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Dokumentenidentifikation DE102007015511A1 11.10.2007
Titel Steuereinrichtung und Steuerverfahren für einen Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit
Anmelder Hitachi, Ltd., Tokyo, JP
Erfinder Watanabe, Satoru, Isesaki, Gunma, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Anmeldedatum 30.03.2007
DE-Aktenzeichen 102007015511
Offenlegungstag 11.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.10.2007
IPC-Hauptklasse F01L 1/34(2006.01)A, F, I, 20070330, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F02D 13/02(2006.01)A, L, I, 20070330, B, H, DE   F02D 41/00(2006.01)A, L, I, 20070330, B, H, DE   F02D 45/00(2006.01)A, L, I, 20070330, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Steuerung eines Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit des Hydrauliktyps unter Verwendung des auf eine Nockenwelle einwirkenden Drehmoments, um Öl zwischen einer Voreilungskammer und einer Nacheilungskammer zu transportieren, um eine Änderung der Drehphase der Nockenwelle hervorzurufen, wird dadurch durchgeführt, dass eine Stellgröße in jedem Zyklus des Drehmoments berechnet wird, auf Grundlage der Abweichung zwischen einem Erfassungswert der Drehphase und deren Sollwert.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung und ein Steuerverfahren für einen Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit, welche die Drehphase einer Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle ändern, um die Ventilsteuerzeit eines Einlassventils und/oder eines Auslassventils zu ändern.

Die japanische Veröffentlichung eines ungeprüften Patents (Kokai) Nr. 2004-019658 beschreibt ein typisches Beispiel eines Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit, der die Reaktionskraft nutzt, die von einem Brennkraftmaschinenventil an einen Nocken übertragen wird, um den Transport von Öl zwischen einer Voreilungskammer und einer Nacheilungskammer hervorzurufen, und hierdurch die Drehphase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle zu ändern.

Hierbei wird die Richtung, in welcher das Nockendrehmoment einwirkt, periodisch umgekehrt, synchron zur Drehung der Brennkraftmaschine, und wird die Öltransportrichtung in Abhängigkeit von der Richtung festgelegt, in welcher das Nockendrehmoment einwirkt.

Daher tritt beispielsweise, selbst wenn ein Durchgang zum Transportieren des Öls von der Voreilungskammer zur Nacheilungskammer geöffnet ist, der Transport von Öl von der Voreilungskammer zu der Nacheilungskammer nur dann auf, wenn ein Nockendrehmoment entsprechend der Transportrichtung erzeugt wird.

Daher kann, wenn die Berechnung einer Stellgröße für eine Regelung durch eine Steuervorrichtung jeweils in konstanten Zeitpunkten durchgeführt wird, die Berechnung der Stellgröße in einem Zustand wiederholt werden, wenn kein Transport von Öl auftritt, aus dem Grund, dass die Richtung, in welcher das Nockendrehmoment einwirkt, nicht mit der Richtung übereinstimmt, in welche das Öl transportiert werden soll. Weiterhin kann, wenn die Berechnung der Stellgröße ohne Auftreten eines Transports des Öls wiederholt wird, die Stellgröße zu stark geändert werden, da eine Abweichung der Regelung nicht verringert wird, was zu dem Auftreten von Überschwingen oder Nachlauf führt.

Daher besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Überwindung der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten, die bei dem herkömmlichen Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit auftreten.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Steuerverfahrens zum Steuern eines Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit, bei welchem eine Stellgröße für die Regelung daran gehindert werden kann, zu stark eingestellt zu werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinrichtung für einen Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit zur Verfügung gestellt, welcher die Drehphase einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle ändert, um die Ventilsteuerzeit eines Ventils einer Brennkraftmaschine zu ändern, wobei vorgesehen sind: ein erster Detektorabschnitt, der die Drehphase erfasst; ein Einstellabschnitt, der einen Sollwert für die Drehphase einstellt; ein zweiter Detektorabschnitt, der Berechnungssteuerzeiten synchron zum Zyklus der Änderung des Drehmoments erfasst, das auf die Nockenwelle einwirkt; und ein erster Stellabschnitt, der zum Zeitpunkt der Berechnung der Ventilsteuerzeit eine Stellgröße berechnet, die an den Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit ausgegeben werden soll, auf Grundlage der Abweichung der Drehphase von dem Sollwert, die von dem ersten Detektorabschnitt festgestellt wird.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerverfahren für einen Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit zur Verfügung gestellt, der eine Drehphase einer Nockenwelle in Bezug auf eine Kurbelwelle ändert, um die Ventilsteuerzeit eines Ventils einer Brennkraftmaschine zu ändern, wobei folgende Schritte vorgesehen sind: Erfassung der Drehphase; Einstellung eines Sollwertes für die Drehphase; Erfassung von Berechnungssteuerzeiten synchron zum Zyklus der Änderung des Drehmoments, das auf die Nockenwelle einwirkt; Berechnung einer Stellgröße für den Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit bei jedem der Berechnungssteuerzeiten, auf Grundlage einer Abweichung des erfassten Wertes der Drehphase von dem Sollwert; und Ausgabe der Stellgröße an den Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus denen weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung hervorgehen. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, bei welcher die vorliegende Erfindung eingesetzt wird;

2 eine schematische Darstellung einer Hydraulikschaltung eines Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit, der für die Brennkraftmaschine vorgesehen ist;

3 ein Zeitablaufdiagramm, das die Korrelation zwischen einem Nockensignal, einem Nockendrehmoment und der Ventilsteuerzeit in der Brennkraftmaschine zeigt;

4 ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform der Steuerung des Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit;

5 ein Flussdiagramm, das die Steuerbetriebsartumschaltung bei einer zweiten Ausführungsform der Steuerung des Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit zeigt;

6 ein Flussdiagramm, das die Steuerung der zeitlichen Synchronisierung bei der zweiten Ausführungsform zeigt;

7 ein Flussdiagramm, das eine Steuerung synchron zu einer Drehmomentänderung bei der zweiten Ausführungsform zeigt; und

8 ein Zeitablaufdiagramm, das die Korrelation zwischen einem Zyklus der Änderung des Nockendrehmoments und einem konstanten Zeitraum zeigt.

1 ist eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine für Fahrzeuge.

In 1 ist in einem Ansaugrohr 102 einer Brennkraftmaschine 101 eine elektronisch gesteuerte Drossel 104 vorgesehen. Luft wird in einen Brennraum 106 über die elektronisch gesteuerte Drossel 104 und ein Einlassventil 105 angesaugt.

Die elektronisch gesteuerte Drossel 104 weist einen Drosselmotor 103a und eine Drosselklappe 103b auf.

Ein Kraftstoffeinspritzventil 131 ist an einem Einlassport 130 stromaufwärts des Einlassventils 105 vorgesehen. Das Kraftstoffeinspritzventil 131 spritzt Kraftstoff zum Einlassventil 105 hin aus, wenn es zum Öffnen veranlasst wird, auf Grundlage eines Einspritzimpulssignals von einer Brennkraftmaschinensteuereinheit 114.

Der Kraftstoff im Brennraum 106 wird so gezündet, dass er verbrannt wird, durch eine Funkenzündung durch eine Zündkerze (nicht in der Figur gezeigt).

Das Abgas in dem Brennraum 106 wird durch ein Auslassventil 107 abgegeben, und durch einen vorderen Katalysator 108 und einen hinteren Katalysator 109 gereinigt, und dann in die Atmosphäre abgegeben.

Das Einlassventil 105 und das Auslassventil 107 werden so angetrieben, dass sie öffnen oder schließen, durch Nocken, die an einer Einlassnockenwelle 134 und einer Auslassnockenwelle 110 vorgesehen sind.

Hierbei ist an der Einlassnockenwelle 134 ein Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit vorgesehen, der die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 relativ zu einer Kurbelwelle 120 ändert, um durchgehend eine Zentrumsphase eines Betätigungswinkels des Einlassventils 105 zu ändern.

Die Brennkraftmaschinensteuereinheit 114, die einen Mikrocomputer aufweist, berechnet Detektorsignale von verschiedenen Sensoren entsprechend vorher gespeicherten Programmen, um Steuersignale für die elektronisch gesteuerte Drossel 104, den Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit, das Kraftstoffeinspritzventil 131 und dergleichen auszugeben.

Als derartige Sensoren sind an einem Gaspedalöffnungssensor 116 zur Erfassung der Betätigung eines Gaspedals ein Luftflussmessgerät 115 zur Erfassung einer Ansaugluftmenge Q der Brennkraftmaschine 101, ein Kurbelwinkelsensor 107 zur Erfassung des Drehwinkels der Kurbelwelle 120, ein Drosselsensor 118 zur Erfassung des Ausmaßes TVO der Öffnung der Drosselklappe b, ein Wassertemperatursensor 119 zur Erfassung der Temperatur des Kühlwassers zum Kühlen der Brennkraftmaschine 101, ein Nockensensor 132 zur Erfassung des Drehwinkels der Einlassnockenwelle 134 und dergleichen vorgesehen.

Hierbei berechnet der Kurbelwinkelsensor 117 ein Bezugskurbelwinkelsignal REF bei jeder Bezugskurbelwinkelposition, und gibt auch ein Einheitswinkelsignal POS bei jeder Kurbelwinkeleinheit während der Drehung der Kurbelwelle 120 aus, und darüber hinaus gibt ein Nockensensor 132 ein Nockensignal CAM bei jedem Bezugs-Nockenwinkel während der Drehung der Nockenwelle 110 aus.

Hierbei ist die Brennkraftmaschine 101 ein Vierzylinderreihenmotor, und ist das Bezugskurbelwinkelsignal REF so eingestellt, dass es jedesmal ausgegeben wird, wenn die Kurbelwelle 120 um 180° gedreht wird, und ist das Nockensignal CAM so eingestellt, dass es jedesmal ausgegeben wird, wenn die Einlassnockenwelle 134 um 90° gedreht wurde.

Hierbei wird die Einlassnockenwelle 134 um eine halbe Drehung pro einer Drehung der Kurbelwelle 120 gedreht, so dass 90° bei der Einlassnockenwelle 134 180° der Kurbelwelle 120 entsprechen.

Der Arbeitshub jedes Zylinders in der Brennkraftmaschine 101 ändert sich, in der Reihenfolge des Ansaugens, Verdichtens, Expandierens und Ausstoßens bei jeweils 180° des Kurbelwinkels. Bei der Vierzylinder-Brennkraftmaschine 101 ist der Arbeitshub der Zylinder so eingestellt, dass ihre Phasen gegeneinander um 180° des Kurbelwinkels verschoben sind, so dass sich der Zylinder im Einlasshub gegenüber dem nächsten bei jeweils 180° Kurbelwinkel ändert.

Daher wird die Reaktionskraft, die von Einlassventil 105 auf die Einlassnockenwelle 134 übertragen wird, wiederholt vergrößert oder verringert, mit 180° des Kurbelwinkels als einem Zyklus.

Durch Messung des Winkels von der Ausgangssteuerzeit des Bezugskurbelwinkelsignals REF bis zur Ausgabe des Nockensignals CAM kann ein Voreilungswinkelbetrag der Ventilsteuerzeit durch den Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit bei jeweils 180° des Kurbelwinkels erfasst werden.

Als nächstes wird auf Grundlage von 2 die Konstruktion des Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit beschrieben.

Bei dem Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit ist ein Flügelrad 210, das mit einer Einlassnockenwelle 134 verbunden ist, in einem Gehäuse 200 angeordnet, in welchem eine Nockenriemenscheibe angeordnet ist, so dass zwei Kammern so ausgebildet sind, dass das Flügelrad 201 dazwischen angeordnet ist.

Bei den beiden Kammern, die voneinander durch das Flügelrad 201 getrennt sind, ist eine der Kammern eine Voreilungskammer 202 zum Vorstellen der Drehphase der Einlassnockenwelle 134, und ist die andere Kammer eine Nacheilungskammer 203 zum Nachstellen der Drehphase der Einlassnockenwelle 134.

Dann führt entsprechend der Korrelation zwischen der Ölmenge in der Voreilungskammer 202 und jener in der Nacheilungskammer 203 das Flügelrad 201 eine Relativdrehung im Gehäuse 200 durch, so dass die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 relativ zur Kurbelwelle 120 geändert wird, so dass die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 105 geändert wird.

Wenn nämlich das Öl in der Nacheilungskammer 203 in die Voreilungskammer 202 transportiert wird, nimmt der Druck in der Voreilungskammer 202 zu, und führt das Flügelrad 201 eine Relativdrehung in Richtung zur Erhöhung der Volumenkapazität der Voreilungskammer 202 durch, so dass die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 105 vorgestellt wird.

Im Gegensatz hierzu wird, wenn das Öl in der Voreilungskammer 202 in die Nacheilungskammer 203 transportiert wird, der Druck in der Nacheilungskammer 203 erhöht, und führt das Flügelrad 201 eine Relativdrehung in Richtung zur Erhöhung der Volumenkapazität der Nacheilungskammer 203 durch, so dass die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 105 verzögert wird.

Der Transport von Öl zwischen der Voreilungskammer 202 und der Nacheilungskammer 203 wird unter Nutzung des Nockendrehmoments durchgeführt, welches die Reaktionskraft darstellt, die vom Einlassventil 105 auf die Einlassnockenwelle 134 übertragen wird, und die Öltransportrichtung und die Öltransportmenge werden durch ein Elektromagnetventil 210 gesteuert.

Die Voreilungskammer 202 steht in Verbindung mit dem Elektromagnetventil 210 über einen Voreilungsölkanal 204, wogegen die Nacheilungskammer 203 in Verbindung mit dem Elektromagnetventil 210 über einen Nacheilungsölkanal 205 steht.

Die Voreilungskammer 202 und die Nacheilungskammer 203 stehen miteinander in Verbindung etwa in der Mitte ihres Verlaufs, durch einen Verbindungsölkanal 206, und es ist ein Bypass-Ölkanal 207 von einem Abschnitt etwa in der Mitte des Verbindungsölkanals 206 abgezweigt, zur Verbindung mit dem Elektromagnetventil 210.

An jener Seite des Verbindungsölkanals 206, die näher an dem Voreilungsölkanal 204 liegt als der Verbindungsabschnitt des Bypassöl-Kanals 207, ist ein Rückschlagventil 208 vorgesehen, welches den Fluss von Öl zum Voreilungsölkanal 204 ermöglicht.

Weiterhin ist an der Seite des Verbindungsölkanals 206, die näher an dem Nacheilungsölkanal 205 liegt als der Verbindungsabschnitt des Bypass-Ölkanals 207, ein Rückschlagventil 209 vorgesehen, welches den Fluss von Öl zum Nacheilungsölkanal 205 ermöglicht.

An das Elektromagnetventil 210 sind entlang von dessen Axialrichtung der Voreilungsölkanal 204, der Bypass-Ölkanal 207, und der Nacheilungsölkanal 205 in dieser Reihenfolge angeschlossen.

Das Elektromagnetventil 210 wird durch eine Schraubenfeder 210a zur linken Richtung in 2 gezwungen, und wenn elektrische Energie einem Elektromagneten 211 zugeführt wird, wird eine Stange 211a in Richtung nach rechts in 2 verschoben, um das Elektromagnetventil 210 in Richtung nach rechts in 2 gegen die Beaufschlagungskraft der Schraubenfeder 210a zu bewegen.

In einem Zustand, in welchem die elektrische Stromversorgung zum Elektromagneten 211 unterbrochen ist, ist das Elektromagnetventil 210 in einer Ausgangsposition durch die Beaufschlagungskraft der Schraubenfeder 210a angeordnet, und in diesem Zustand wird der Nacheilungsölkanal 205 durch das Elektromagnetventil 210 geschlossen, wogegen der Bypass-Ölkanal 207 und der Voreilungsölkanal 204 geöffnet sind.

Bei der voranstehend geschilderten Ausgangsposition wird das Herausfließen von Öl aus der Nacheilungskammer 203 durch das Elektromagnetventil 210 und das Rückschlagventil 209 abgesperrt, wogegen das Öl in der Voreilungskammer 202 in die Nacheilungskammer 203 transportiert werden kann, durch einen Durchgang in Reihenfolge des Voreilungsölkanals 204, des Elektromagnetventils 210, des Bypass-Ölkanals 207, des Rückschlagventils 209, und des Nacheilungsölkanals 205.

Hierbei wirkt auf die Einlassnockenwelle 134 ein Drehmoment (ein positives Nockendrehmoment) in einer Richtung ein, um deren Drehung zu verhindern, wenn das Einlassventil 105 geöffnet wird, und wirkt hierauf ein Drehmoment (negatives Nockendrehmoment) in einer Richtung ein, um deren Drehung zu fördern, wenn das Einlassventil 104 geschlossen ist.

Da das Flügelrad 201 mit der Einlassnockenwelle 134 verbunden ist, werden der Zustand, in welchem die Nacheilungskammer 203 über das Flügelrad 201 mit Druck beaufschlagt wird, und ein Zustand, in welchem die Voreilungskammer 202 über das Flügelrad 201 mit Druck beaufschlagt wird, abwechselnd wiederholt.

Wenn dann die Voreilungskammer 202 unter Druck gesetzt ist, während die Nacheilungskammer 203 eine Druckentlastung gegenüber der Ausgangsposition erfährt, wird das Öl von der Innenseite der Voreilungskammer 202 in die Nacheilungskammer 203 transportiert, so dass die Ölmenge in der Voreilungskammer 202 zunimmt, wogegen die Ölmenge in der Nacheilungskammer 203 verringert wird, so dass die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 verzögert wird.

Andererseits kann in einem Zustand, in welchem elektrische Energie dem Elektromagneten 211 zugeführt wird, und das Elektromagnetventil 210 in Richtung nach rechts in 2 verstellt wird, so dass der Voreilungsölkanal 204 durch das Elektromagnetventil 210 geschlossen wird, während der Bypass-Ölkanal 207 und der Nacheilungsölkanal 205 geöffnet werden, das Öl in der Nacheilungskammer 203 in die Voreilungskammer 202 durch einen Durchgang transportiert werden, in der Reihenfolge des Nacheilungsölkanals 205, des Elektromagnetventils 210, des Bypass-Ölkanals 207, des Rückschlagventils 208, und des Voreilungsölkanals 204.

Wenn dann die Nacheilungskammer 203 unter Druck gesetzt wird, während die Voreilungskammer 202 im voranstehenden Zustand druckentlastet wird, wird das Öl von innerhalb der Nacheilungskammer 203 in die Voreilungskammer 202 transportiert, so dass die Ölmenge in der Nacheilungskammer 203 abnimmt, wogegen die Ölmenge in der Voreilungskammer 202 zunimmt, so dass die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 vorgestellt wird.

Weiterhin sind, wie in 2 gezeigt, in einem Zustand, in welchem das Elektromagnetventil 209 auf eine Neutralposition gesteuert ist, infolge der Tatsache, dass der Nacheilungsölkanal 205 und auch der Voreilungsölkanal 204 durch das Elektromagnetventil 210 geschlossen sind, der Öltransport von innerhalb der Voreilungskammer 202 in die Nacheilungskammer 203 sowie der Öltransport von innerhalb der Nacheilungskammer 203 in die Voreilungskammer 202 beide gesperrt, so dass die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 auf dem zu diesem Zeitpunkt bestehenden Zustand gehalten wird.

Wenn das Elektromagnetventil 210 in Richtung nach links von der in 2 gezeigten neutralen Position verschoben wird, wird nämlich die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 nacheilend eingestellt, wogegen dann, wenn das Elektromagnetventil 210 in Richtung nach rechts von der in 2 gezeigten Neutralposition verstellt wird, die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 voreilend eingestellt wird.

Die Brennkraftmaschinensteuereinheit 114 steuert ein Tastverhältnis eines Tastverhältnissignals, das eine Stellgröße darstellt, zum Steuern der elektrischen Stromversorgung zum Elektromagneten 211, in Abhängigkeit von der Abweichung zwischen einem Erfassungswert der Drehphase und deren Sollwert.

Hierbei wird die voranstehend geschilderte Regelung beispielsweise durch eine Proportional-Integral-Differentialeinwirkung durchgeführt, auf Grundlage der voranstehend geschilderten Abweichung.

Allerdings ist die Regelung nicht darauf beschränkt, dass sie eine Proportional-Integral-Differentialregelung darstellt. So kann beispielsweise die Regelung nur durch eine Proportional- und Integralregelung durchgeführt werden, und ist es ebenfalls möglich, eine Gleitbewegungssteuerung bei der Regelung einzusetzen.

Wie voranstehend geschildert, dient der Mechanismus 113 zur variablen Ventilsteuerzeit zur Änderung der Drehphase der Einlassnockenwelle 134 durch den Öltransport zwischen der Nacheilungskammer 203 und der Voreilungskammer 202.

Daher kann im Idealfall die Drehphase nur durch den Öltransport in dem geschlossenen Durchgang geändert werden, ohne dass es erforderlich ist, Öl einzusetzen, das in den Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit von einer Hydraulikquelle 220 hineinfließt. Da jedoch Öllecks während des Betriebs des Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit auftreten, wird zum Ausgleich eines Ölverlustanteils infolge dieses Lecks das Öl von der Hydraulikquelle 211 bei dem Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit nachgefüllt, über einen Nachfüllkanal 222, der mit einem Rückschlagventil 221 versehen ist.

Bei dem Mechanismus 113 mit variabler Ventileinstellung wird infolge der Tatsache, dass das Öl zwischen der Nacheilungskammer 203 und der Voreilungskammer 202 unter Verwendung des Nockendrehmoments transportiert wird, der Transport von Öl nicht durchgeführt, bis das Nockendrehmoment entsprechend jener Richtung einwirkt, in welche das Öl transportiert werden soll, so dass die Drehphase der Einlassnockenwelle 134 nicht geändert wird (vgl. 3).

Dann wird, wenn das Tastverhältnis wiederholt auf Grundlage der Steuerabweichung in dem Zustand berechnet wird, in welchem kein Öltransport durchgeführt wird, die Stellgröße durch einen Integralwert erhöht, und erfolgt dann, wenn die Richtung des Nockendrehmoments der Öltransportrichtung entspricht, ein übermäßiger Öltransport, was zu einem Überschwingen der Drehphase führt.

Es wird eine erste Ausführungsform einer Drehphasensteuerung beschrieben, welche ein derartiges Überschwingen der Drehphase verhindern kann, auf Grundlage des Flussdiagramms von 4.

Das Flussdiagramm von 4 zeigt eine Routine zur Berechnung der Ausgabe des voranstehend geschilderten Tastverhältnisses, die jedesmal dann durchgeführt wird, wenn das Nockensignal CAM von dem Nockensensor 132 ausgegeben wird.

Das Nockensignal CAM wird jedesmal dann ausgegeben, wenn sich die Kurbelwelle 120 um 180° gedreht hat. Weiterhin entsprechen 180° der Kurbelwelle 120 einem Zyklus der Nockendrehmomentänderung bei der Vierzlyinder-Brennkraftmaschine 101, und enthalten sowohl eine Zone der Erhöhung des Anhebebetrages des Einlassventils 105, um es zu öffnen, als auch eine Zone der Verringerung des Anhebebetrages des Einlassventils 105, um es zu schließen (vgl. 3).

In der Zone der Erhöhung des Anhebebetrages des Einlassventils 105 wird das positive Nockendrehmoment in jener Richtung erzeugt, in welcher die Drehung der Einlassnockenwelle 134 verhindert wird, wogegen in der Zone der Verringerung des Ausmaßes der Anhebung des Einlassventils das negative Nockendrehmoment in der Richtung erzeugt wird, in welcher die Drehung der Einlassnockenwelle 134 gefördert wird.

Bei dem Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit wird die Drehphase vorgestellt, unter Verwendung des negativen Nockendrehmoments, wogegen die Drehphase unter Verwendung des positiven Nockendrehmoments nacheilend eingestellt wird.

Daher wird, wenn das Tastverhältnis zu jedem Zeitpunkt berechnet wird, wenn das Nockensignal CAM ausgegeben wird, und das Tastsignal dieses berechneten Tastverhältnisses an den Elektromagneten 211 ausgegeben wird, nachdem Öl in einer Menge entsprechend dem neu vorgegebenen Tastverhältnis transportiert wurde, das Tastverhältnis dann aktualisiert. Daher wird ermöglicht, zu verhindern, dass ein Tastverhältnis auf einen zu hohen Wert bei der Regelung eingestellt wird, welche die Integralwirkung enthält.

Wenn das Tastverhältnis in einem Zyklus aktualisiert wird, der kürzer ist als jener Zyklus, in welchem das Nockensignal CAM ausgegeben wird, besteht die Möglichkeit, dass das Tastverhältnis durch die Integralwirkung zu stark geändert wird, da die Aktualisierung des Tastverhältnisses in einem Nockendrehmomenterzeugungszustand durchgeführt wird, welcher nicht der Richtung entspricht, in welcher die Drehphase geändert werden soll.

Wenn allerdings, wie voranstehend geschildert, das Tastverhältnis synchron zum Zyklus der Änderung des Nockendrehmoments berechnet wird, kann dies verlässlich selbst in einem Zustand mit niedriger Drehzahl erfolgen, wobei das Tastverhältnis aktualisiert wird, nachdem das Öl transportiert wurde, in Abhängigkeit von dem Aktualisierungsergebnis des Tastverhältnisses.

Daher wird ermöglicht, zu verhindern, dass das Tastverhältnis zu stark durch die Integralwirkung geändert wird, so dass die Drehphase stabil gesteuert werden kann, wobei ein Überschwingen oder ein Nachlauf verhindert werden.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dem Flussdiagramm von 4 gezeigte Routine bei jedem Bezugskurbelwinkelsignal REF durchgeführt werden kann, das in demselben Zyklus ausgegeben wird, anstelle des Nockensignals CAM von dem Nockensensor 132.

Nachstehend wird im Einzelnen die Art und Weise der Steuerung beschrieben, die im Flussdiagramm von 4 dargestellt ist.

Wenn das Nockensignal CAM von dem Nockensensor 132 ausgegeben wird, wird zuerst im Schritt S1 das Ausmaß des Voreilungswinkels der Ventilsteuerzeit erfasst, das durch den Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit geändert wird.

Bei der Erfassung des Ausmaßes des Voreilungswinkels wird der Drehwinkel während einer Zeit von der Ausgabe des Bezugskurbelwinkelsignals REF von der Kurbelwelle 120 bis zur Ausgabe des Nockensignals CAM vom Nockensensor 132 gemessen, und wird das Ausmaß des Voreilungswinkels jedesmal dann aktualisiert, wenn das Nockensignal CAM von dem Nockensensor 132 ausgegeben wird.

Im nächsten Schritt S2 wird der Sollwert des Voreilungswinkelbetrages auf Grundlage der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 101 zu diesem Zeitpunkt bestimmt. Die Betriebsbedingungen umfassen die Brennkraftmaschinenbelastung, die Brennkraftmaschinendrehzahl und dergleichen.

Im Schritt S3 wird die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Voreilungswinkelbetrag, der im Schritt S1 erfasst wurde, und dem Sollvoreilungswinkelbetrag, der im Schritt S2 eingestellt wurde, berechnet.

Im Schritt S4 wird ein Korrekturbetrag durch die Proportional-Integral-Differentialeinwirkung auf Grundlage der berechneten Abweichung berechnet.

Im Schritt S5 wird der Korrekturbetrag einem Basistastverhältnis hinzuaddiert, entsprechend jenem Zustand, in welchem der Nacheilungsölkanal 205 und der Voreilungsölkanal 204 beide durch das Elektromagnetventil 210 geschlossen sind, um hierdurch ein endgültiges Tastverhältnis zu bestimmen. Das Basistastverhältnis beträgt beispielsweise 50%.

Im Schritt S6 wird das Tastverhältnissignal des Tastverhältnisses, das im Schritt S5 bestimmt wurde, an das Elektromagnetventil 211 ausgegeben.

Dann wird die Berechnung des Tastverhältnisses in jedem Zyklus der Nockendrehmomentänderung im Bereich einer niedrigen Drehzahl ausgeführt, wogegen es zu jedem konstanten Zeitpunkt im Bereich hoher Drehzahlen ausgeführt wird. Eine zweite Ausführungsform der Drehphasensteuerung wird entsprechend den Flussdiagrammen der 5 bis 7 beschrieben.

Die voranstehend geschilderte konstante Zeit beträgt bei der vorliegenden Ausführungsform 10 ms.

Die Routine in dem Flussdiagramm von 5 wird bei jeweils 10 ms ausgeführt.

Zuerst wird im Schritt S21 ein Erfassungsergebnis der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne eingelesen.

Die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne wird auf Grundlage des Bezugskurbelwinkelsignals REF oder des Winkeleinheitssignals POS erfasst, das vom Kurbelwinkelsensor 117 ausgegeben wird. Speziell wird die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne durch Messung eines Erzeugungszyklus des Bezugskurbelwinkelsignals REF oder der Erzeugungsanzahlen der Winkeleinheitssignale POS während eines konstanten Zeitraums erfasst.

Im Schritt S22 wird beurteilt, ob der Wert einer Flag F gleich 1 ist, welche anzeigt, ob eine Steuerung bezüglich der zeitlichen Synchronisierung durchgeführt wird oder nicht.

Die Flag F weist einen Anfangswert von 0 auf, und im Zustand von F = 0 wird eine Steuerung synchron mit der Nockendrehmomentänderung durchgeführt. Wenn eine Bedingung zur Durchführung der Steuerung mit zeitlicher Synchronisierung erfüllt ist, wird die Flag F auf 1 eingestellt, wie voranstehend beschrieben.

Bei einem Wert der Flag F = 0 geht die Routine zum Schritt S23 über, in welchem beurteilt wird, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne einen ersten Schwellenwert Ne1 überschreitet oder nicht.

Weiterhin wird bei einem Wert der Flag F = 0 und dann, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne kleiner oder gleich dem ersten Schwellenwert Ne1 ist, die vorliegende Routine beendet, während die Flag F auf dem Wert 0 gehalten wird, um die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses in jedem Zyklus der Nockendrehmomentänderung durchzuführen.

Andererseits geht, wenn im Schritt S23 beurteilt wird, dass die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne den ersten Schwellenwert Ne1 überschreitet, die Routine zum Schritt S24 über.

Im Schritt S24 wird die Flag F auf 1 eingestellt, um die Berechnung umzuschalten, und das Tastverhältnis in jedem Zyklus der Nockendrehmomentänderung als jene zu jedem konstanten Zeitpunkt auszugeben.

Weiterhin geht in jenem Fall, bei welchem im Schritt S22 festgestellt wird, dass die Flag F auf 1 eingestellt ist, also in jenem Fall, in welchem die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses zu jedem konstanten Zeitpunkt durchgeführt werden, die Routine zum Schritt S25 über, in welchem beurteilt wird, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert Ne2 (Ne2 < Ne1), oder nicht.

Wenn dann die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne niedriger ist als der zweite Schwellenwert Ne2, geht die Routine zum Schritt S26 über, in welchem die Flag F auf 0 zurückgesetzt wird, und die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses zu jeder konstanten Zeit auf jene bei jeweils einem Zyklus der Nockendrehmomentänderung umgeschaltet werden.

Andererseits wird, wenn die Flag F den Wert 1 beibehält, und auch die Brennkraftmaschinendrehzahl Ne größer oder gleich dem zweiten Schwellenwert Ne2 ist, die vorliegende Routine beendet, während die Flag auf dem Wert 1 gehalten wird.

Wie voranstehend geschildert, werden die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses in jedem Zyklus der Nockendrehmomentänderung im Bereich niedriger Drehzahlen durchgeführt, wogegen sie zu jedem konstanten Zeitpunkt im Bereich hoher Drehzahlen durchgeführt werden. Hierbei werden Hystereseeigenschaften bereitgestellt, um einen Nachlauf bei der Schaltung von Steuerbetriebsarten in der Nähe einer Grenze der Drehzahlbereiche zu vermeiden.

Der erste Schwellenwert Ne1 und der zweite Schwellenwert Ne2 werden, wie voranstehend geschildert, so eingestellt, dass Ne2 < Ne1 ist. Der zweite Schwellenwert Ne2 wird auf größer oder gleich der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne eingestellt, bei welcher ein Zeitzyklus, in welchem die Berechnung und Ausgabe des Tastverhältnisses durchgeführt werden, in jedem konstanten Zeitraum, einem Zyklus der Nockendrehmomentänderung entspricht. Der erste Schwellenwert Ne1 wird auf einen Minimalwert eingestellt, der ausreichend und erforderlich ist, um einen Nachlauf zu unterdrücken, im Vergleich zum zweiten Schwellenwert Ne2.

Dies führt dazu, dass dann, wenn die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses zu jedem konstanten Zeitpunkt durchgeführt werden, ein Berechnungszyklus nicht kleiner ist als ein Zyklus der Nockendrehmomentänderung.

Wenn ein Zyklus der Nockendrehmomentänderung dazu veranlasst wird, innerhalb der konstanten Zeit zu liegen, die einen Steuerzyklus darstellt, sind sowohl eine Zone der Reaktion auf einen Befehl zur Voreilung der Ventilsteuerzeit (Erzeugungszustand eines negativen Nockendrehmoments) als auch eine Zone der Reaktion auf einen Befehl zum nacheilenden Einstellen der Ventilsteuerzeit (Erzeugungszustand eines positiven Nockendrehmoments) notwendigerweise in dem Berechnungszyklus enthalten (vgl. 8).

Daher wird ermöglicht, dass die nächste Berechnungszeit vorhanden ist, nachdem die Drehphase entsprechend dem aktualisierten Tastverhältnis geändert wurde, um hierdurch zu vermeiden, dass das Tastverhältnis zu stark geändert wird.

Tastverhältnis zu stark geändert werden kann.

Mittels Durchführung der Berechnung und der Ausgabe des Tastverhältnisses synchron zum Zyklus der Änderung des Nockendrehmoments können hierbei sowohl die Zone der Reaktion auf den Befehl zur Voreilung der Ventilsteuerzeit (Erzeugungszustand eines negativen Nockendrehmoments) als auch die Zone der Reaktion auf den Befehl für die Nacheilung der Ventilsteuerzeit (Erzeugungszustand eines positiven Nockendrehmoments) in dem Berechnungszyklus enthalten sein. Wenn jedoch die Brennkraftmaschinendrehzahl zunimmt, wird der Berechnungszyklus zu stark verkürzt, so dass die Berechnungsbelastung erhöht werden kann, und auch die Reaktionszeit auf eine Ventilsteuerzeitänderung nicht ausreichend sichergestellt werden kann, so dass das Tastverhältnis sich zu stark ändern kann.

Daher werden in dem Bereich hoher Drehzahlen, in welchem ein Zyklus der Nockendrehmomentänderung kürzer ist als ein vorher eingestellter Zeitraum, die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses in dem voranstehend geschilderten Zeitraum durchgeführt, wogegen in dem Bereich niedriger Drehzahlen, in welchem ein Zyklus der Nockendrehmomentänderung länger ist als der vorher eingestellte Zeitraum, die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses synchron mit dem Zyklus der Änderung des Nockendrehmoments durchgeführt werden, um zu verhindern, dass das Tastverhältnis wiederholt in einem Zustand aktualisiert wird, in welchem sich die Drehphase nicht ändert.

Als nächstes werden Einzelheiten in Bezug auf die Steuerung der zeitlichen Synchronisierung und in Bezug auf die Steuerung der Synchronisierung mit der Nockendrehmomentänderung beschrieben.

Das Flussdiagramm on 6 zeigt die Steuerung der zeitlichen Synchronisierung, die jeweils alle 10 ms durchgeführt wird.

Zuerst wird im Schritt S31 beurteilt, ob die Flag F auf 1 eingestellt ist oder nicht.

Hierbei wird in jenem Fall, in welchem die Flag F auf 0 eingestellt ist, da die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses in jedem Zyklus der Nockendrehmomentänderung durchgeführt werden sollen, die vorliegende Routine beendet, ohne zu den nachfolgenden Schritten überzugehen.

Andererseits geht in jenem Fall, in welchem die Flag F auf 1 eingestellt ist, die Routine zum Schritt S32 und den nachfolgenden Schritten über, um die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses durchzuführen.

Im Schritt S32 wird der Erfassungswert des Voreilungswinkelbetrages der Ventilsteuerzeit durch den Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit eingelesen.

Der Voreilungswinkelbetrag wird dadurch erfasst, dass der Drehwinkel von dem Zeitpunkt, an welchem das Bezugskurbelwinkelsignal REF von der Kurbelwelle 120 ausgegeben wird, bis zu dem Zeitpunkt, an welchem das Nockensignal CAM ausgegeben wird, gemessen wird, und wird jedesmal dann aktualisiert, wenn das Nockensignal CAM ausgegeben wird.

Im nächsten Schritt S33 wird der Sollwert des Voreilungswinkelbetrages bestimmt, auf Grundlage des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine 101 zu diesem Zeitpunkt. Die Betriebsbedingungen umfassen die Brennkraftmaschinenbelastung, die Brennkraftmaschinendrehzahl und dergleichen.

Im Schritt S34 wird die Abweichung zwischen dem tatsächlichen Voreilungswinkelbetrag, der im Schritt S12 erfasst wird, und dem Sollvoreilungswinkelbetrag, der im Schritt S13 eingestellt wird, berechnet.

Im Schritt S35 wird ein Korrekturbetrag berechnet, mittels Proportional-Integral-Differentialregelung auf Grundlage der berechneten Abweichung.

Im Schritt S36 wird ein endgültiges Tastverhältnis bestimmt, durch Addieren des Korrekturbetrages zum Basistastverhältnis, welches jenem Zustand entspricht, in welchem der Nacheilungsölkanal 205 und der Voreilungsölkanal 204 beide durch das Elektromagnetventil 210 geschlossen sind. Das Basistastverhältnis beträgt beispielsweise 50%.

Im Schritt S37 wird das Tastverhältnissignal des Tastverhältnisses, das im Schritt S36 bestimmt wurde, an den Elektromagneten 211 ausgegeben.

In jenem Fall, in welchem die Flag F auf 1 eingestellt ist, werden daher die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses jeweils nach 10 ms durchgeführt. Allerdings ist der Berechnungszyklus nicht auf 10 ms beschränkt.

Das Flussdiagramm von 7 zeigt die Steuerung synchronisiert mit der Nockendrehmomentänderung, die zu jedem Zeitpunkt durchgeführt wird, wenn das Nockensignal CAM von dem Nockensensor 132 ausgegeben wird.

Das Nockensignal CAM wird zu jedem Zeitpunkt ausgegeben, wenn sich die Kurbelwelle 120 um 180° gedreht hat. Weiterhin entsprechen 180° der Kurbelwelle 120 einem Zyklus der Nockendrehmomentänderung der Vierzylinder-Brennkraftmaschine 101, und umfassen 180° der Kurbelwelle 120 sowohl die Zone der Erhöhung des Anhebebetrages des Einlassventils 105, um es zu öffnen, als auch die Zone der Verringerung des Anhebebetrages des Einlassventils 105, um es zu schließen (vgl. 8).

In der Zone der Erhöhung des Anhebebetrages des Einlassventils 105 wird das positive Nockendrehmoment in Richtung zur Verhinderung der Drehung der Einlassnockenwelle 134 erzeugt, wogegen in der Zone der Verringerung des Anhebebetrages des Einlassventils 105 das negative Nockendrehmoment in Richtung zum Fördern der Drehung der Einlassnockenwelle 134 erzeugt wird.

Bei dem Mechanismus 113 mit variabler Ventilsteuerzeit wird die Drehphase vorgestellt, unter Verwendung des negativen Nockendrehmoments, wogegen sie verzögert wird, unter Verwendung des positiven Nockendrehmoments.

Daher wird, wenn das Tastverhältnis jedesmal dann berechnet wird, wenn das Nockensignal CAM ausgegeben wird, und das Tastverhältnissignal für das berechnete Tastverhältnis zum Elektromagneten 211 ausgegeben wird, nachdem Öl mit geeigneter Menge entsprechend dem neu vorgegebenen Tastverhältnis transportiert wurde, das Tastverhältnis dann aktualisiert. Daher wird ermöglicht, zu verhindern, dass das Tastverhältnis auf einen zu hohen Wert bei der Regelung einschließlich der Integralwirkung eingestellt wird.

Wenn das Tastverhältnis in einem Zyklus aktualisiert wird, der kürzer ist als jener Zyklus, in welchem das Nockensignal CAM ausgegeben wird, besteht die Möglichkeit, dass das Tastverhältnis zu stark durch die Integralwirkung geändert wird, da die Aktualisierung des Tastverhältnisses in dem Nockendrehmomenterzeugungszustand durchgeführt wird, welcher nicht der Richtung entspricht, in welche die Drehphase geändert werden soll.

Jedoch kann, wie voranstehend geschildert, wenn das Tastverhältnis synchron mit dem Zyklus der Änderung des Nockendrehmoments berechnet wird, verlässlich erzielt werden, dass selbst im Zustand niedriger Drehzahlen das Tastverhältnis aktualisiert wird, nachdem das Öl entsprechend dem Aktualisierungsergebnis des Tastverhältnisses transportiert wurde.

Daher wird ermöglicht, zu verhindern, dass das Tastverhältnis zu stark durch die Integralwirkung geändert wird, so dass die Drehphase stabil geregelt werden kann, unter Vermeidung eines Überschwingens oder Nachlaufes.

Hierbei kann die in dem Flussdiagramm von 7 dargestellte Routine bei jedem Bezugskurbelwinkelsignal REF durchgeführt werden, das in demselben Zyklus ausgegeben wird, anstelle des Nockensignals CAM von dem Nockensensor 132.

Wenn das Nockensignal CAM von dem Nockensensor 132 abgegeben wird, wird zuerst im Schritt S41 beurteilt, ob die Flag F auf 0 eingestellt ist oder nicht.

Hierbei wird in jenem Fall, in welchem die Flag F auf 1 eingestellt ist, da die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses in dem konstanten Zeitraum durchgeführt werden sollen, die vorliegende Routine abgebrochen, ohne Übergang auf die folgenden Schritte.

Andererseits geht in jenem Fall, in welchem die Flag F auf 0 eingestellt ist, die Routine zum Schritt S42 und den nachfolgenden Schritten über, um die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses durchzuführen.

Die Art und Weise der Verarbeitung in jedem der Schritte S42 bis S47 ist ebenso wie in jedem der Schritt S32 bis S37, so dass insoweit auf eine Beschreibung verzichtet wird.

Bei den jeweiligen, voranstehenden Ausführungsformen wird bei der Steuerung der Synchronisierung mit dem Zyklus der Änderung des Nockendrehmoments das Tastverhältnis so berechnet, dass es jedesmal ausgegeben wird, wenn das Nockensignal CAM ausgegeben wird. Allerdings kann sowohl jene Zone, in welcher das Nockendrehmoment sich ansteigend ändert, als auch jene Zone, in welcher sich das Nockendrehmoment abnehmend ändert, in der Berechnung und dem Ausgangszyklus des Tastverhältnisses enthalten sein, so dass die Berechnung und der Ausgabezyklus des Tastverhältnisses nicht auf den Ausgabezyklus des Nockensignals CAM beschränkt sind.

So können beispielsweise die Berechnung und die Ausgabe des Tastverhältnisses jedesmal dann durchgeführt werden, wenn das Nockensignal CAM mehrfach (zwei bis vier Mal) ausgegeben wird, anders ausgedrückt in jedem Zyklus von n (eine positive Zahl größer oder gleich 1) mal einem Zyklus der Nockendrehmomentänderung.

Weiterhin kann, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl zunimmt, der numerische Wert n auf einen größeren Wert geändert werden.

Da der Minimalwert des Zyklus zur Durchführung der Berechnung und der Ausgabe des Tastverhältnisses ein Zyklus der Nockendrehmomentänderung sein kann, müssen die Berechnung und der Ausgangszyklus nicht ein ganzzahliges Vielfaches eines Zyklus der Nockendrehmomentänderung sein, unter der Voraussetzung, dass die Berechnung und der Ausgangszyklus größer oder gleich dem minimalen Zyklus sind. Weiterhin muss die Phasenbeziehung zwischen der Steuerzeit der Berechnung und der Ausgabe und der Nockendrehmomentänderung nicht konstant sein.

Weiterhin ist der Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit nicht auf den voranstehend geschilderten Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit des Flügelradtyps beschränkt, und kann, wenn der Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit ein Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit ist, bei welchem sich die Drehphase nicht einfach ändern lässt, oder einfach durch den Einfluss einer Nockendrehmomentrichtung ändern lässt, ein ähnlicher Effekt durch eine Regelung ähnlich der voranstehend geschilderten Regelung erzielt werden.

Daher kann die vorliegende Erfindung bei einem Mechanismus mit variabler Ventilsteuerung eingesetzt werden, der eine elektromagnetische Bremse einsetzt, über den Hydrauliktyp hinaus.

Weiterhin wurde bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen der Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit erläutert, der die Ventilsteuerzeit des Einlassventils 105 ändert. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit eingesetzt werden, der die Ventilsteuerzeit des Auslassventils 107 ändert.

Weiterhin ist die Brennkraftmaschine 101 nicht auf eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine beschränkt, und kann die vorliegende Erfindung auch bei einer Sechszylinder-Brennkraftmaschine eingesetzt werden, bei welcher eine Überlappung des Einlasshubs zwischen den Zylindern stattfindet.

Der Gesamtinhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-096676, eingereicht am 31. März 2006, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-096798, eingereicht am 31. März 2006, deren Prioritäten beansprucht werden, wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.

Zwar wurden nur ausgewählte Ausführungsformen dazu ausgesucht, die vorliegende Erfindung zu erläutern, jedoch werden Fachleute aufgrund dieser Beschreibung erkennen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergibt, und von den beigefügten Patentansprüchen umfasst sein soll.

Weiterhin dient die voranstehende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur zu deren Erläuterung, und soll diese nicht einschränken.

Fig. 2:
220
HYDRAULIKQUELLE

Fig. 3:

180degCA: 180° CA

CAM SIGNAL CAM: NOCKENSIGNAL CAM

TIME: ZEIT

TIME: ZEIT

TIME: ZEIT

ONE CYCLE OF TORQUE VARIATION: EIN ZYKLUS DER DREHMOMENTÄNDERUNG

CAM TORQUE: NOCKENDREHMOMENT

ADVANCE: VOREILUNG

VALVE TIMING ADVANCE ANGLE AMOUNT: VENTILSTEUERZEITVOREILUNGSWINKELBETRAG

Fig. 4:

  • CAM: NOCKEN
  • S1: ERFASSUNG DES VOREILUNGSWINKELBETRAGES
  • S2: SOLLVOREILUNGSWINKELBETRAG EINSTELLEN
  • S3: ABWEICHUNG BERECHNEN
  • S4: KORREKTURBETRAG BERECHNEN
  • S5: TASTVERHÄLTNIS BERECHNEN
  • S6: TASTVERHÄLTNIS AUSGEBEN
  • END: ENDE

Fig. 5:

  • NO: NEIN
  • YES: JA
  • S21: EINLESEN DER BRENNKRAFTMASCHINENDREHZAHL
  • END: ENDE

Fig. 6:

  • NO: NEIN
  • YES: JA
  • CAM: NOCKEN
  • S32: VOREILUNGSWINKELBETRAG ERFASSEN
  • S33: SOLLVOREILUNGSWINKELBETRAG EINSTELLEN
  • S34: ABWEICHUNG BERECHNEN
  • S35: KORREKTKURBETRAG BERECHNEN
  • S36: TASTVERHÄLTNIS BERECHNEN
  • S37: TASTVERHÄLTNIS AUSGEBEN
  • END: ENDE

Fig. 7:

  • CAM: NOCKEN
  • NO: NEIN
  • YES: JA
  • S42: VOREILUNGSWINKELBETRAG ERFASSEN
  • S43: SOLLVOREILUNGSWINKELBETRAG EINSTELLEN
  • S44: ABWEICHUNG BERECHNEN
  • S45: KORREKTKURBETRAG BERECHNEN
  • S46: TASTVERHÄLTNIS BERECHNEN
  • S47: TASTVERHÄLTNIS AUSGEBEN
  • END: ENDE

Fig. 8:

IN HIGH ROTATION: BEI HOHER DREHZAHL

IN LOW ROTATION: BEI NIEDRIGER DREHZAHL

TIME: ZEIT

TIME: ZEIT

TIME: ZEIT

TIME: ZEIT

180degCA: 180° CA

CAM SIGNAL CAM: NOCKENSIGNAL CAM

ONE CYCLE OF TORQUE VARIATION: EIN ZYKLUS DER DREHMOMENTÄNDERUNG

CAM TORQUE: NOCKEN DREHMOMENT

ADVANCE: VOREILUNG

VALVE TIMING ADVANCE ANGLE AMOUNT: VENTILSTEUERZEITVOREILUNGSWINKELBETRAG


Anspruch[de]
Steuereinrichtung für einen Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit, der eine Drehphase einer Nockenwelle (134) relativ zu einer Kurbelwelle (120) ändert, um eine Ventilsteuerzeit eines Ventils (105) einer Brennkraftmaschine (101) zu ändern, wobei vorgesehen sind:

ein erster Detektorabschnitt (117, 132), der dazu ausgebildet ist, eine momentane Drehphase der Nockenwelle zu erfassen;

ein Einstellabschnitt (114), der dazu ausgebildet ist, einen Sollwert für die Drehphase einzustellen;

ein Stellabschnitt (114), der dazu ausgebildet ist, eine Stellgröße zu berechnen, zur Ausgabe an den Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit auf Grundlage einer Abweichung zwischen der momentanen Drehphase, die von dem ersten Detektorabschnitt (117, 132) erfasst wird, und dem Sollwert,

wobei die Einrichtung

dadurch gekennzeichnet ist, dass sie weiterhin aufweist:

einen zweiten Detektorabschnitt (114), der dazu ausgebildet ist, Berechnungssteuerzeiten synchron mit einem Zyklus der Änderung eines Drehmoments zu erfassen, das auf die Nockenwelle (134) einwirkt; und

einen Betätigungssteuerabschnitt (114), der dazu ausgebildet ist, den Stellabschnitt (114) bei jeder der berechneten Berechnungssteuerzeiten zu betätigen.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung weiterhin einen Beurteilungsabschnitt (114) aufweist, der dazu ausgebildet ist, zu beurteilen, ob ein hoher Drehzahlbereich, in welchem eine Brennkraftmaschinendrehzahl einen Schwellenwert überschreitet, oder ein niedriger Drehzahlbereich, in welchem die Brennkraftmaschinendrehzahl kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, vorhanden ist, wobei der Betätigungssteuerabschnitt (114) den Stellabschnitt (114) zu jeder der Berechnungssteuerzeiten in dem Bereich niedriger Drehzahlen betätigt, wogegen er den Stellabschnitt (114) zu jedem vorher festgelegten Zeitpunkt in dem Bereich hoher Drehzahlen betätigt. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beurteilungsabschritt (114) bestimmt, dass der Bereich niedriger Drehzahlen einen Drehzahlbereich enthält, in welchem ein Zyklus der Änderung des Drehmoments länger ist als die vorher eingestellte Zeit. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beurteilung der Drehzahl, welche der Beurteilungsabschnitt (114) durchführt, Hystereseeigenschaften umfasst. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Detektorabschnitt (114) die Berechnungssteuerzeiten in einem Zyklus erfasst, der das n-Fache eines Zyklus der Änderung des Drehmoments ist, das auf die Nockenwelle (134) einwirkt, wobei n eine positive ganze Zahl größer oder gleich 1 ist. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Detektorabschnitt (114) die positive ganze Zahl n auf einen höheren numerischen Wert in Reaktion auf eine Erhöhung einer Brennkraftmaschinendrehzahl einstellt. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Detektorabschnitt (114) einen Nockensensor (132) aufweist, der ein Nockensignal bei jeder Bezugswinkelposition der Nockenwelle (134) ausgibt, und die Berechnungssteuerzeiten auf Grundlage von Ausgangssteuerzeiten des Nockensiqnals erfasst. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (101) eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine ist und der zweite Detektorabschnitt (114) eine der Berechnungssteuerzeiten jeweils bei 180° des Kurbelwinkels erfasst. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit ein Mechanismus (113) des Typs mit variabler Ventilsteuerzeit ist, welcher das Drehmoment, das auf die Nockenwelle (134) einwirkt, dazu nutzt, den Transport von Öl zwischen einer Voreilungskammer (202) und einer Nacheilungskammer (203) zu veranlassen, um hierdurch die Drehphase der Nockenwelle (134) zu ändern. Einrichtung nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit aufweist:

ein Elektromagnetventil (210), das einen Durchgang und die Menge des Transports von Öl zwischen der Voreilungskammer (202) und der Nacheilungskammer (203) steuern kann; und

einen Elektromagneten (211), der zum Antrieb des Elektromagnetventils (210) ausgebildet ist; wobei

die Stellgröße ein Tastverhältnis eines Tastverhältnissignals zum Steuern der elektrischen Energie ist, welche dem Elektromagneten (211) zugeführt wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus mit variabler Ventilsteuerzeit für ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil vorgesehen ist. Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit, welcher die Drehphase einer Nockenwelle (134) in Bezug auf eine Kurbelwelle (120) ändert, um die Ventilsteuerzeit eines Ventils (105) einer Brennkraftmaschine (101) zu ändern, mit folgenden Schritten:

Erfassung der momentanen Drehphase der Nockenwelle;

Einstellung eines Sollwertes für die Drehphase;

Berechnung einer Abweichung zwischen der erfassten, momentanen Drehphase und dem Sollwert für die Drehphase;

Berechnung einer Stellgröße für den Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit auf Grundlage der Abweichung; und

Ausgabe der Stellgröße an den Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit;

wobei weitere folgende Schritte vorgesehen sind:

Erfassung von Berechnungssteuerzeiten synchron mit einem Zyklus der Änderung des Drehmoments, das auf die Nockenwelle (134) einwirkt; und

Berechnung der Abweichung und der Stellgröße bei jeder der berechneten Steuerzeiten.
Verfahren nach Anspruch 12,

gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

Beurteilung, ob ein Bereich hoher Drehzahl, in welchem eine Brennkraftmaschinendrehzahl einen Schwellenwert überschreitet, oder ein Bereich niedriger Drehzahlen, in welchem die Brennkraftmaschinendrehzahl kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, vorliegt;

Sperren der Berechnung der Stellgröße bei jedem der Berechnungssteuerzeiten im Bereich hoher Drehzahlen; und

Berechnung der Stellgröße für den Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit zu jeder vorher eingestellten Zeit, auf Grundlage der Abweichung zwischen der erfassten, momentanen Drehphase und dem Sollwert, in dem Bereich hoher Drehzahlen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich niedriger Drehzahlen einen Drehzahlbereich enthält, in welchem ein Zyklus der Änderung des Drehmoments länger ist als die vorher eingestellte Zeit. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Beurteilung, ob der Bereich niedriger Drehzahlen oder der Bereich hoher Drehzahlen vorhanden ist, eine Beurteilung umfasst, welche Hystereseeigenschaften aufweist, die dazu eingesetzt werden, zu bestimmen, ob es sich bei dem Bereich um hohe oder niedrige Drehzahlen handelt. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Erfassung der Berechnungssteuerzeiten einen Schritt umfasst, Berechnungssteuerzeiten in einem Zyklus zu erfassen, der das n-Fache eines Zyklus der Änderung des Drehmoments ist, das auf die Nockenwelle (134) einwirkt, wobei n eine positive ganze Zahl größer oder gleich 1 ist. Verfahren nach Anspruch 16,

gekennzeichnet durch folgenden Schritt:

Einstellung der positiven ganzen Zahl n auf einen größeren numerischen Wert in Reaktion auf eine Erhöhung der Brennkraftmaschinendrehzahl.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Erfassung der Berechnungssteuerzeiten folgende Schritte umfasst:

Erfassung einer Bezugswinkelposition der Nockenwelle (134); und

Berechnung jeder der Berechnungssteuerzeiten auf Grundlage eines Ergebnisses der Erfassung der Bezugswinkelposition.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (101) eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine ist; und der Schritt der Erfassung der Berechnungssteuerzeiten jede der Berechnungssteuerzeiten bei jeweils 180° des Kurbelwinkels erfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit ein Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit des Hydrauliktyps ist, der das Drehmoment einsetzt, das auf die Nockenwelle (134) einwirkt, um einen Transport von Öl zwischen einer Voreilungskammer (202) und einer Nacheilungskammer (203) hervorzurufen, um hierdurch die Drehphase der Nockenwelle (134) zu ändern. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit mit einem Elektromagnetventil (210) versehen ist, das einen Durchgang und die Menge an Öl zwischen der Voreilungskammer (202) und der Nacheilungskammer (203) steuern kann, und mit einem Elektromagneten (211), der dazu ausgebildet ist, das Elektromagnetventil (210) anzutreiben; und der Schritt der Berechnung der Stellgröße ein Tastverhältnis eines Tastverhältnissignals zum Steuern der elektrischen Energiezufuhr zu dem Elektromagneten (211) umfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (113) mit variabler Ventilsteuerzeit für ein Einlassventil und/oder ein Auslassventil ausgebildet ist.






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