PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102007000026A1 09.08.2007
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors
Anmelder Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota, Aichi, JP;
Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Mashiki, Zenichiro, Toyota, JP;
Inoue, Yasumichi, Toyota, JP;
Moriya, Yoshihito, Toyota, JP;
Urushihata, Haruyuki, Kariya, Aichi, JP
Vertreter TBK-Patent, 80336 München
DE-Anmeldedatum 19.01.2007
DE-Aktenzeichen 102007000026
Offenlegungstag 09.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.2007
IPC-Hauptklasse F01L 1/34(2006.01)A, F, I, 20070419, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F02D 13/02(2006.01)A, L, I, 20070419, B, H, DE   
Zusammenfassung Falls es notwendig ist, eine Phase einer Einlassnockenwelle schnell zu ändern (JA in S400) und ein Einlass-VVT-Mechanismus, dessen Ansprechverhalten relativ langsam ist, da er zu einer "A"-Bank eines Achtzylinder-V-Motors gehört, für wenigstens eine vorbestimmte Zeitspanne in Betrieb ist (JA in S600), führt eine ECU ein Programm aus, das den Schritt des Steuerns der Einlass-VVT-Mechanismen hat, um diejenigen zu betreiben, die sowohl zu der "A"-Bank als auch einer "B"-Bank gehören (S800).

Beschreibung[de]

Diese nicht-provisorische Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-012246, die am 20. Januar 2006 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde, und deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht auf Vorrichtungen und Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmotoren, und genauer gesagt auf ein Steuern von Verbrennungsmotoren, die eine Vielzahl von Mechanismen zur variablen Ventilzeitabstimmung (VVT) haben, die eine Phase ändern, in der wenigstens eines von Einlass- und Auslassventilen geöffnet bzw. geschlossen ist.

Beschreibung des Stands der Technik

VVT (variable Ventilzeitabstimmung) ist aus dem Stand der Technik bekannt und ändert eine Phase (einen Kurbelwinkel), in dem ein Einlassventil oder ein Auslassventil geöffnet bzw. geschlossen ist, gemäß einem Betriebszustand. Im Allgemeinen ändert die VVT die Phase durch Drehen einer Nockenwelle, die bewirkt, dass sich das Einlassventil oder das Auslassventil öffnet bzw. schließt. Zum Beispiel ist für einen V-Motor eine Nockenwelle für jede Bank oder Gruppe von Zylindern vorgesehen. Solch ein Verbrennungsmotor kann so entwickelt sein, dass bewirkt wird, dass nur die Nockenwelle, die zu einer einzigen Zylindergruppe (oder Bank) gehört, eine Kraftstoffpumpe (im Speziellen eine Hochdruckpumpe, die Kraftstoff zu einem Einspritzelement für ein direktes Einspritzen des Kraftstoffs in einen Zylinder zuführt), eine Unterdruckpumpe und andere Hilfseinrichtungen antreibt. In diesem Fall ist die Nockenwelle, die zu einer Zylindergruppe zugehörig ist, von der, die zu einer anderen Zylindergruppe zugehörig ist, im Hinblick auf einen Rotationswiderstand unterschiedlich, und hat daher ein unterschiedliches Ansprechverhalten auf eine Änderung der Phase. Daher muss ein gleiches (oder gleichzeitiges) Betreiben der VVTs, die jeweils zu den Nockenwellen gehören, nicht notwendigerweise in gleicher Weise (oder gleichzeitig) die Phasen ändern, in denen die Einlass- und Auslassventile geöffnet bzw. geschlossen sind. In diesem Fall nimmt eine Zylindergruppe eine Luftmenge auf, während die andere Zylindergruppe eine dazu unterschiedliche Luftmenge aufnimmt. Dies erleichtert nachteilig, dass der Verbrennungsmotor unterschiedlich dreht (bezüglich einer Drehzahl, während sich die Kurbelwelle einmal dreht) und merklich vibriert. Demzufolge muss das Ansprechverhalten auf eine Änderung der Phase beim Betreiben der VVT berücksichtigt werden.

Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-172160 offenbart eine Steuerungsvorrichtung für eine variable Ventilzeitabstimmung für einen Verbrennungsmotor, die gestattet, dass eine Vielzahl von Zylindergruppen bezüglich eines Ansprechverhaltens einer Ventilzeitabstimmungssteuerung angepasst werden, falls ihre Nockenwellen durch ein Lastmoment auf Grund einer Last von Hilfseinrichtungen unausgeglichen sind. Wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-172160 offenbart ist, hat die Steuerungsvorrichtung für eine variable Ventilzeitabstimmung für einen Verbrennungsmotor: eine Einlassnockenwelle und eine Auslassnockenwelle, die für jede von einer Gruppe von Zylindern eines Verbrennungsmotors vorgesehen sind; eine Ventilzeitabstimmungseinstelleinheit, die die Rotationsphase von wenigstens einer von der Einlass- und der Auslassnockenwelle von jeder Zylindergruppe relativ zu der Rotationsphase der Kurbelwelle vorauseilend einstellt oder verzögert, um wenigstens eines von dem Einlassventil und dem Auslassventil von jeder Zylindergruppe zeitlich so abzustimmen, dass es früher bzw. später betrieben wird; eine Steuereinheit, die eine Ventilzeitabstimmungssteuerung ausführt, um die Ventilzeitabstimmungseinstelleinheit von jeder Zylindergruppe so zu steuern, dass die tatsächliche Ventilzeitabstimmung von jeder Zylindergruppe mit ihrer Zielzeitabstimmung zusammenpasst; Hilfseinrichtungen, die durch eine Nockenwelle einer bestimmten Zylindergruppe angetrieben werden; und eine Korrektureinheit, die die Verzögerung des Ansprechverhaltens der Ventilzeitabstimmungssteuerung der bestimmten Zylindergruppe, die auf eine Last der Hilfseinrichtungen zurückzuführen ist, beim Korrigieren der Steuerung der Ventilzeitabstimmungseinstellungseinheit(en) der bestimmten Zylindergruppe und/oder einer weiteren Zylindergruppe widerspiegelt, um die bestimmte Zylindergruppe bezüglich des Ansprechverhaltens einer Ventilzeitabstimmungssteuerung an die andere Zylindergruppe anzupassen.

Wie in der Veröffentlichung offenbart ist, gestattet die Steuerungsvorrichtung für die variable Ventilzeitabstimmung für einen Verbrennungsmotor dass einer Korrektureinheit gestattet, dass eine Vielzahl von Zylindergruppen bezüglich eines Ansprechverhaltens einer Ventilzeitabstimmungssteuerung abgestimmt werden können, falls die Nockenwellen der Vielzahl von Zylindergruppen jeweils in einem Lastmoment durch eine Last von Hilfseinrichtungen unausgeglichen sind.

Falls jedoch die Ventilzeitabstimmungseinstellungseinheit in der Steuerbarkeit bzw. Steuerung korrigiert ist, um zu gestatten, dass eine Zylindergruppe, für die eine Ventilzeitabstimmungssteuerung mit einer Verzögerung anspricht, und eine andere Zylindergruppe sich in dem Ansprechverhalten der Ventilzeitabstimmungssteuerung anpassen, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-172160 offenbart ist, kann die Vielzahl von Zylindergruppen nichtsdestotrotz unterschiedliche zeitabgestimmte Ventile haben, so dass diese unterschiedlich öffnen bzw. schließen. Falls beispielsweise eine Nockenwelle durch ein elektrisch betriebenes Betätigungselement (z. B. einen Elektromotor oder dergleichen) gedreht wird, erfordert das Betätigungselement einen hohen Strom, da ein Drehen der Nockenwelle ein großes Moment erfordert. In diesem Fall kann ein gleichzeitiges Betreiben von elektrisch betriebenen Betätigungselementen, die zu den jeweiligen Zylindergruppen gehören, zu einer übermäßig erhöhten Last auf einen elektrischen Schaltkreis führen, der die Betätigungselemente mit Energie versorgt bzw. erregt. Dies kann dazu führen, dass die Betätigungselemente einen ungenügenden Strom empfangen. Demzufolge kann eine Zylindergruppe, die eine Antwort vorsieht, die durch ein Lastmoment der Nockenwelle verzögert ist, nicht dahingehend verbessert werden, um ein ausreichend schnelles Ansprechverhalten zu haben, und kann demzufolge nicht das angeforderte Ansprechverhalten erreichen. Als eine Folge kann es sein, dass die Ventile der Vielzahl von Zylindergruppen unterschiedlich zeitabgestimmt sind, so dass sie unterschiedlich öffnen bzw. schließen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht eine Steuerungsvorrichtung oder dergleichen für einen Verbrennungsmotor vor, die helfen kann, Einlass- und Auslassventile und dergleichen hinsichtlich einer Öffnungs- bzw. Schließzeitabstimmung anzupassen.

Die vorliegende Erfindung sieht in einem Aspekt eine Steuerungsvorrichtung vor, die einen Verbrennungsmotor steuert, der mit einer Vielzahl von Mechanismen versehen ist, die eine Phase ändern, in der wenigstens eines von einem Einlassventil und einem Auslassventil öffnet bzw. schließt. Die Steuerungsvorrichtung hat eine Betriebseinheit, die einen ersten von der Vielzahl von Mechanismen steuert und einen zweiten von der Vielzahl von Mechanismen steuert, um seinen Betrieb um eine vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus zu beginnen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der zweite Mechanismus gesteuert, um seinen Betrieb um eine vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus zu beginnen. Der erste und der zweite Mechanismus können somit unterschiedlich zeitabgestimmt werden, um einen Betrieb unterschiedlich zu beginnen. Falls die Mechanismen elektrisch betrieben werden, können sie für einen Betrieb bei unterschiedlichen Zeiten mit Energie versorgt werden, und erhalten auf diese Weise ausreichend Energie. Es kann somit eine Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor vorgesehen werden, die eine Verzögerung verringern oder verhindern kann, die ansonsten in dem Betrieb der Mechanismen auftritt, und die somit helfen kann, dass das Einlassventil und das Auslassventil und dergleichen hinsichtlich einer Öffnungs- bzw. Schließzeitabstimmung abgestimmt bzw. angepasst sind.

Vorzugsweise ist der erste Mechanismus bei einer Antwort auf eine Phasenänderung langsamer als ein anderer von der Vielzahl von Mechanismen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der zweite Mechanismus gesteuert, um seinen Betrieb um eine vorbestimmte Zeitspanne später zu starten als der erste Mechanismus, dessen Ansprechverhalten auf die Phasenänderung langsam ist. Dies kann eine Variation bzw. Abweichung zwischen den Mechanismen verringern oder verhindern, wenn die Phase den Zielwert erreicht, und helfen, dass das Einlassventil und das Auslassventil und dergleichen hinsichtlich einer Öffnungs- bzw. Schließzeitabstimmung angepasst bzw. abgestimmt sind.

Noch bevorzugter bestimmt die Betriebseinheit des Weiteren, ob die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, und falls die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, steuert die Betriebseinheit den zweiten Mechanismus, um seinen Betrieb um die vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus zu beginnen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, falls die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, wird der zweite Mechanismus gesteuert, um seinen Betrieb um die vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus zu beginnen, da, falls die Phase schneller geändert wird, eine Fehlanpassung bei der Öffnungs- bzw. Schließzeitabstimmung des Einlassventils und des Auslassventils, die auf einen Unterschied bei dem Ansprechverhalten auf die Phasenänderung zuzuführen ist, merklicher wird. Die Vielzahl von Mechanismen können somit unterschiedlich zeitabgestimmt werden, um einen Betrieb unterschiedlich zu beginnen. Falls die Mechanismen elektrisch betrieben werden, können sie für einen Betrieb bei unterschiedlichen Zeiten erregt werden und somit genügend Energie empfangen. Dies kann eine Verzögerung verringern oder verhindern, die ansonsten bei dem Betrieb der Mechanismen auftritt, und helfen, das Einlass- und das Auslassventil und dergleichen hinsichtlich einer Öffnungs- bzw. Schließzeitabstimmung anzupassen bzw. abzustimmen.

Noch bevorzugter bestimmt die Betriebseinheit, dass die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, falls die Phase um einen Betrag geändert wird, der größer als vorbestimmt ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird entschieden, dass die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, falls die Phase um einen Betrag geändert wird, der größer als vorbestimmt ist. Demzufolge können der erste und zweite Mechanismus unterschiedlich zeitabgestimmt werden, um einen Betrieb unterschiedlich zu beginnen, wenn die Phase um den Betrag geändert wird, der größer als vorbestimmt ist, und es notwendig ist, die Phase schnell zu ändern. Falls die Mechanismen elektrisch betrieben werden, können sie für einen Betrieb bei unterschiedlichen Zeitpunkten erregt bzw. mit Energie versorgt werden, und somit können sie genügend Energie empfangen. Dies kann eine Verzögerung verringern oder verhindern, die ansonsten in dem Betrieb der Mechanismen auftritt, und helfen, dass das Einlassventil und das Auslassventil und dergleichen bezüglich einer Öffnungs- bzw. Schließzeitabstimmung angepasst bzw. abgestimmt sind.

Noch bevorzugter steuert die Betriebseinheit den ersten Mechanismus, um die Phase maximal zu verzögern, und steuert den zweiten Mechanismus, um seinen Betrieb um die vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus zu beginnen und zusätzlich die Phase maximal zu verzögern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, falls die Phase maximal verzögert ist, wird der zweite Mechanismus gesteuert, um seinen Betrieb um die vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus zu beginnen. Dies gestattet, dass der erste und zweite Mechanismus unterschiedlich zeitabgestimmt sind, um einen Betrieb unterschiedlich zu beginnen, beispielsweise beim Erfassen (oder Lernen) einer maximal verzögerten Position des Einlassventils bzw. des Auslassventils. Falls die Mechanismen elektrisch betrieben werden, können sie für einen Betrieb bei verschiedenen Zeiten erregt bzw. mit Energie versorgt werden. Dies kann eine Last auf einen elektrischen Schaltkreis verringern, der die Mechanismen erregt bzw. mit Energie versorgt.

Das Vorangegangene und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher von der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung und den beiliegenden Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 zeigt schematisch einen Aufbau eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs mit einer darin montierten ECU, die als eine Steuerungsvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient.

2 zeigt ein Kennfeld, dass einen Zielwert der Phase einer Einlassnockenwelle definiert.

3 ist ein Flussdiagramm, dass einen Aufbau eines Programms für eine Steuerung darstellt, das durch die ECU ausgeführt wird, die in 1 gezeigt ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Mit Bezug auf die Zeichnungen wird nachstehend eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Sie sind auch identisch benannt und funktionieren identisch. Deshalb wird eine detaillierte Beschreibung von diesen nicht wiederholt.

Mit Bezug auf 1 wird ein Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs beschrieben, das eine in ihm montierte Steuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung durch ein Programm realisiert, das beispielsweise durch eine elektronische Steuereinheit (ECU) 4000 ausgeführt wird, wie in 1 gezeigt ist.

Ein Verbrennungsmotor 1000 ist ein 8-Zylinder V-Motor, der eine "A"-Bank 1010 und eine "B"-Bank 1012 hat, von denen jede eine Gruppe von 4 Zylindern hat. Hier kann irgendein anderer Verbrennungsmotor als der V8-Motor verwendet werden.

In den Verbrennungsmotor 1000 wird Luft von einem Luftreinigungselement 1020 angesaugt. Die angesaugte Luftmenge wird durch ein Drosselventil 1030 eingestellt. Das Drosselventil 1030 ist ein elektronisches Drosselventil, das durch einen Elektromotor angetrieben wird.

Die Luft wird mit Kraftstoff in einem Zylinder 1040 (oder einer Verbrennungskammer) gemischt. In den Zylinder 1040 wird der Kraftstoff direkt von einem Einspritzelement 1050 eingespritzt. In anderen Worten gesagt, sind Einspritzlöcher eines Einspritzelements 1050 im Inneren des Zylinders 1040 vorgesehen.

Der Kraftstoff wird in dem Einlass- bzw. Ansaughub eingespritzt. Die Zeit des Kraftstoffeinspritzens ist nicht auf den Einlasshub beschränkt. Des Weiteren ist in der vorliegenden Ausführungsform der Verbrennungsmotor 1000 als ein Direkteinspritzverbrennungsmotor beschrieben, der Einspritzlöcher eines Einspritzelements 1050 hat, die innerhalb des Zylinders 1040 angeordnet sind. Jedoch kann zusätzlich zu einem Direkteinspritzeinspritzelement (inden-Zylinder-Einspritzelement) 1050 ein Anschlusseinspritzelement bzw. Kanaleinspritzelement vorgesehen sein. Darüber hinaus kann nur das Anschlusseinspritzelement vorgesehen sein.

Das Luft-Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 1040 wird durch eine Zündkerze 1060 gezündet und demzufolge verbrannt. Nachdem das Luft-Kraftstoffgemisch verbrannt worden ist, wird das Abgas durch einen Dreiwegekatalysator 1070 gereinigt, und danach zu der Außenseite des Fahrzeugs abgegeben. Das Luft-Kraftstoffgemisch wird verbrannt, um einen Kolben 1080 nach unten zu drücken und dadurch eine Kurbelwelle 1090 zu drehen.

An der Oberseite des Zylinders 1040 sind ein Einlassventil 1100 und ein Auslassventil 1110 vorgesehen. Das Einlassventil 1100 wird durch eine Einlassnockenwelle 1120 angetrieben. Das Auslassventil 1110 wird durch eine Auslassnockenwelle 1130 angetrieben. Die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 sind durch eine Kette, ein Zahnrad bzw. Getriebe und/oder dergleichen gekoppelt, um sich bei der gleichen Drehzahl zu drehen.

Die Phase des Einlassventils 1100 (oder dessen Öffnungs- bzw. Schließzeitabstimmung) wird durch einen Einlass-VVT-Mechanismus 2000 gesteuert, der an der Einlassnockenwelle 1120 vorgesehen ist. Die Phase des Auslassventils 1110 (oder dessen Öffnungs- bzw. Schließzeitabstimmung) wird durch einen Auslass-VVT-Mechanismus 3000 gesteuert, der an der Auslassnockenwelle 1130 vorgesehen ist.

In der vorliegenden Ausführungsform werden die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 durch die VVT-Mechanismen gedreht, um das Einlassventil 1100 und das Auslassventil 1110 gemäß einer Steuerung zeitlich abzustimmen, um zu öffnen bzw, zu schließen. Es sei angemerkt, dass die Ventile durch ein anderes als das vorstehende Verfahren zeitlich gesteuert werden können, um zu öffnen bzw. zu schließen.

Der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 wird durch einen Elektromotor betätigt. Der Auslass-VVT-Mechanismus 3000 wird hydraulisch betätigt. Hier kann der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 hydraulisch betrieben werden, während der Auslass-VVT-Mechanismus 3000 durch einen Elektromotor betrieben werden kann. Des Weiteren kann der VVT-Mechanismus durch eine bekannte Technologie umgesetzt sein, und wird demzufolge an dieser Stelle nicht im Detail beschrieben.

Zu der ECU 4000 werden Signale, die die Drehzahl und den Kurbelwinkel der Kurbelwelle 1090 anzeigen, von einem Kurbelwinkelsensor 5000 eingegeben. Des Weiteren werden zu der ECU 4000 Signale, die jeweilige Phasen der Einlassnockenwelle 1120 und der Auslassnockenwelle 1130 (Phase: die Nockenwellenposition in der Drehrichtung) von einem Nockenpositionssensor 5010 eingegeben.

Des Weiteren werden zu der ECU 4000 ein Signal, das die Wassertemperatur (Kühlmitteltemperatur) des Verbrennungsmotors 1000 anzeigt, von einem Kühlmitteltemperatursensor 5020 und auch ein Signal, das die Einlassluftmenge (Menge von Luft, die in den Verbrennungsmotor 1000 angesaugt oder eingefüllt wird) des Verbrennungsmotors 1000 anzeigt, von einem Luftmengenmesser 5030 eingegeben.

Auf Basis dieser Signale, die von den Sensoren eingegeben werden, genauso wie von einem Kennfeld und einem Programm, die in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert sind, steuert die ECU den Drosselwinkel, die Zündzeitabstimmung, die Zeitabstimmung einer Kraftstoffeinspritzung, die Menge von eingespritztem Kraftstoff, eine Öffnungs- bzw. Schließzeitabstimmung von dem Einlassventil 1100 und dem Auslassventil 1110; und dergleichen, so dass der Verbrennungsmotor 1000 in einem gewünschten Betriebszustand betrieben wird.

In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt die ECU 4000 die Phase der Einlassnockenwelle 1120 (oder wie das Einlassventil 1100 für ein Öffnen bzw. Schließen zeitabgestimmt sein sollte) auf Basis des Kennfelds, das in 2 gezeigt ist, das die Verbrennungsmotordrehzahl NE und die Einlassluftmenge KL als Parameter verwendet. Eine Vielzahl von Kennfeldern für jeweilige Kühlmitteltemperaturen sind für ein Bestimmen der Phase der Einlassnockenwelle 1120 gespeichert.

Mit nochmaligen Bezug auf 1, ist von der "A"-Bank 1010 und der "B"-Bank 1012 die "A"-Bank 1010 mit einer Hochdruckpumpe 1140 versehen, die einen Kraftstoff druckbeaufschlagt, der zu dem Einspritzelement 1050 geliefert wird.

Die Hochdruckpumpe 1140 wird durch die Auslassnockenwelle 1130 der "A"-Bank 1010 angetrieben. Eine Nocke, die bei der Auslassnockenwelle 1130 der "A"-Bank 1110 vorgesehen ist, bewegt einen Pumpenkolben, der Hochdruckpumpe 1110 nach oben und unten, um den Kraftstoff druckzubeaufschlagen. Alternativ kann die Einlassnockenwelle 1120 die Hochdruckpumpe 1140 antreiben.

Die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 sind durch eine Kette, ein Zahnrad bzw. Getriebe, und/oder dergleichen verbunden. Demzufolge erhöht sich, egal welche Nockenwelle die Hochdruckpumpe 1140 antreibt, durch das Antreiben der Hochdruckpumpe 1140 das Moment, das erfordert ist, um die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 zu drehen.

Daher ist das Ansprechverhalten in dem Fall, wo die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 der "A"-Bank 1010 durch den VVT-Mechanismus gedreht werden, niedriger als in dem Fall, wo die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 der "B"-Bank 1012 durch den VVT-Mechanismus gedreht werden.

Es sei angemerkt, dass die Einlassnockenwelle 1120 und die Auslassnockenwelle 1130 nicht miteinander verbunden sein müssen, und stattdessen angepasst sein können, um sich unabhängig zu drehen. Des Weiteren kann eine Hochdruckpumpe 1140 bei der "B"-Bank 1012 vorgesehen sein. Des Weiteren kann die Hochdruckpumpe 1140 mit einer Unterdruckpumpe oder anderen Hilfseinrichtungen ersetzt sein.

Nun wird Bezug auf 3 genommen, um einen Aufbau eines Programms für eine Steuerung zu beschreiben, das durch die ECU 4000 ausgeführt wird, die als die Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform dient.

In Schritt S100 erfasst die ECU 4000 eine Einlassluftmenge (eine Last des Verbrennungsmotors 1000), eine Kühlmitteltemperatur und eine Verbrennungsmotordrehzahl. Die Einlassluftmenge wird auf Basis eines Signals erfasst, das von dem Luftmengenmesser 5030 übertragen wird. Die Kühlmitteltemperatur wird auf Basis eines Signals erfasst, das von dem Kühlmitteltemperatursensor 5020 übertragen wird. Die Verbrennungsmotordrehzahl wird auf Basis eines Signals erfasst, das von dem Kurbelpositionssensor 5000 übertragen wird.

In S200 bestimmt die ECU 4000 einen Zielwert der Phase der Einlassnockenwelle 1120 auf Basis des Kennfelds, das in 2 gezeigt ist.

In S300 erfasst die ECU 4000 die gegenwärtige Phase der Einlassnockenwelle 1120 auf Basis eines Signals, das von dem Nockenpositionssensor 5010 übertragen wird.

In Schritt S400 bestimmt die ECU 4000, ob es notwendig ist, die Phase der Einlassnockenwelle 1120 schnell zu ändern. Beispielsweise bestimmt die ECU 4000 dies so, falls die Phase des Zielwertes und die gegenwärtige Phase einen Unterschied aufweisen, der größer als ein vorbestimmter Wert ist.

Falls es notwendig ist, die Phase der Einlassnockenwelle 1120 schnell zu ändern (JA in S400) geht die Steuerung weiter zu S500. Ansonsten (NEIN in S400) geht die Steuerung weiter zu S900.

In S500 bestimmt die ECU 4000, ob der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 in der „A"-Bank 1010 in Betrieb ist (oder gegenwärtig die Phase der Einlassnockenwelle 1120 ändert). Der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 wird gemäß einer Steuerung durch die ECU 4000 selbst betrieben, und die ECU 4000 bestimmt, ob der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 in der „A"-Bank 1010 in Betrieb ist.

Falls der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 in der „A"-Bank 1010 in Betrieb ist (JA in S500) geht die Steuerung weiter zu S600. Ansonsten (NEIN in S500) geht die Steuerung zu S700.

In S600 bestimmt die ECU 4000, ob wenigstens eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist, nachdem der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 den Betrieb in der „A"-Bank 1010 begonnen hat. Falls dies so ist (JA in S600), geht die Steuerung weiter zu S800. Ansonsten (NEIN in S700) geht die Steuerung weiter zu S700.

In S700 steuert die ECU 4000 den Einlass-VVT-Mechanismus 2000 für nur einen Betrieb in der „A"-Bank 1010. Genauer gesagt ändert die ECU 4000 nur die Phase der Einlassnockenwelle 1120 der „A"-Bank 1010.

In S800 steuert die ECU 4000 den Einlass-VVT-Mechanismus 2000, um sowohl in der „A"-Bank 1010 als auch der „B"-Bank 1012 in Betrieb zu sein. Genauer gesagt ändert die ECU 4000 die Phase der Einlassnockenwelle 1120 in sowohl der „A"-Bank 1010 als auch der „B"-Bank 1012.

In S900 steuert die ECU 4000 den Einlass-VVT-Mechanismus 2000 normal in der „A"-Bank 1010 und der „B"-Bank 1012, sodass die Phase der Einlassnockenwelle 1120 den Zielwert erreicht. Ein normales Steuern des Einlass-VVT-Mechanismus 2000, wie es hier bezeichnet wird, bezeichnet ein Ausführen einer Steuerung, um den Einlass-VVT-Mechanismus 2000 in sowohl der „A"-Bank 1010 als auch der „B"-Bank 1012 gleichzeitig zu betreiben.

Basierend auf dem Aufbau und dem Flussdiagramm, die vorstehend beschrieben sind, arbeitet die ECU 4000, die als die Steuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform dient, wie nachstehend beschrieben ist.

Während ein Fahrzeug fährt, werden eine Einlassluftmenge (oder eine Last des Verbrennungsmotors 1000), eine Kühlmitteltemperatur und eine Verbrennungsmotordrehzahl erfasst (S100), und von diesen wird ein Zielwert der Phase der Einlassnockenwelle 1120 bestimmt (S200). Des Weiteren wird die gegenwärtige Phase der Einlassnockenwelle 1120 erfasst (S300).

Falls die Phase des Zielwertes und die gegenwärtige Phase verschieden sind (oder einen Unterschied aufweisen, der nicht in einen tolerierbaren Bereich fällt), muss der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 gesteuert werden, um die gegenwärtige Phase an die Phase des Zielwertes anzupassen (oder so zu steuern, dass der Unterschied zwischen der Phase des Zielwertes und der gegenwärtigen Phase in den tolerierbaren Bereich fällt).

Falls z. B. die Phase des Zielwertes und die gegenwärtige Phase einen Unterschied aufweisen, der größer als ein vorbestimmter Wert ist, dann würde ein rechtzeitiges Öffnen/Schließen des Einlassventils 1100 gemäß einem gewünschten Betriebszustand eine schnelle Änderung der Phase der Einlassnockenwelle 1120 erfordern (JA in S400).

Jedoch kann ein schnelles Ändern der Phase durch gleichzeitiges Zuführen eines hohen Stroms zu zwei elektrisch betriebenen Einlass-VVT-Mechanismen 2000, um die zwei Einlass-VVT-Mechanismen 2000 schnell zu betreiben, eine Last auf einen elektrischen Schaltkreis, der den Einlass-VVT-Mechanismus 2000 erregt bzw. mit Energie versorgt, übermäßig erhöhen. Dies kann zu einem unzureichenden Strom führen, und der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 kann, anstatt schneller, langsam arbeiten.

Des Weiteren hat der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 für die „A"-Bank 1010 durch ein Moment, das erfordert ist, um die Hochdruckpumpe 1140 anzutreiben, ein schlechteres Ansprechverhalten als der für die „B"-Bank 1012. Solch ein Unterschied im Ansprechverhalten macht sich noch mehr bemerkbar, wenn ein unzureichender Strom vorgesehen ist und der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 die Einlassnockenwelle 1120 demzufolge mit einem unzureichenden Moment antreibt.

In diesem Fall erreicht die Phase den Zielwert in einer Bank bei einer Zeit und in der anderen Bank bei einer weiteren, unterschiedlichen bzw. anderen Zeit. Demzufolge kann eine Gruppe (oder Bank) von Zylindern Luft von einer Menge empfangen, während die andere Gruppe (oder Bank) von Zylindern Luft von einer beträchtlich unterschiedlichen Menge empfangen kann, und als eine Folge kann die Kurbelwelle 1090 merklich unterschiedlich drehen.

Demzufolge, falls es notwendig ist, die Phase der Einlassnockenwelle 1120 schnell zu ändern (JA in S400) und der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 in der „A"-Bank 1010 nicht in Betrieb ist (NEIN S500), wird der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 nur in der „A"-Bank 1010 betrieben (S700).

Des Weiteren, falls der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 in der „A"-Bank 1010 in Betrieb ist (JA in S500) und eine vorbestimmte Zeitspanne seit dem Start des Betriebs nicht vorübergegangen ist (NEIN in S600), dann wird der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 nur in der „A"-Bank 1010 betrieben (S700).

Falls die vorbestimmte Zeitspanne vorübergegangen ist, seit dem der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 seinen Betrieb in der „A"-Bank 1010 begonnen hat (JA in S600), wird der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 in sowohl der „A"-Bank 1010 als auch der „B"-Bank 1012 betrieben (S800).

Somit wird, wenn der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 seinen Betrieb beginnt, d.h., wenn er am meisten Strom benötigt, unterschiedlich zwischen der „A"-Bank 1010 und der „B"-Bank 1012 zeitabgestimmt, um einen Betrieb unterschiedlich zu beginnen (oder der Beginn einer Phasenänderung kann zwischen den Bänken unterschiedlich zeitabgestimmt sein). Dies kann ein sehr starkes Energieversorgen der Einlass-VVT-Mechanismen 2000 zu einer Zeit verhindern. Dies kann wiederum eine Last auf einen elektrischen Schaltkreis verringern und verhindern, dass der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 einen unzureichenden Strom empfängt. Demzufolge kann der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 schnell betrieben werden, und das Einlassventil 1100 kann gemäß einem gewünschten Betriebszustand rechtzeitig geöffnet bzw. geschlossen werden.

Des Weiteren kann ein früheres Betreiben des Einlass-VVT-Mechanismus 2000, der schlechter anspricht, da er zu der „A"-Bank 1010 gehört, eine Variation bzw. Abweichung zwischen Bänken (oder Gruppen von Zylindern) verringern, wenn eine Phase einen Zielwert erreicht. Dies kann eine Variation bzw. Abweichung zwischen Zylindern bezüglich einer Luftmenge verringern, und der Verbrennungsmotor 1000 kann weniger unterschiedlich drehen.

Somit sieht die vorliegende Ausführungsform eine Steuerungsvorrichtung oder eine ECU vor, die gestattet, dass der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 in sowohl der „A"-Bank als auch der „B"-Bank nach wenigstens einer vorbestimmten Zeitspanne arbeitet, nachdem der Einlass-VVT-Mechanismus 2000, der relativ gesehen schlechter anspricht, da er zu der „A"-Bank gehört, seinen Betrieb begonnen hat. Dies kann ein sehr starkes Energieversorgen des Einlass-VVT-Mechanismus zu einem Zeitpunkt verhindern, und kann daher verhindern, dass der Einlass-VVT-Mechanismus einen unzureichenden Strom empfängt. Dies gestattet, dass der Einlass-VVT-Mechanismus schnell betätigt werden kann, um ein Einlassventil gemäß einem gewünschten Betriebszustand rechtzeitig zu öffnen bzw. zu schließen, und kann auch eine Variation bzw. Abweichung verringern, wenn eine Phase einen Zielwert erreicht. Dies kann eine Variation zwischen Zylindern bezüglich einer Luftmenge verringern, und der Verbrennungsmotor kann weniger unterschiedlich drehen.

Es sei angemerkt, dass der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 beim Lernen eines maximal verzögerten Winkels der Einlassnockenwelle 1120 zwischen Zylindergruppen unterschiedlich zeitabgestimmt sein kann, um einen Betrieb unterschiedlich zu beginnen. Ein Lernen eines maximal verzögerten Winkels, wie es hier bezeichnet wird, kennzeichnet ein Erfassen der Phase der Einlassnockenwelle 1120, wenn der Einlass-VVT-Mechanismus 2000 gesteuert wird, um die Einlassnockenwelle 1120 maximal zu verzögern, unmittelbar nachdem der Verbrennungsmotor 1000 gestartet worden ist oder wenn er gestoppt wird oder dergleichen.

Des Weiteren, falls der Auslass-VVT-Mechanismus 3000 dazu angepasst ist, um elektrisch betrieben zu werden, kann der Auslass-VVT-Mechanismus 3000 angepasst sein, um zwischen Zylindergruppen verschieden zeitabgestimmt zu sein, um einen Betrieb unterschiedlich zu beginnen.

Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und dargestellt worden ist, ist es natürlich zu verstehen, dass die selbige nur beispielhaft und zu Darstellungszwecken vorgesehen ist und nicht zur Begrenzung herangezogen werden sollte, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung nur im Hinblick auf die angehängten Ansprüche begrenzt ist.

Falls es notwendig ist, eine Phase einer Einlassnockenwelle (JA in S400) schnell zu ändern und ein Einlass-VVT-Mechanismus, dessen Ansprechverhalten relativ langsam ist, da er zu einer „A"-Bank eines Achtzylinder-V-Motors gehört, für wenigstens eine vorbestimmte Zeitspanne in Betrieb ist (JA in S600), führt die ECU ein Programm aus, das den Schritt des Steuerns der Einlass-VVT-Mechanismen hat, um diejenigen zu betreiben, die sowohl zu der „A"-Bank als auch zu einer „B"-Bank gehören (S800).


Anspruch[de]
Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der mit einer Vielzahl von Mechanismen (2000, 3000) versehen ist, die eine Phase ändern, in der wenigstens eines von einem Einlassventil (1100) und einem Auslassventil (1110) öffnet/schließt, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Betriebseinheit (4000) aufweist, die einen ersten (2000, 3000) der Vielzahl von Mechanismen (2000, 3000) steuert und einen zweiten (2000, 3000) der Vielzahl von Mechanismen (2000, 3000) steuert, um seinen Betrieb um eine vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus (2000, 3000) zu beginnen. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei der erste Mechanismus (2000, 3000) bezüglich eines Ansprechens auf eine Phasenänderung langsamer als ein anderer (2000, 3000) der Vielzahl von Mechanismen ist. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei die Betriebseinheit (4000) des weiteren bestimmt, ob die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, und wobei, falls die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, die Betriebseinheit (4000) den zweiten Mechanismus (2000, 3000) steuert, um seinen Betrieb um eine vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus (2000, 3000) zu beginnen. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3, wobei die Betriebseinheit (4000) bestimmt, dass die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, falls die Phase um einen Betrag geändert wird, der größer als vorbestimmt ist. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, wobei die Betriebseinheit (4000) den ersten Mechanismus (2000, 3000) steuert, um die Phase maximal zu verzögern, und den zweiten Mechanismus (2000, 3000) steuert, um seinen Betrieb um eine vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus (2000, 3000) zu beginnen und zusätzlich die Phase maximal zu verzögern. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, der mit einer Vielzahl von Mechanismen (2000, 3000) versehen ist, die eine Phase ändern, in der wenigstens eines von einem Einlassventil (1100) und einem Auslassventil (1110) öffnet/schließt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Steuern eines ersten (2000, 3000) der Vielzahl von Mechanismen (2000, 3000); und

Steuern eines zweiten (2000, 3000) der Vielzahl von Mechanismen (2000, 3000), um dessen Betrieb um eine vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus (2000, 3000) zu beginnen.
Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 6, wobei der erste Mechanismus (2000, 3000) bezüglich eines Ansprechens auf die Phasenänderung langsamer als der andere (2000, 3000) der Vielzahl von Mechanismen ist. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 6, des Weiteren mit dem Schritt des Bestimmens, ob die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, wobei der Schritt des Steuerns des zweiten Mechanismus (2000, 3000) den Schritt des Steuerns des zweiten Mechanismus (2000, 3000) umfasst, um seinen Betrieb um die vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus (2000, 3000) zu beginnen, falls die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 8, wobei der Schritt des Bestimmens, ob die Phase schneller geändert wird als vorbestimmt, den Schritt des Bestimmens umfasst, dass die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, falls die Phase um einen Betrag geändert wird, der größer als vorbestimmt ist. Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors gemäß Anspruch 6, wobei

der Schritt des Steuerns des ersten Mechanismus (2000, 3000) den Schritt des maximalen Verzögerns der Phase umfasst; und

der Schritt des Steuerns des zweiten Mechanismus (2000, 3000) den Schritt des Steuerns des zweiten Mechanismus (2000, 3000) umfasst, um seinen Betrieb um eine vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus (2000, 3000) zu beginnen, und um zusätzlich die Phase maximal zu verzögern.
Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, der mit einer Vielzahl von Mechanismen (2000, 3000) versehen ist, die eine Phase ändern, in der wenigstens eines von einem Einlassventil (1100) und einem Auslassventil (1110) öffnet/schließt, wobei die Steuerungsvorrichtung Folgendes aufweist:

eine erste Steuereinrichtung für ein Steuern eines ersten (2000, 3000) der Vielzahl von Mechanismen (2000, 3000) und

eine zweite Steuereinrichtung für ein Steuern eines zweiten (2000, 3000) der Vielzahl von Mechanismen (2000, 3000), um dessen Betrieb um eine vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus (2000, 3000) zu beginnen.
Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 11, wobei der erste Mechanismus (2000, 3000) bezüglich eines Ansprechens auf eine Phasenänderung langsamer ist als der andere (2000, 3000) der Vielzahl von Mechanismen. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 11, des Weiteren mit einer Bestimmungseinrichtung (4000) für ein Bestimmen, ob die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, wobei die zweite Steuereinrichtung (4000) eine Einrichtung für ein Steuern des zweiten Mechanismus (2000, 3000) hat, um dessen Betrieb um die vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus (2000, 3000) zu starten, falls die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 13, wobei die Bestimmungseinrichtung (4000) eine Einrichtung für ein Bestimmen hat, das die Phase schneller als vorbestimmt geändert wird, falls die Phase um einen Betrag geändert wird, der größer als vorbestimmt ist. Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 11, wobei

die erste Steuereinrichtung (4000) eine Einrichtung für ein Steuern des ersten Mechanismus (2000, 3000) hat, um die Phase maximal zu verzögern; und

die zweite Steuereinrichtung (4000) eine Einrichtung für ein Steuern des zweiten Mechanismus (2000, 3000) hat, um dessen Betrieb um die vorbestimmte Zeitspanne später als der erste Mechanismus (2000, 3000) zu beginnen, und um zusätzlich die Phase maximal zu verzögern.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com