe
onStageref erreicht ist. Ferner wird, wenn die Erregung des EMA 17 gestartet wird,
die Konstantspannungsregelung ausgeführt, um einen Übererregungsstrom
zuzuführen,
was es möglich
macht, das erste Einlassventil IV1 richtiger zu halten. Nachdem
das erste Einlassventil IV1 gehalten ist, wird die Steuerung zur
Konstantstromregelung um einen kleineren Haltestrom umgeschaltet, was
es möglich
macht, das erste Einlassventil IV1 positiv zu halten, während der
Energieverbrauch reduziert wird.
-
Ferner
wird die Totzeit Tinv auf der Basis der Stromversorgungsspannung
VB, der Öltemperatur Toil
und des Öldrucks
Poil berechnet, und die Erregung wird am Ende der Erregungsbeendigungszeitdauer
offTime gestoppt, d. h. zu einem Zeitpunkt, der der Sollventilschließsteuerzeit
TVLCMD um die Totzeit Tinv vorausgeht, was es möglich macht, das erste Einlassventil
IV1 in der Sollventilschließ zeit VLCMD
akkurat zu schließen.
-
Obwohl
im oben beschriebenen Prozess von 8 der Lernwert
Tinvs auf der Basis der tatsächlichen
Totzeit Tinvact und der berechneten Totzeit Tinvm berechnet wird,
ist dies nicht einschränkend,
sondern stattdessen kann der Lernwert Tinvs auf der Basis der Differenz
zwischen der gemessenen Ventilschließsteuerzeit VLACT, in der das
erste Einlassventil IV1 tatsächlich
geschlossen wird (nachfolgend als "Istventilschließsteuerzeit" bezeichnet) und der Sollventilschließsteuerzeit
VLCMD berechnet. 14 ist ein Flussdiagramm mit
Darstellung eines Prozesses zum Messen der Istventilschließsteuerzeit des
ersten Einlassventils IV1.
-
In
diesem Prozess wird zuerst bestimmt, ob sich die Ventilstufe vlvStage
geändert
hat (verschoben hat) oder nicht (Schritt S41). Wenn die Antwort auf
diese Frage positiv ist (JA), wird ein Ventilschließzeitmesstimer
timerVLV gestartet (Schritt S42). Somit wird der Ventilschließzeitmesstimer
timerVLV immer dann rückgesetzt,
wenn sich die Ventilstufe vlvStage ändert. Wenn die Antwort auf
die Frage von Schritt S41 negativ ist (NEIN), wird aus einem Ergebnis
der Erfassung des Ventilsteuerzeitsensors 31 bestimmt, ob
das erste Einlassventil IV1 geschlossen worden ist oder nicht (Schritt
S43). Wenn die Antwort auf diese Frage negativ ist (NEIN), wird
der Prozess sofort beendet.
-
Wenn
andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt S43 positiv ist
(JA), d. h. wenn das erste Einlassventil IV1 geschlossen ist (Zeit
t7 in 13), wird die Istventilschließsteuerzeit
VLACT auf der Basis der Ventilstufe vlvStage zu dieser Zeit, dem
Wert des Ventilschließzeitmesstimers
timerVLV und der Wiederholdauer der Ventilstufe bestimmt (Schritt S44),
wonach der gegenwärtige
Prozess endet. Die so bestimmte Istventilschließsteuerzeit VLACT stellt eine
Steuerzeit dar, in der das erste Einlassventil IV1 tatsächlich geschlossen
ist, und daher kann aus der Differenz zwischen dieser Steuerzeit
und der Sollventilschließsteuerzeit
VLCMD der Lernwert der Totzeit richtig berechnet werden.
-
15 ist
ein Flussdiagramm mit Darstellung eines Fehlererfassungsprozesses
zum Erfassen eines Fehlers des Ventilzeitsteuersystems 1 oder
eines Fehlers einer diesem zugeordneten Vorrichtung. Nachfolgend
wird dieser Fehlererfassungsprozess in Bezug auf ein in 16 gezeigtes
Flussdiagramm beschrieben, welches ein Beispiel von Operationen darstellt,
die in dem Prozess ausgeführt
werden.
-
Zuerst
wird in diesem Prozess bestimmt, ob die Ventilstufe vlvStage die
Erregungsstartreferenzstufe onStageref ist oder nicht (Stufe S51).
Wenn die Antwort auf diese Frage positiv ist (JA), wird aus einem
Ergebnis der Erfassung durch den Ventilsteuerzeitsensor 31 bestimmt,
ob das erste Einlassventil IV1 offen ist oder nicht (Schritt S52).
Wenn die Antwort auf diese Frage positiv ist (JA), wird der Prozess sofort
beendet. Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt
S52 negativ ist (NEIN), wird in Schritt S53 bestimmt, dass der Ventilsteuerzeitsensor 31 fehlerhaft
ist, da trotz der Tatsache, dass die Ventilstufe vlvStage die Erregungsstartreferenzstufe onStageref
ist und daher das erste Einlassventil IV1 durch den Ventilbetätigungsmechanismus 7 vom
Nockentyp notwendigerweise geöffnet
werden soll, das Ergebnis der Erfassung durch den Sensor 31 dem entgegensteht
(Zustand, der in 16 mit der Ein-Punkt-Kettenlinie
A angegeben ist).
-
Wenn
die Antwort auf die Frage von Schritt S51 negativ ist (NEIN), wird
bestimmt, ob die Ventilstufe vlvStage die Erregungszwangsbeendigungsstufe
offStageref ist oder nicht (Schritt S54). Wenn die Antwort auf diese
Frage positiv ist (JA), wird bestimmt, ob das Einlassventil IV1
geschlossen worden ist oder nicht (Schritt S55). Wenn die Antwort
auf diese Frage positiv ist (JA), wird der gegenwärtige Prozess
sofort beendet. Wenn andererseits die Antwort auf die Frage von
Schritt S54 negativ ist (NEIN), wird in einem Schritt S56 bestimmt,
dass das Ventilzeitsteuersystem 1 fehlerhaft offen feststeht,
da trotz der Tatsache, dass die Ventilstufe vlvStage die Erregungszwangsbeendigungsstufe
offStageref ist und daher das erste Einlassventil IV1 durch das
Ventilzeitsteuersystem 1 notwendigerweise geschlossen sein
soll, es tatsächlich
offen ist (Zustand, der mit der Ein-Punkt-Kettenlinie B in 16 angegeben
ist).
-
Wenn
die Antwort auf die Frage von Schritt S54 negativ ist (NEIN), wird
bestimmt, ob das Einlassventil IV1 geschlossen worden ist oder nicht (Schritt
S57). Wenn die Antwort auf diese Frage negativ ist (NEIN), wird
der gegenwärtige
Prozess sofort beendet. Wenn andererseits die Antwort auf die Frage
von Schritt S57 positiv ist (JA), wird bestimmt, ob der EMA 17 erregt
ist oder nicht (Schritt S58). Wenn die Antwort auf diese Frage positiv
ist (Ja), wird in Schritt S59 bestimmt, dass das Ventilzeitsteuersystem 1 in
einem Fehler des Synchronisationsverlusts ist, da trotz der Tatsache,
dass das erste Einlassventil IV1 aufgrund der Erregung des EMA 17 offen
sein sollte, es tatsächlich
geschlossen ist (Zustand, der in 16 mit
der Ein-Punkt-Kettenlinie C angegeben ist).
-
Wenn
ferner die Antwort auf die Frage von Schritt S58 negativ ist (NEIN),
d. h. wenn der EMA 17 nicht erregt wird, wird bestimmt,
ob die in Schritt S17 in 8 berechnete Totzeit Tinv kleiner
ist als eine vorbestimmte Zeitdauer #Tinvref (z. b. 5 bis 8 Millisekunden)
oder nicht (Schritt S60). Wenn die Antwort auf diese Frage negativ
ist (NEIN), wird der gegenwärtige
Prozess beendet, wohingegen dann, wenn die Antwort auf die Frage
von Schritt S60 positiv ist (JA), gewertet wird, dass die Totzeit
Tinv abnormal kurz ist, und daher die Gefahr besteht, dass das erste Einlassventil
IV1 bereits geschlossen worden ist, wenn die Erregung des EMA 17 beendet
ist, so dass der Prozess zu Schritt S59 weitergeht, um auch zu bestimmen,
dass das Ventilzeitsteuersystem 1 einem Synchronisationsverlustfehler
unterliegt.
-
Wie
zuvor beschrieben, ist es gemäß dem Fehlererfassungsprozess
aus der Beziehung zwischen der Ventilstufe vlvStage und dem Ergebnis
der Erfassung des Ventilsteuerzeitsensors 31 möglich, einen
Fehler des Ventilzeitsteuersystems 1 und einen solchen
des Ventilsteuerzeitsensors 31 zu erfassen.
-
Angemerkt
werden sollte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben
beschriebene Ausführung
beschränkt
ist, sondern in verschiedenen Formen verkörpert sein kann. Obwohl zum
Beispiel in der obigen Ausführung
die Referenzkurbelwinkelstellung, die in Bezug auf die Erregung
des EMA gestartet wird, auf die Erregungsstartreferenzstufe onStageref
(#15-Stufe) gesetzt ist, d. h. eine Kurbelwinkelstellung entsprechend
dem maximalen Ventilhub VLMAX des ersten Ein lassventils IV1 (Punkt
X in 13), ist dies nicht einschränkend, sondern dieselbe kann
auf eine Kurbelwinkelstellung an einer früheren Seite oder einer späteren Seite
des Aufsitzens des Ankers 24 auf dem Joch 21 gesetzt
werden (Punkt XA oder XB in 13). Wenn
die Referenzkurbelwinkelstellung auf den früheren Punkt XA gesetzt wird,
kann die Erregung entsprechend früher gestartet werden, so dass
eine längere
Erregungszeitdauer sichergestellt werden kann, was es möglich macht,
das erste Einlassventil IV1 noch positiver zu halten, wohingegen
dann, wenn sie auf den späteren Punkt
XB gesetzt wird, die Erregung so weit wie möglich verzögert wird, was es möglich macht,
den Energieverbrauch so weit wie möglich einzusparen.
-
Obwohl
ferner in der obigen Ausführung
der Solenoidaktuator als Aktuator zum Halten des Ventils verwendet
wird, ist dies nicht einschränkend,
sondern es kann jeder andere geeignete Aktuator verwendet werden,
wie etwa ein hydraulischer Aktuator oder ein Luftaktuator. In diesem
Fall ist es bevorzugt, dass die Ansprechverzögerung des Aktuators unter Berücksichtigung
der Anstiegscharakteristik des Typs des Aktuators vorhergesagt wird.
Insbesondere ist es bevorzugt, dass eine Ausgabestartversatzzeitdauer,
um die der Start der Ausgabe des Treibersignals an den Aktuator
verschoben ist, entsprechend der Erregungsstartversatzzeitdauer
tStart der Ausführung,
im Falle des hydraulischen Aktuators in Abhängigkeit von der Öltemperatur
gesetzt wird, so dass sie auf einen größeren Wert gesetzt wird, wenn die Öltemperatur
Toil niedriger ist, und im Falle des Luftaktuators in Abhängigkeit
von der Atmosphärendichte
(Temperatur oder Atmosphärendruck)
derart, dass sie auf einen größeren Wert
gesetzt wird, wenn die Atmosphärendichte
geringer wird.
-
Es
wird ein Ventilzeitsteuersystem für einen Verbrennungsmotor angegeben,
das in der Lage ist, ein zuverlässiges
Halten eines Ventils durch einen Aktuator sicherzustellen und durch
effizienten Betrieb des Aktuators eine Energieersparnis zu erreichen. Das
Ventilzeitsteuersystem steuert/regelt die Ventilschließzeit eines
Ventils, das durch einen an einer Nockenwelle vorgesehenen Nocken
geöffnet
wird, indem es das Ventil vorübergehend
hält. Eine
Ansprechverzögerung
des Aktuators wird als Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert vorhergesagt.
Eine Aus gabezeit, in der ein Treibersignal zum Antrieb des Aktuators
ausgegeben wird, wird gemäß dem vorhergesagten
Ansprechverzögerungs-Vorhersagewert gesetzt.
Eine Haltezeit, in der das Ventil durch den Aktuator gehalten wird,
wird durch Ausgabe des Treibersignals an den Aktuator auf der Basis
der gesetzten Ausgabezeit gesteuert/geregelt.