DE10009320C2 - Steuersystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor,
der
elektromagnetisch betriebene Einlassventile und/oder Auslassventile auf
weist.
Aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift 9-195736 A ist ein
Steuersystem für einen Verbrennungsmotor mit Einlassventilen und Aus
lassventilen bekannt, deren jeweiliger Ventilkörper elektromagnetisch
durch eine Feder und Solenoide betrieben wird. Dort wird der Energiever
brauch durch Betätigung der Solenoide beim Anlassen des Motors redu
ziert, indem die Resonanzwirkung der Feder genutzt wird. Diese Reduk
tion des Energieverbrauchs durch Betätigung der Solenoide ist erforder
lich, weil beim Anlassen des Motors die Energie zur elektromagnetischen
Betätigung des Ventils, die lediglich von der Batterie zugeführt wird, weil
vom Generator keine Energie zugeführt wird, so gering wie möglich sein
soll.
Aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift 9-303122 A ist
ein weiteres Steuersystem bekannt, welches die Resonanzwirkung nutzt,
wobei eine Antriebsstartzeit eines Ventils in Abhängigkeit von der Kurbel
winkelstellung bestimmt wird, um zu verhindern, dass es zu einer Stö
rung zwischen dem Ventil und einem Kolben beim Anlassen des Motors
kommt.
Aus der japanischen Patentoffenlegungsschrift 8-170509 A ist ein
weiteres Steuersystem bekannt, bei dem vor dem Anlassen eines Motors
anfänglich alle elektromagnetisch betriebenen Einlassventile und Auslass
ventile zum Schließen angezogen werden, und dann das Starten des Mo
tors ermöglicht wird, um eine gegenseitige Störung zwischen den Venti
len und Kolben zu verhindern.
Das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 9-195736 A oder der
japanischen Patentoffenlegungsschrift 9-303122 A offenbarte Steuersystem
hat den Vorteil, dass der Energieverbrauch durch Nutzung der Resonanzwirkung
der Feder reduziert wird. Jedoch hat dieses Steuersystem den Nachteil, dass, weil
der Betrieb der Ventile beginnt, während der Anlasser arbeitet, die Stromausgabe
der Batterie erhöht ist, und wenn die Batterie schlechter geworden ist, die
Ausgangsspannung reduziert ist, wodurch die Möglichkeit besteht, dass der Motor
nicht sicher anspringt.
Das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 8-170509 A offenbarte
Steuersystem hat den Vorteil, dass die Anfangsanziehung nicht mit dem Betrieb
des Anlassers überlappt, da der Schließbetrieb, d. h. die Anfangsanziehung der
Ventile erfolgt, bevor das Anlassen des Motors beginnt. Jedoch hat dieses
Steuersystem den Nachteil, dass der Ausgangsstrom der Batterie vorübergehend
abrupt zunimmt, da alle Ventile gleichzeitig geschlossen werden, und demzufolge
die Ausgangsspannung reduziert ist, wodurch die Möglichkeit besteht, dass die
Anfangsanziehung nicht ausreichend erfolgen kann.
Aus der JP 10288013 A ist ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor nach
dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt, der elektromagnetische
Antriebsmittel zum elektromagnetischen Öffnen/Schließen von Einlassventilen
und/oder Auslassventilen des Motors aufweist, wobei das Steuersystem umfasst:
ein Startsignal-Erfassungsmittel zum Erfassen eines Startsignals zum Starten des
Motors und ein Anfangsanziehungs-Ausführungsmittel zum aufeinanderfolgenden
Ausführen der Anfangsanziehung einer Mehrzahl von durch die elektro
magnetischen Antriebsmittel angetriebenen Ventilen derart, dass die
Anziehungsvorgänge der Ventile einander nicht überlappen; wobei das Starten des
Motors erfolgt, nachdem die Anfangsanziehung aller durch die elektromagnetischen
Antriebsmittel betriebenen Ventile abgeschlossen ist. Dort wird im Startmodus
den Ventilen ein stärkerer Erregungsstrom zugeführt als im normalen
Betriebsmodus.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor
anzugeben, das den Betrieb elektromagnetisch betriebener Einlassventile und/oder
Auslassventile beim Starten des Motors geeignet steuern/regeln kann, um den
Ausgangsstrom einer Batterie zu senken und einen Ausgangsspannungsabfall auf
ein Minimum zu senken, um hierdurch die elektromagnetisch betriebenen Ventile
genau betreiben zu können.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Steuersystem für einen
Verbrennungsmotor vorgeschlagen, das ein Ventilstellungs-Erfassungsmittel zum
Erfassen der Stellung jedes der durch die elektromagnetischen Antriebsmittel
angetriebenen Ventile aufweist; wobei, wenn eine spezifische Zeit abgelaufen ist,
nachdem das Ventilstellungs-Erfassungsmittel den vollständig geschlossenen
Zustand oder vollständig offenen Zustand der Ventile erfasst hat, bestimmt wird,
dass die Anfangsanziehung abgeschlossen ist.
Nachdem das Startsignal erfasst worden ist, wird die Anfangsanziehung einer
Mehrzahl von durch die elektromagnetischen Antriebsmittel betriebenen Ventilen
sequenziell derart durchgeführt, dass die Anzieh-Vorgänge der Ventile einander
nicht überlappen. Das Starten des Motors erfolgt, nachdem die Anfangsanziehung
aller durch die elektromagnetischen Antriebsmittel betriebenen Ventile
abgeschlossen ist. Dies reduziert den maximalen Stromverbrauch durch die
Anfangsanziehung der Ventile und minimiert einen Ausgangsspannungsabfall der
Batterie, wodurch die elektromagnetisch betriebenen Ventile genau betätigt
werden. Auch wenn die Batterie ein wenig schlechter geworden ist, kann sowohl
die Anfangsanziehung als auch das Starten der Maschine sicher durchgeführt
werden.
Hier bedeutet der Begriff "spezifische Zeit" eine Zeit, die zum Stabilisieren des
Zustands eines vom elektromagnetischen Antriebsmittel betriebenen Ventils
erforderlich ist, nachdem der Ventilkörper des Ventils elektromagnetisch
von der Neutralstellung zur vollständig geschlossenen Stel
lung oder vollständig offenen Stellung bewegt worden ist; diese Zeit wird expe
rimentell bestimmt.
Wenn die spezifische Zeit abgelaufen ist, nachdem der vollständig ge
schlossene Zustand oder der vollständig offene Zustand des Ventils
durch das Ventilstellungs-Erfassungsmittel erfasst worden ist, wird be
stimmt, dass die Anfangsanziehung abgeschlossen ist. Demzufolge wird
ein Anfangsanziehungsstrom für die spezifische Zeit gehalten, nachdem
der Zustand des Ventils in den vollständig geschlossenen Zustand oder
vollständig offenen Zustand übergegangen ist, wodurch es möglich ist,
die Anfangsanziehung sicher durchzuführen.
Bevorzugt ist das Steuersystem derart konfiguriert, dass ein dem elektro
magnetischen Antriebsmittel zugeführter Strom reduziert wird, wenn be
stimmt wird, dass die Anfangsanziehung jedes der Ventile abgeschlossen
ist.
Bevorzugt umfasst in dem Steuersysstem das elektromagnetische An
triebsmittel eine Ventilöffnungswicklung zum Antrieb der Ventile in die
Ventilöffnungsrichtung sowie eine Ventilschließwicklung zum Antrieb der
Ventile in Ventilschließrichtung sowie jeweils zwei Federn zum Halten der Ventile.
Das elektromagnetische Antriebsmittel führt die Anfangsanziehung durch
Verschieben des Ventilzustands in den vollständig geschlossenen Zu
stand oder den vollständig offenen Zustand aus, indem es die Eigen
schwingung des Schwingungssystems nutzt, welches aus dem Ventil
und den Federn gebildet ist.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht der Struktur eines elektromagnetisch betriebenen
Einlassventils nach einer Ausführung;
Fig. 2 ein Diagramm eines Verbrennungsmotors mit elektromagnetisch
betriebenen Einlassventilen und Auslassventilen sowie die Konfiguration
eines Steuersystems dafür;
Fig. 3 ein Flussdiagramm eines Steuerprozesses beim Starten des Mo
tors;
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Anfangsanziehungsprozesses für die Ein
lassventile und Auslassventile;
Fig. 5A-5D Zeitdiagramme des in Fig. 3 gezeigten Steuerprozesses;
Fig. 6A-6C Zeitdiagramme des in Fig. 4 gezeigten Anfangsanziehungs
prozesses; und
Fig. 7A-7C Zeitdiagramme eines Anfangsanziehungsprozesses, das sich
von dem in den Fig. 6A-6C gezeigten unterscheidet.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht der Struktur eines elektromagnetisch betrie
benen Einlassventils eines Verbrennungsmotors (nachfolgend als "Motor"
bezeichnet), nach einer Ausführung, und Fig. 2 ist ein Diagramm eines
Motors 10 mit elektromagnetisch betriebenen Einlassventilen und Aus
lassventilen sowie die Konfiguration eines Steuersystems für den Motor
10. Der Motor 10 dieser Ausführung besitzt vier Zylinder, die jeweils
zwei elektromagnetisch betriebene Einlassventile und zwei elektromagne
tisch betriebene Auslassventile aufweisen. Insbesondere besitzt der Zylin
der Nr. 1 zwei Einlassventile 1I1 und 1I2 sowie zwei Auslassventile 1E1
und 1E2; der Zylinder Nr. 2 besitzt zwei Einlassventile 2I1 und 2I2 und
zwei Auslassventile 2E1 und 2E2; der Zylinder Nr. 3 besitzt zwei Einlass
ventile 3I1 und 3I2 und zwei Auslassventile 3E1 und 3E2; und der Zylinder
Nr. 4 besitzt zwei Einlassventile 4I1 und 4I2 und zwei Auslassventile
4E1 und 4E2.
Fig. 1 zeigt die Konfiguration des Einlassventils 1I1. Obwohl nicht ge
zeigt, sind die Konfigurationen der anderen Einlassventile und Auslass
ventile die gleichen wie in Fig. 1. Das Einlassventil 1I1, welches ein Ven
tilelement 12 aufweist, an dem ein Anker 14 befestigt ist, sowie einen
Aktuator 11 zum Antrieb des Ankers 14, ist an einem oberen Abschnitt
einer Brennkammer zum Öffnen/Schließen einer Einlassöffnung 18 der
Brennkammer des Motors 10 angebracht. Jedes der Auslassventile 1E1,
1E2 hat die gleiche Struktur und ist an einem oberen Abschnitt der
Brennkammer angebracht, um eine Auslassöffnung der Brennkammer zu
öffnen/schließen.
Der Aktuator 11 umfasst hauptsächlich zwei einander gegenüberliegende
Solenoide (Elektromagnete), d. h. ein Ventilschließsolenoid 15 zum Span
nen des Ventilelements 12 in Ventilschließrichtung, sowie ein Ventilöff
nungssolenoid 16 zum Spannen des Ventilelements 12 in Ventilöffnungs
richtung sowie zwei Federn 17, 20. Das Ventilschließsolenoid 15 umfasst eine
Wicklung 15a und einen Magnetkörper 15b, und das Ventilöffnungssole
noid 16 umfasst eine Wicklung 16a und einen Magnetkörper 16b. Die
Federn 17, 20 bewegen das Ventilelement 12 nicht, wenn sich der Anker 14
in der in Fig. 1 gezeigten Neutralstellung befindet; die Feder 17 spannt das Ventilele
ment 12 jetzt in Ventilöffnungsrichtung, wenn sich der Anker 14 an einer hö
heren Stelle als der Neutralstellung befindet, und die Feder 20 spannt das Ventilele
ment 12 in Ventilschließrichtung, wenn sich der Anker 14 an einer tiefe
ren Stelle als der Neutralstellung befindet.
Durch Erregen des Ventilschließsolenoids 15 oder des Ventilöffnungs
solenoids 16 wird das Ventilelement 12 zwischen der vollständig ge
schlossenen Stellung, in der das Ventilelement 12 die Einlassöffnung 18
schließt, und der vollständig geöffneten Stellung, bei der der Hubbetrag
des Ventilelements 12 maximiert ist, bewegt. Wenn die Solenoide 15 und
16 nicht erregt sind, befindet sich das Ventilelement 12 in der Neutral
stellung zwischen der vollständig geschlossenen Stellung und der voll
ständig offenen Stellung.
Die Aktuatoren 11 für die Einlassventile 1I1 bis 4I2 und die Auslassventi
le 1E1 bis 4E2 sind mit einer elektronischen Steuereinheit (nachfolgend
als "ECU" bezeichnet) 7 verbunden, und der Betrieb der Aktuatoren 11
wird durch die ECU 7 gesteuert/geregelt. Das Steuersystem umfasst fer
ner eine Ventilstellungs-Erfassungseinheit 8, welche Positionssensoren
aufweist, um die Stellungen der Ventilkörper 12 der Einlassventile 1I1 bis
4I2 und der Auslassventile 1E1 bis 4E2 zu erfassen. Die Ventilstellungs-
Erfassungseinheit 8 ist mit der ECU 7 verbunden, und ein Erfassungs
signal von der Ventilstellungs-Erfassungseinheit 8 wird der ECU 7 zuge
führt. Der Positionssensor kann als Wirbelstromsensor ausgeführt sein
oder als Sensor, der eine Induktanzänderung erfassen kann.
Die Antriebsenergie zum Betreiben jedes Aktuators 11 wird von einer
Batterie 41 geliefert. Die Batterie 41 ist zur Energieversorgung mit einem
Starter 42 verbunden, um den Motor 10 beim Starten des Motors 10
anzudrehen.
Ein Kraftstoffeinspritzventil 5 ist an einem Einlasskrümmer für jeden Zy
linder des Motors 10 angebracht, und eine Zündkerze 6 ist an einer
Brennkammer jedes Zylinders angebracht. Die Kraftstoffeinspritzventile 5
und die Zündkerzen 6 sind mit der ECU 7 verbunden, und der Betrieb der
Kraftstoffeinspritzventile 5 und der Zündkerzen 7 wird durch die ECU 7
gesteuert.
Mit der ECU 7 sind verschiedene Sensoren verbunden, wie etwa ein Be
schleuniger-Öffnungssensor 31 zum Erfassen eines Gaspedal-Be
tätigungsbetrags (nachfolgend als "Beschleunigeröffnung" bezeichnet),
als Parameter, der die Lastanforderung des Fahrers (Sollausgabe) an den
Motor 10 angibt; ein Motordrehzahlsensor 32 zum Erfassen der Motor
drehzahl NE; ein Motorwassertemperatursensor 33 zum Erfassen einer
Motorkühlwassertemperatur TW; ein Einlasslufttemperatursensor 34 zum
Erfassen einer Einlasslufttemperatur TA; ein Batteriespannungssensor 35
zum Erfassen einer Batteriespannung VB; und ein Kurbelwinkelstellungs
sensor 36 zum Erfassen des Drehwinkels einer Kurbelwelle; sowie ver
schiedene Schalter, wie etwa ein Zündschalter 37. Erfassungssignale der
Sensoren und Schaltsignale der Schalter werden der ECU 7 zugeführt.
Der Kurbelwinkelstellungssensor 36 umfasst einen Zylinderunterschei
dungssensor zur Ausgabe eines Signalimpulses bei einer vorbestimmten
Kurbelwinkelstellung eines bestimmten Zylinders des Motors 10 (nachfol
gend als "CYL-Signalimpuls" bezeichnet); einen OT-Sensor zum Erfassen
eines OT-Signalimpulses bei einer Kurbelwinkelstellung, die einem vor
bestimmten Kurbelwinkel vor einem oberen Totpunkt (OT) beim Starten
des Einlasshubs jedes Zylinders entspricht (für jeden Kurbelwinkel von
180° im Falle eines Vierzylindermotors) sowie einen CRK-Sensor zum
Erzeugen eines Impulses bei einem bestimmten Kurbelwinkelzyklus, der
kürzer ist als der des OT-Signalimpulses, zum Beispiel ein Zyklus von 30°
(nachfolgend als "CRK-Signalimpuls" bezeichnet). Der CYL-Signalimpuls,
der OT-Signalimpuls und der CRK-Signalimpuls werden der ECU 7 zuge
führt. Diese Signalimpulses dienen zum Steuern verschiedener Zeitgebun
gen, wie etwa der Kraftstoffeinspritzzeit oder der Zündzeit.
Die ECU 7 umfasst eine Eingangsschnittstelle 24, mit der die verschiede
nen Sensoren und Schalter verbunden sind, und welche die Funktionen
hat, die Wellenform eines Eingangssignals zu formen, einen Spannungs
pegel auf einen bestimmten Pegel zu korrigieren und einen Analogsignal
wert in einen Digitalsignalwert zu wandeln; eine zentrale Prozessoreinheit
(nachfolgend als "CPU" bezeichnet) 21; ein ROM (nur-Lesespeicher) 22
sowie ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 23 zum Speichern ver
schiedener Berechnungsprogramme, die von der CPU 21 durchzuführen
sind, und der berechneten Ergebnisse; sowie eine Ausgabeschnittstelle 25
zum Liefern von Antriebssignalen für die Aktuatoren 11 zum Antrieb der
Einlassventile und Auslassventile, der Kraftstoffeinspritzventile 5 sowie
der Zündkerzen 6.
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm eines Steuerprozesses beim Starten des Mo
tors 10. Die Steuerung wird durch die CPU 21 der ECU 7 ausgeführt.
Zuerst wird die Ausgabe des Zündschalters 37 ausgelesen (Schritt S11),
und es wird bestimmt, ob der Zündschalter 37 angeschaltet ist (Schritt
S12). Wenn bestimmt wird, dass der Zündschalter 37 nicht angeschaltet
ist, wird das Starten der Maschine 10 nicht ausgeführt.
Wenn bestimmt wird, dass der Zündschalter 37 angeschaltet ist, wird der
Betrieb des Anlassers 42 zum Andrehen des Motors 10 gehemmt (Schritt
S13). Dann wird die Anfangsanziehung für die jeweiligen Ventile, d. h. die
Bewegung der jeweiligen Ventilkörper 12 in die vollständig geschlossene
Stellung sequentiell ausgeführt, in der Reihenfolge von den Einlassventi
len 1I1 und 1I2 und den Auslassventilen 1E1 und 1E2 des Zylinders Nr. 1
zu den Einlassventilen 4I1 und 4I2 und den Auslassventilen 4E1 und 4E2
des Zylinders Nr. 4 (Schritt S14 bis Schritt S29). Hierbei erfolgt die An
fangsanziehung der Ventile derart, dass die Anziehungsvorgänge einan
der nicht überlappen. Insbesondere wird die Anfangsanziehung der Venti
le derart gesteuert, dass die Ausführperioden der Anfangsanziehung für
die Ventile einander nicht überlappen. Beispielsweise beginnt die An
fangsanziehung des Einlassventils 1I2, nachdem die Anfangsanziehung
für die Einlassventile 1I1 abgeschlossen ist, und die Anfangsanziehung
für die Auslassventile 1E1 beginnt, nachdem die Anfangsanziehung des
Einlassventils 1I2 abgeschlossen ist.
Wenn die Anfangsanziehung für alle Ventile abgeschlossen ist, wird der
Betrieb des Anlassers 42 freigegeben (Schritt S30), und der Motor 10
wird gestartet, d. h. das Andrehen des Motors 10 beginnt (Schritt S31).
Die Anfangsanziehung der Ventile, wie in Fig. 3 gezeigt, wird durch die
CPU 21 so gesteuert, wie in Fig. 4 gezeigt. Zuerst beginnt die Zufuhr
eines Anfangsanziehungsstroms IINI zu der Wicklung 15a des Ventil
schließsolenoids 15 (Schritt S41). Die Ausgabe des entsprechenden Posi
tionssensors der Ventilstellungs-Erfassungseinheit 8 wird ausgelesen
(Schritt S42), und es wird bestimmt, ob das Ventilelement 12 die voll
ständig geschlossene Stellung erreicht oder nicht (Schritt S43). Wenn
bestimmt wird, dass das Ventilelement 12 die vollständig geschlossene
Stellung erreicht, geht die Zufuhr des Anfangs-Anziehstroms weiter, bis
eine spezifische Zeit TDLY abgelaufen ist, nachdem das Ventilelement 12
die vollständig geschlossene Stellung erreicht hat (Schritt S44). Wenn die
spezifische Zeit TDLY abgelaufen ist, wird bestimmt, dass die Anfangs
anziehung abgeschlossen ist, und der Anfangsanziehungsstrom IINI wird
in einen Haltestrom IHLD geändert, der geringer ist als der Anfangsan
ziehstrom IINI (Schritt S45).
Die Fig. 5A bis 5D sind Zeitdiagramme des in Fig. 3 gezeigten Steuer
prozesses. Wenn der Zündschalter 37 zum Zeitpunkt t0 eingeschaltet
wird, wird das Einlassventil 1I1 zum Zeitpunkt t1 vollständig geschlos
sen; das Einlassventil 1I2 wird zum Zeitpunkt t2 vollständig geschlossen,
der ein wenig später ist als ein Zeitpunkt, zu dem seit dem Zeitpunkt t1
die spezifische Zeit TDLY abgelaufen ist; das Auslassventil 1E1 wird zum
Zeitpunkt t3 vollständig geschlossen, der ein wenig später ist als ein Zeit
punkt, zu dem seit dem Zeitpunkt t2 die spezifische Zeit TDLY abgelau
fen ist; und das Auslassventil 1E2 wird zum Zeitpunkt t4 vollständig ge
schlossen, der ein wenig später ist als ein Zeitpunkt, zu dem seit dem
Zeitpunkt t3 die spezifische Zeit TDLY abgelaufen ist. Durch Wiederho
lung des obigen Ventilschließbetriebs werden die verbleibenden Einlass
ventile und Auslassventile zu den Zeitpunkten t5 bis t16 nacheinander
vollständig geschlossen. Zum Zeitpunkt t16, zu dem das Auslassventil
4E2 vollständig geschlossen ist, wird der Betrieb des Anlassers 42 freige
geben, und das Andrehen des Motors 10 beginnt.
Im Beispiel der Fig. 5A bis 5D werden die Kraftstoffeinspritzung und
die aufeinander folgenden Einlass-, Kompressions-, Arbeits- und Auslass
hübe in der Reihenfolge des Zylinders Nr. 1, des Zylinders Nr. 3, des Zylin
ders Nr. 4 und des Zylinders Nr. 2 wiederholt. In diesen Figuren bezeichnet ein mit
einem nach oben weisenden Pfeil markierter Zeitpunkt den Zündzeit
punkt.
Die Fig. 6A bis 6C sind Zeitdiagramme des in Fig. 4 gezeigten Steuer
prozesses. Fig. 6A zeigt den Übergang eines Stroms ICOIL1, der in der
Wicklung 15a fließt, und Fig. 6b zeigt den Übergang eines Ventilhubbe
trags LFT. Wenn die Stromzufuhr zum Zeitpunkt t21 beginnt, erreicht der
Wicklungsstrom ICOIL1 den Anfangsanziehungsstrom IINI zu einer Zeit,
die ein wenig später ist als der Zeitpunkt t21; und zum Zeitpunkt t22
wird durch die Ausgabe des Positionssensors erfasst, dass das Ventil
element 12 die vollständig geschlossene Stellung erreicht. Der Anfangs
strom IINI wird über die spezifische Zeit TDLY vom Zeitpunkt t22 an ge
halten. Zum Zeitpunkt t23, der um die spezifische Zeit TDLY später liegt
als der Zeitpunkt t22, wird bestimmt, dass die Anfangsanziehung abge
schlossen ist, und der Anfangsanziehungsstrom IINI wird in den Halte
strom IHLD geändert. Im Ergebnis wird zu einem Zeitpunkt, der ein wenig
später als der Zeitpunkt t23 liegt, der Wicklungsstrom ICOIL1 auf den
Haltestrom IHLD gesenkt.
Durch Halten des Anfangsanziehungsstroms IINI für die spezifische Zeit
TDLY, nachdem das Ventilelement 12 die vollständig geschlossene Stel
lung erreicht, kann die Anfangsanziehung sicher stattfinden. Hier wird die
spezifische Zeit TDLY als Zeit definiert, die erforderlich ist, um den Zu
stand des vom Aktuator 11 betriebenen Ventilelements 12 zu stabilisie
ren, nachdem sich das Ventilelement 12 von der Neutralstellung zur vollständig
geschlossenen Stellung bewegt hat; sie wird beispielsweise auf
20 msec gesetzt.
Wie oben beschrieben, ist die Ausführung derart konfiguriert, dass un
mittelbar nach dem Anschalten des Zündschalters 37 der Betrieb des
Anlassers 42 gehemmt wird und die Anfangsanziehung für die Ventile
derart gesteuert wird, dass die Anfangsanziehungs-Ausführungsperioden
der Ventile einander nicht überlappen. Daher wird es möglich, den Spit
zenwert des Ausgangsstroms der Batterie 41 zu senken und daher einen
Abfall der Batteriespannung VB auf ein Minimum zu senken. Auch wenn
die Batterie 41 ein wenig schlechter geworden ist, lässt sich sowohl die
Anfangsanziehung als auch das Starten der Maschine sicher ausführen.
In dieser Ausführung entspricht der Aktuator 11 dem elektro
magnetischen Antriebsmittel, und die Ventilstellungs-Erfassungseinheit 8
entspricht dem Ventilstellungs-Erfassungsmittel. Die von der CPU 21 der
ECU 7 ausgeführten Steuerprozesse gemäß den Fig. 3 und 4 entspre
chen den vom Steuersystem ausgeführten Steuerprozessen, einschließ
lich dem Startsignal-Erfassungsmittel zum Erfassen eines Startsignals
zum Starten des Motors, sowie dem Anfangsanziehungs-Ausführungs
mittel zum aufeinanderfolgenden Ausführen der Anfangsanziehung einer Mehrzahl
von Ventilen, die von dem elektromagnetischen Antriebsmittel derart an
getrieben werden, dass die Anziehungsvorgänge der Ventile einander
nicht überlappen, wobei das Starten der Maschine erfolgt, nachdem die
Anfangsanziehung aller durch die elektromagnetischen Antriebsmittel
angetriebenen Ventile abgeschlossen ist.
In der obigen Ausführung wird ein relativ starker Anfangsanziehungs
strom IINI der Wicklung 15a zugeführt, wie in Fig. 6 gezeigt, um die An
fangsanziehung auszuführen; jedoch kann das Ventilelement 12 auch in
die vollständig geschlossene Stellung bewegt werden, indem ein Wick
lungsstrom ICOIL2 gemäß Fig. 7A der Ventilöffnungswicklung 16a zugeführt
wird, während ein Wicklungsstrom ICOIL1 gemäß Fig. 7B der
Ventilschließwicklung 15a zugeführt wird, um hierdurch die Eigenschwin
gung eines Schwingungssystems zu nutzen, das aus den Federn 17, 20 und
dem Ventilelement 12 gebildet ist. In diesem Fall wird zum Zeitpunkt
t22a die vollständig geschlossene Stellung erfasst, und zu einem Zeit
punkt t23a, der um die spezifische Zeit TDLY später als die Zeit t22a ist,
wird der Anfangsanziehungsstrom IINIa (< IINI) in den Haltestrom IHLD
geändert. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Wicklungsstrom zu
reduzieren und daher den Ausgangsstrom der Batterie 41 weiter zu sen
ken.
In der obigen Ausführung erfolgt die Anfangsanziehung durch Bewegen
des Ventilelements 12 von der Neutralstellung zu der vollständig ge
schlossenen Stellung; wenn jedoch das Ventil eine
Struktur hat, bei der keine Störung zwischen dem Kolben und dem Ventil
körper vorliegen kann, kann die Anfangsanziehung auch durchgeführt
werden, indem der Ventilkörper von der Neutralstellung in die vollständig
offene Stellung bewegt wird, um hierdurch den Zustand des Ventils in
den vollständig offenen Zustand zu bringen.
Die Reihenfolge der Anfangsanziehung ist nicht auf die in der Ausfüh
rung beschriebene beschränkt, sofern die Anziehungsvorgänge für zwei
oder mehrere der Ventile einander nicht überlappen.
In der Ausführung wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Einlass
ventile und Auslassventile des Vierzylindermotors elektromagnetisch an
getrieben sind. Jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, son
dern sie ist auch bei einem Motor anwendbar, dessen Zylinderzahl von vier
abweicht, und auch bei einem Motor, bei dem entweder die Einlassventile
oder die Auslassventile elektromagnetisch betrieben sind, sofern zwei
oder mehr elektromagnetisch betriebene Ventile vorgesehen sind.
Claims (3)
1. Steuersystem für einen Verbrennungsmotor (10), der elektro
magnetische Antriebsmittel (11) zum elektromagnetischen Öff
nen/Schließen von Einlassventilen (12) und/oder Auslassventilen des Motors
(10) aufweist, wobei das Steuersystem umfasst:
ein Startsignal-Erfassungsmittel (S12) zum Erfassen eines Startsignals für den Motor (10); und
ein Anfangsanziehungs-Ausführungsmittel (S14-S29) zum aufeinanderfolgenden Ausführen der Anfangsanziehung für eine Mehrzahl von durch die elektromagnetischen Antriebsmittel (11) angetriebenen Ventilen (12) derart, dass die Anziehungsvorgänge für die Ventile (12) einander nicht überlappen;
wobei das Starten des Motors (10) erfolgt, nachdem die Anfangsanziehung für alle durch die elektromagnetischen Antriebsmittel (11) betriebenen Ventile abgeschlossen ist,
gekennzeichnet durch:
ein Ventilstellungs-Erfassungsmittel (8) zum Erfassen der Stellung jedes der durch die elektromagnetischen Antriebsmittel (11) angetriebenen Ventile (12);
wobei, wenn eine spezifische Zeit (TDLY) abgelaufen ist, nachdem das Ventilstellungs-Erfassungsmittel (8) den vollständig geschlossenen Zustand oder vollständig offenen Zustand der Ventile (12) erfasst hat, bestimmt wird, dass die Anfangsanziehung abgeschlossen ist.
ein Startsignal-Erfassungsmittel (S12) zum Erfassen eines Startsignals für den Motor (10); und
ein Anfangsanziehungs-Ausführungsmittel (S14-S29) zum aufeinanderfolgenden Ausführen der Anfangsanziehung für eine Mehrzahl von durch die elektromagnetischen Antriebsmittel (11) angetriebenen Ventilen (12) derart, dass die Anziehungsvorgänge für die Ventile (12) einander nicht überlappen;
wobei das Starten des Motors (10) erfolgt, nachdem die Anfangsanziehung für alle durch die elektromagnetischen Antriebsmittel (11) betriebenen Ventile abgeschlossen ist,
gekennzeichnet durch:
ein Ventilstellungs-Erfassungsmittel (8) zum Erfassen der Stellung jedes der durch die elektromagnetischen Antriebsmittel (11) angetriebenen Ventile (12);
wobei, wenn eine spezifische Zeit (TDLY) abgelaufen ist, nachdem das Ventilstellungs-Erfassungsmittel (8) den vollständig geschlossenen Zustand oder vollständig offenen Zustand der Ventile (12) erfasst hat, bestimmt wird, dass die Anfangsanziehung abgeschlossen ist.
2. Steuersystem für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass ein jedem elektromagnetischen Antriebsmittel (11)
zugeführter Strom reduziert wird, wenn bestimmt wird, dass die
Anfangsanziehung für jedes der Ventile (12) abgeschlossen ist.
3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes
elektromagnetische Antriebsmittel (11) eine Ventilöffnungswicklung (16a)
zum Antrieb der Ventile (12) in die Ventilöffnungsrichtung sowie eine
Ventilschließwicklung (15a) zum Antrieb der Ventile (12) in die
Ventilschließrichtung sowie jeweils zwei Federn (17, 20) zum Halten der Ventile (12) in einer
Gleichgewichtslage aufweist; und
wobei jedes elektromagnetische Antriebsmittel (11) so konfiguriert ist,
dass es die Anfangsanziehung durch Verschieben des Ventilzustands in den
vollständig geschlossenen Zustand oder den vollständig offenen Zustand
ausführt, indem es die Eigenschwingung des Schwingungssystems nutzt,
welches aus dem Ventil (11) und den Federn (17, 20) gebildet ist.
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