DE10139472B4 - Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung bei einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung bei einer Brennkraftmaschine, umfassend
ein Einlassventil (31) und ein Auslassventil (32), die synchron zur Rotation einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben werden;
eine Erfassungseinrichtung (3, 11, 14) zum Erfassen von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine;
eine Berechnungseinrichtung (21; S1002) zum Berechnen einer Soll-Ventilsynchronsierung (VTt) für das Einlassventil (31) und/oder das Auslassventil (32) in Übereinstimmung mit einem von der Erfassungseinrichtung (3, 11, 14) erfassten Betriebszustand;
eine Einrichtung (15, 16) zum Variieren des Öffnungszeitpunktes und des Schließzeitpunktes des Einlassventils (31) und/oder Auslassventils (32);
eine Ventilsynchronsiations-Erfassungseinrichtung (14, 17, 18, S1001) zum Erfassen einer tatsächlichen Ventilsynchronsierung (VTd) des Einlassventils (31) und/oder Auslassventils (32);
eine Steuergrößen-Berechnungseinrichtung (21, S1003) zum Berechnen einer Steuergröße (VTe) auf der Grundlage der Soll-Ventilsynchronsierung (VTt), der tatsächlichen Ventilsynchronsierung (VTd) und des von der Erfassungseinrichtung (3, 11, 14) erfassten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine;
eine Steuereinrichtung (19, 20) zum Ausgeben einer Ausgangs-Steuergröße (Iout) entsprechend der von der...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung bei einer Brennkraftmaschine, welche im folgenden auch als Verbrennungsmotor bezeichnet ist.
  • Ferner wird vorab darauf hingewiesen, dass für die Begriffe "Vorrichtung" und "Einrichtung" im folgenden mitunter auch die Begriffe "Gerät" und "Abschnitt" verwendet sind.
  • Vorrichtungen zur Ventilsynchronisierung bei einer Brennkraftmaschine sind in vielfachen Ausführungen bekannt, u. a. aus der nicht vor-veröffentlichten DE 100 26 990 A1 sowie aus den Druckschriften DE 195 11 787 A1 , DE 199 54 586 A1 , DE 195 31 747 A1 , EP 0 737 799 A1 und DE 198 18 971 A1 .
  • Die darin beschriebenen Vorrichtungen lösen jedoch nicht die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die weiter unten näher dargelegt ist.
  • Eine bekannte Vorrichtung zur Ventilsteuerung bei einer Brennkraftmaschine wird im folgenden anhand von 2 und weiterer Figuren der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. 2 zeigt ein Beispiel zum Darstellen des Phasenverschiebungsbereichs eines bekannten Ventilsynchronisierungs-Steuer- bzw. -regelgeräts für einen Verbrennungsmotor, dargestellt durch die Beziehung zwischen dem Umfang des Ventilhubs und der Kurbelwinkelposition der Kurbelwelle. Zusätzlich zeigen die 4 bis 6 jeweils Ansichten zum Darstellen der Innenstruktur jeweils bei einer maximal verzögerten Winkelposition, bei einer verriegelten Position und einer maximal vorgestellten Winkelposition für ein Ventilstellglied, das mit einem variablen Ventilsynchronisiermechanismus versehen ist (auf den hier nachfolgend als WT-Mechanismus Bezug genommen wird, Engl.: variable valve timing mechanism), und zwar für ein individuelles Verändern der Ventilsynchronisierung (d.h. dies Öffnungs- und Schließzeitablaufs) für jedes der Einlassventile und der Auslassventile.
  • Die Ventilsynchronisierung bzw. die Ventilzeiteinteilung ist variabel zwischen einer Kurve, die durch eine Linie mit abwechselnd langem und kurzem Strich dargestellt ist, und einer anderen Kurve, die anhand einer unterbrochenen Linie angezeigt ist, wie in 2 dargestellt. Ein derartiger variabler Bereich der Ventilsynchronisierung wird bestimmt durch einen betreibbaren oder beweglichen Bereich von Fahnen 152 des Ventilstellglieds in einem Gehäuse 151, wie in den 4 bis 6 dargestellt ist. Die 4 zeigt eine maximal verzögerte Winkelposition der Fahne 152 relativ zu dem Gehäuse 151, und die 6 zeigt eine maximal vorgestellte Winkelposition hierfür. Das Stellglied ist an der Nockenwelle montiert, und zwar für ein Ausbilden des Nockenwinkels (d.h., der Drehposition der Nockenwelle) in variabler Weise relativ zu dem Kurbelwinkel (d.h. der Drehposition der Kurbelwelle).
  • Als nächstes wird ein grundlegender Betrieb dieses bekannten Ventilsynchronisierungs-Regelgeräts gemäß den in 17 und 18 gezeigten Flussdiagrammen beschrieben, sowie anhand eines Zeitablaufdiagramms gemäß 19. Die 17 zeigt ein Flussdiagramm im Zusammenhang mit dem Betrieb gemäß dem Stand der Technik. Wie in 17 gezeigt, erfolgt zunächst in dem Schritt 1701 eine Detektion des Umfangs eines tatsächlich vorgestellten Winkels VTd anhand der Ausgangsgrößen eines Nockenwinkelsensors, der den Nockenwinkel der Nockenwelle zeigt, sowie eines Kurbelwinkelsensors, der den Kurbelwinkel der Kurbelwelle detektiert. Anschließend erfolgt im Schritt 1702 eine Berechnung einer geeigneten Sollventilsynchronisierung, d.h. des Umfangs eines Sollvorstellwinkels VTt, der sich für die Motorbetriebsbedingungen eignet. In dem Schritt 1703 erfolgt eine Subtraktion der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd von der Sollvorstellwinkelgröße VTt zum Bilden einer Regelabweichung VTe.
  • Hiernach erfolgt im Schritt 1704 eine Multiplikation der Steuerabweichung VTe mittels einer Proportionalverstärkung Pgain zum Bilden eines Proportionalwerts Ip. In dem Schritt 1705 erfolgt eine Multiplikation einer Differenz zwischen der momentanen Regelabweichung VTe und der letzten Regelabweichung VTe(i – 1) mit eine Differenzierverstärkung Dgain zum Bereitstellen eines Differenzierwerts Id. Im Schritt 1706 wird ein Integrierwert Ii berechnet.
  • Die Berechnung des Integrierwerts Ii erfolgt gemäß dem in 18 gezeigten Flussdiagramm. D.h., zunächst wird in dem Schritt 1801 dann, wenn ein Absolutwert |VTe| der Regelabweichung VTe größer als ein Absolutwert |VTe(i – 1)| der letzten Regelabweichung VTe(i – 1) ist, eine Bestimmung dahingehend, dass die tatsächlich vorgestellte Winkelgröße VTd nicht der Sollvorstellwinkelgröße VTt folgt. Anschließend wird in dem Schritt 1802 der Integrierwert Ii mit dem Ergebnis der Multiplikation der Regelabweichung VTe und der Integrierverstärkung Igain addiert, zum Bereitstellen eines aktualisierenden Integrierwerts Ie. Andernfalls wird dann, wenn der Absolutwert |VTe| der Regelabweichung kleiner als der Absolutwert der letzten Abweichung |VTe(i – 1)| in dem Schritt 1801 ist, nichts getan, so dass der Integrierwert Ii nicht aktualisiert und der letzte Wert, so wie er ist, beibehalten wird.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf die 17 erfolgt in dem Schritt 1707 eine Bestimmung dahingehend, ob der Absolutwert |VTe| der Rebelabweichung gleich oder kleiner als ein Referenzwert VTh ist, zum Bestimmen, ob die tatsächlich vorgestellte Winkelgröße in einem Beharrungszustand befindet bzw. ob sie stationär ist. Wird bestimmt, dass der Absolutwert |VTe| größer als der Referenzwert VTh ist, so wird dann in dem Schritt 1708 ein Ausgangsstromwert Iout berechnet, und zwar durch Zusammenaddieren eines Haltestrom-Lernwerts Ich, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id, des Integrierwerts Ii. Wird in dem Schritt 1707 bestimmt, dass der Absolutwert |VTe| kleiner ist als der Referenzwert VTh, so erfolgt ein Zusammenaddieren des Haltestrom-Lernwerts Ih und des Integrierwerts Ii zum Bereichstellen des Ausgangsstromwerts Iout.
  • Hiernach erfolgt in dem Schritt 1710 ein Umsetzen des Ausgabestromwerts Iout in einen zugeordnetes Tastverhältnis, das an die Ölsteuerventile (OCV, Engl.: oil control valves) ausgegeben wird. Die Ölsteuerventile (OCV) führen ein Zusammenwirken mit einer Ölpumpe aus, zum Bilden eines Hydraulikdruck-Zuführungssystems zum Steuern des Öldruck jedes Ventilstellglieds für ein Angleichen der Phase oder eines Winkels jeder zugeordneten Nocke und demnach der Nockenwelle. In 1 sind die OCV-Einheiten anhand der Bezugszeichen 19 und 20 bezeichnet, und sie werden später zum Erläutern der vorliegenden Erfindung in detaillierter Weise verwendet. Die Innenstruktur einer der OCV-Einheiten ist in den 7 bis 9 dargestellt, für das Steuern eines einer Spule 193 zuzuführenden Stroms, um hierdurch das Schalten des Öldrucks durch die OCV-Einheit auszuführen.
  • Als nächstes wird ein tatsächlicher Betrieb des oben erwähnten bekannten Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts gemäß dem in 19 gezeigten Zeitablaufdiagramm beschrieben. Die 19 stellt Änderungen der tatsächlich vorgestellten Winkelgröße VTd dar, sowie der Sollvorstell-Winkelgröße VTt, des Ausgabestromwerts Iout und des Integrierwerts Ii. Im Zeitpunkt 1901 ändert sich die Sollvorstell-Winkelgröße VTt zu der maximalen Vorstellwinkelposition. Da eine Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTt fortlaufend bis zu einem Zeitpunkt 1902 groß bleibt, wird die OCV Einheit durch den Ausgangsstromwert Iout gesteuert, wie sie gemäß dem Betriebsausdruck im Zeitpunkt 1708 nach 17 berechnet wird. Bei dem Zeitpunkt 1902 kann der tatsächliche Vorstellwinkel VTd nicht der Sollvorstell-Winkelgröße VTt folgen. Jedoch befindet sich das VVT Stellglied in einem Zustand, der bei der Seite der am meisten oder maximal vorgestellten Winkelseite fixiert ist, und demnach lässt er sich nicht zu der Vorstellwinkelseite in weiterem Umfang bewegen. Im Ergebnis verbleibt immer noch die Abweichung zwischen der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd und der Sollvorstell-Winkelgröße VTt.
  • Von dem Zeitpunkt 1902 bis zu einem Zeitpunkt 1903 folgt die tatsächliche Vorstellwinkelgröße VTd nicht der Sollvorstell-Winkelgröße VTt, so dass der Integrierwert Ii entlang einer Richtung zum Verringern aktualisiert wird. Von dem Zeitpunkt 1903 bis zu einem Zeitpunkt 1904 ist der Integrierwert Ii zu einem voreingestellten oberen Grenzintegrierwert fixiert, und er liegt in einem Zustand vor, gemäß dem eine weitergehende Erhöhung nicht möglich ist. Ändert sich die Sollvorstell-Winkelgröße VTt zu der Seite des verzögerten Winkels im Zeitpunkt 1904, so wird das WT Stellglied durch den Ausgabestromwert Iout gesteuert, wie er im Schritt 1708 nach 16 berechnet wird. Demnach kann aufgrund der Tatsache, dass der Integrierwert Ii fehlerhafter Weise zu einer zunehmenden Seite aktualisiert wird, mit der Sollvorstell-Winkelgröße VTt bei der maximalen Vorstellwinkelposition, die tatsächliche Vorstellwinkelgröße VTd nicht der Sollvorstell-Winkelgröße VTt von dem Zeitpunkt 1904 zu dem Zeitpunkt 1905 folgen, wodurch das Ansprechverhalten reduziert wird.
  • Weiterhin offenbart beispielsweise die japanische Patentanmeldungs-Offenlegung mit der Nr. 7-229409 ein anderes übliches Ventilsynchronisierungs-Steuergerät, bei dem die Ventilsynchronisierungssteuerung auf der Grundlage einer Differenz der Phase zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel bei einer hohen Drehgeschwindigkeit des Motors gestoppt wird, und anstelle hiervon die Ventilsteuerung anhand des maximal verzögerten Winkels gesteuert wird. Gemäß diesem Stand der Technik steigt in dem Fall, in dem die Einlassventil-Schließsynchronisierung eines Einlassventils zu dem maximal verzögerten Winkel ausgebildet ist, und zwar zum Verzögern der Einlassventil-Schließsynchronisierung zum Zweck des Erzielens der Wirkung einer Trägheitsaufladung (Engl.: inertia supercharging) bei einer hohen Drehgeschwindigkeit des Motors, ein bei der Phasendifferenz zwischen dem Kurbelwinkel und dem Nockenwinkel detektierter Fehler stärker an, wenn sich die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors erhöht, und um dies zu vermeiden, wird der Steuerwert bei dem maximal verzögerten Winkel während der hohen Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors fixiert.
  • Bei dem wie oben beschriebenen Ventilsynchronisierungs-Steuergerät liegt der Bereich, in dem sich die Ventilsynchronisierung variieren lässt, zwischen der maximal vorgestellten Winkelposition zu der maximal verzögerten Winkelposition. Demnach entsteht das folgende Problem; d.h., in dem Fall, in dem selbst mit der Sollvorstell-Winkelgröße, die zu der maximalen Vorstellwinkelposition wird, eine Abweichung zwischen dem tatsächlich vorgestellten Winkel und der Sollvorstell-Winkelgröße verbleibt, und zwar aufgrund der Tatsache, dass der tatsächliche Vorstellwinkel nicht tatsächlich der Sollvorstell-Winkelgröße folgen kann, bedingt durch Detektionsfehler an dem Teil der Vorrichtung zum tatsächlichen Detektieren der Ventilsynchronisierung, der unzureichenden Arbeitsgenauigkeit des variablen Ventilsynchronisierungsmechanismus, etc., wird der Intergrierwert so aktualisiert, dass das Ansprechverhalten sich reduziert, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße die maximale Vorstellwinkelposition übersteigt.
  • Zudem wird in dem Fall, in dem die Steuerung so durchgeführt wird, dass sich das Stellglied bei der mechanischen Stoppposition hiervon befindet, die Steuerposition des Stellglieds stabiler, wenn das Stellglied so gesteuert wird, dass es gegen die mechanische Stoppposition geschoben wird, gegenüber einer Steuerung in einer Gegenkopplungsweise. Demnach ergeben sich auch die folgenden Probleme; die Detektionsfehler an dem Teil der Vorrichtung zum tatsächlichen Detektieren der Ventilsynchronisierung treten selbst in Umdrehungsgeschwindigkeitsbereichen auf, die sich von denjenigen des Hochgeschwindigkeitsumdrehungsbereichs unterscheiden, und die unzureichende Arbeitsgenauigkeit des variablen Ventilsynchronisierungsmechanismus ist ein Fehlerfaktor, unabhängig von der Zahl der Umdrehungen pro Einheitszeit des Motors.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung bei einer Brennkraftmaschine zu schaffen, welche Einrichtungen zur Berechnung einer Soll-Ventilsteuerung und zur Erfassung der jeweiligen Ist-Ventilsteuerung aufweist und eine Steuereinrichtung besitzt zur Steuerung der tatsächlichen Ventilsynchronisierung mittels einer Steuergröße, die in Abhängigkeit von einer Abweichung der Ist-Ventilsteuerung von der Soll-Ventilsteuerung, wobei jedoch ein steuernder Eingriff in die tatsächliche Ventilsynchronsierung vermieden werden soll, wenn hieraus im Fall besonderer Umstände, z. B. im Falle bestimmter Betriebszustände, u. U. nachteilige Rückwirkungen zu erwarten wären.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
  • Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann erreicht werden, dass nicht nur ein gutes Antwortverhalten dann vorliegt, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße innerhalb eines Steuerbereichs liegt, sondern ebenso in der Gewährleistung von Stabilität dann, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße außerhalb des Steuerbereichs liegt, wodurch eine Beständigkeit ohne Erhöhung der Energiekapazitäten einer Treiberschaltung und einer OCV-Spule bereitgestellt werden.
  • Demnach stoppt das Ventilsynchronisierungs-Steuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung die Gegenkopplungssteuerung bzw. Regelung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Sollvorstell-Winkelgröße und einer tatsächlichen Vorstellwinkelgröße, es führt jedoch eine Steuerung bzw. Regelung auf der Grundlage eines festen Steuerwerts dann durch, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße außerhalb eines vorgegebenen Steuerbereichs liegt. Zusätzlich wird das Aktualisieren eines Integrierwerts gestoppt, und der Integrierwert spiegelt sich nicht in der Steuerung dann wider, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße außerhalb des vorgegebenen Steuerbereichs liegt. Andernfalls wird dann, wenn sich die Sollvorstell-Winkelgröße von der Außenseite des Steuerbereichs in den Steuerbereich verschiebt, der Integrierwert initialisiert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Ventilsynchronisierungs-Steuer- bzw. Regelgerät für einen Verbrennungsmotor geschaffen, enthaltend: ein Einlassventil und ein Auslassventil, getrieben für einen Betrieb synchron zu der Drehung des Motors; einen Motorbetriebsbedingungs-Detektionsabschnitt zum Detektieren der Betriebsbedingungen des Motors; einen Ventilsynchronisierungs-Berechnungsabschnitt zum Berechnen einer Sollventilsynchronisierung für mindestens das Einlassventil oder das Auslassventil in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen; einen variablen Ventilsynchronisiermechanismus zum Variieren einer Öffnungssynchronisierung und einer Schließsynchronisierung mindestens des Einlassventils und/oder des Auslassventils; einen Ventilsynchronisierungs-Detektionsabschnitt zum Detektieren einer tatsächlichen Ventilsynchronisierung mindestens des Einlassventils oder des Auslassventils; einen Steuergrößen-Berechnungsabschnitt zum Berechnen einer Steuergröße auf der Grundlage der Sollventileinstellung, der tatsächlichen Ventileinstellung und der Motorbetriebsbedingungen; einen tatsächlichen Ventilsynchronisierungs-Steuerabschnitt zum Ausgeben der Steuergröße als eine Ausgabesteuergröße an den variablen Ventilsynchronisierungsmechanismus. Lediglich dann, wenn sich die Sollventilsynchronisierung innerhalb eines vorgegebenen Steuerbereichs befindet, wird eine Steuergröße – die eine Abweichung zwischen der Sollventilsynchronisierung und der tatsächlichen Ventilsynchronisierung, berechnet durch den Steuergrößen-Berechnungsabschnitt, entspricht – als die Ausgabestreuergröße an den Steuerabschnitt für die tatsächliche Ventilsynchronisierung ausgegeben.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dann, wenn die Ventilsynchronisierung außerhalb des Steuerbereichs an einer Seite vorliegt, bei der die Steuergröße zu einem großen Wert festgelegt ist, die Ausgabesteuergröße gleich der Summe einer Haltesteuergröße und einer vorgegebenen Größe.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Haltesteuergröße die Ausgangssteuergröße in einem Zustand, in dem die tatsächliche Ventilsynchronisierung im wesentlichen abgeglichen ist zu der Sollventileinstellung, wenn die Sollventileinstellung innerhalb des Steuerbereichs vorliegt.
  • Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Ventilsynchronisierungs-Steuergerät ferner einen Haltesteuergrößen-Lernabschnitt zum Lernen der Ausgangssteuergröße in einem Zustand, in dem die tatsächliche Ventilsynchronisierung im wesentlichen abgestimmt ist auf die Sollventilsynchronisierung, wenn die Sollventilsynchronisierung in dem Steuerbereich vorliegt.
  • Bei einer zusätzlichen, weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Ausgangssteuergröße der Stromwert zum Steuern des Steuerabschnitts für die tatsächliche Ventilsynchronisierung.
  • Bei einer zusätzlichen, weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Haltesteuergröße festgelegt als maximale Steuergröße, wenn der Haltesteuergrößen-Lernabschnitt nicht einen Lernbetrieb ausführt.
  • Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die maximale Steuergröße der Haltesteuergröße ein Maximalwert der Variationstoleranz, bewirkt durch den Steuerabschnitt für die tatsächliche Ventilsynchronisierung.
  • Bei einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die vorgegebene Größe festgelegt zu der Ausgangssteuergröße, bei der mindestens die tatsächliche Ventilsynchronisierung bei einer mechanischen Stoppposition gestoppt wird.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die durch den Steuergrößen-Berechnungsabschnitt berechnete Steuergröße als Ausgangssteuergröße ausgebildet, wenn die durch den Steuergrößen-Berechnungsabschnitt berechnete Steuergröße größer ist als die Summe der Haltesteuergröße und einer vorgegebenen Größe oder wenn die tatsächliche Ventilsynchronisierung in dem Steuerbereich vorliegt, selbst wenn die Sollventilsynchronisierung außerhalb des Steuerbereichs liegt.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Ventilsynchronisierungs-Steuergerät ferner einen Integriersteuerabschnitt zum Integrieren einer Abweichung zwischen der Sollventilsynchronisierung und der tatsächlichen Ventilsynchronisierung zum Bereitstellen eines integrierten Korrekturwerts zum Korrigieren der Steuergröße, berechnet durch den Steuergrößen-Berechnungsabschnitt. Der Integrierkorrekturwert wird zu der Steuergröße – berechnet durch den Steuergrößen-Berechnungsabschnitt – korrigiert, und liegt die Sollventilsynchronisierung außerhalb des Steuerbereichs, so wird die Steuergröße in einer solchen Weise festgelegt, dass ein Aktualisieren des Integrierkorrekturwerts gesperrt ist.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Ventilsynchronisierungs-Steuergerät ferner einen Integriersteuerabschnitt zum Integrieren einer Abweichung zwischen der Sollventilsynchronisierung und der tatsächlichen Ventilsynchronisierung zum Bereitstellen eines Integrierkorrekturwerts zum Korrigieren der Steuergröße, berechnet durch den Steuergrößen-Berechnungsabschnitt. Der Integrierkorrekturwert wird zu der durch den Steuergrößen-Berechnungsabschnitt berechneten Steuergröße korrigiert, und liegt die Sollventilsynchronisierung außerhalb des Steuerbereichs, so wird die Steuergröße in einer solchen Weise festgelegt, dass die Korrektur des Integrierkorrekturwerts zu der Steuergröße gesperrt ist.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält das Ventilsynchronisierungs-Steuergerät ferner einen Integriersteuerabschnitt zum Integrieren einer Abweichung zwischen der Sollventilsynchronisierung und der tatsächlichen Ventilsynchronisierung zum Bereitstellen eines Integrierkorrekturwerts zum Korrigieren der Steuergröße, berechnet durch den Steuergrößen-Berechnungsabschnitt. Der Integrierkorrekturwert wird zu dem Steuerwert, berechnet durch den Steuergrößen-Berechnungsabschnitt, korrigiert, und ändert sich die Sollventilsynchronisierung von außerhalb des Steuerbereichs in den Steuerbereich, so wird der Integrierkorrekturwert initialisiert.
    •
  • Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlich für den mit dem Stand der Technik Vertrauten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild zum Darstellen eines Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine erläuternde Ansicht zum Darstellen eines Phasenverschiebungsbereichs, dargestellt durch die Beziehung der Größe des Ventilhubs gegenüber der Kurbelwinkelposition, gemäß einem allgemein bekannten Ventilsynchronisierungs-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor;
  • 3 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen der Phasenbeziehung zwischen dem Ausgangspuls eines allgemeinen Kurbelwinkelsensors und dem Ausgangspuls eines allgemeinen Nockenwinkelsensors;
  • 4 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Innenstruktur eines allgemeinen Stellglieds bei seiner maximal verzögerten Winkelposition;
  • 5 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Innenstruktur des allgemeinen Stellglieds bei seiner verriegelten Position;
  • 6 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Innenstruktur des allgemeinen Stellglieds bei seiner maximal vorgestellten Winkelposition;
  • 7 eine Querschnitts-Seitenansicht zum Darstellen der Innenstruktur einer allgemeinen OCV Einheit bei ihrem Minimalsteuerzustand;
  • 8 eine Querschnitts-Seitenansicht zum Darstellen der Innenstruktur der allgemeinen OCV Einheit bei ihrem Zwischensteuerzustand;
  • 9 eine Querschnitts-Seitenansicht zum Darstellen der Innenstruktur der allgemeinen OCV Einheit bei ihrem maximalen Steuerzustand;
  • 10 ein Flussdiagramm zum Darstellen des Betriebs des Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 11 ein Flussdiagramm zum Darstellen der Vorgehensweise für das Berechnen eines Integrierwerts Ii in dem Ventilsynchronisierungs-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 12 ein Flussdiagramm zum Darstellen der Vorgehensweise zum Lernen eines Haltestrom-Lernwerts Ich in dem Ventilsynchronisierungs-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 13 ein Flussdiagramm zum Darstellen der Vorgehensweise zum Bestimmen eines Haltesteuer-Stromwerts Iv in dem Ventilsynchronisierungs-Steuergerät für einen Verbrennungsmotor gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 14 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs des Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß der einen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 15 ein Flussdiagramm zum Darstellen des Betriebs des Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 16 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs des Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 17 ein Flussdiagramm zum Darstellen des Betriebs eines bekannten Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor;
  • 18 ein Flussdiagramm zum Darstellen der Vorgehensweise zum Berechnen eines Integrierwerts Ii des bekannten Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor; und
  • 19 ein Zeitablaufdiagramm zum Darstellen des Betriebs des bekannten Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor.
  • Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
  • Die 1 zeigt die Konfiguration eines Ventilsynchronisierungs-Steuergeräts für einen Verbrennungsmotor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Zuordnung zu Randabschnitten des Verbrennungsmotors. Ein Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug, beispielsweise ein Motorfahrzeug. Ein Luftfilter 2 ist mit einer Einlassleitung 4 des Verbrennungsmotors 1 zum Reinigen der hier angesaugten Luft verbunden. Ein Luftströmungssensor 3 misst die Menge der in den Verbrennungsmotor 1 angesaugten Luft. Ein Drosselklappenventil 5 bewirkt ein Angleichen der in dem Verbrennungsmotor 1 angesaugten Luftmenge, um hierdurch die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 zu steuern bzw. zu regeln. Ein Leerlaufgeschwindigkeits-Steuerventil 6 wird betrieben, um ein Strömen von Luft über die Einlassleitung 4 zu ermöglichen, während das Drosselklappenventil 5 umgangen wird (hiernach einfach als ISCV-Einheit bezeichnet), um hierdurch eine Regelung der Umdrehungszahl pro Einheitszeit des Motors und dergleichen auszuführen.
  • Ein Einspritzer 7 führt eine Kraftstoffmenge gemäß der zu der Einlassleitung 4 angesaugten Luftmenge durch. Eine Zündkerze 8 erzeugt einen Funken zum Zünden einer Luft/Kraftstoffmischung in einer Verbrennungskammer jedes Zylinders des Verbrennungsmotors 1. Eine Zündspule 9 führt Hochspannungsenergie der Zündkerze 8 zu.
  • Eine Auslassleitung 10 ist mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden, zum Ableiten von Abgasen von der Verbrennungskammer in jedem Zylinder zu der Atmosphäre. Ein Sauerstoffsensor 11 ist an der Abgasleitung 10 montiert, zum Detektieren der Menge von Restsauerstoff in den Abgasen. Ein Katalysatorumsetzer 12 mit einem Dreiwegkatalysator ist mit der Abgasleitung 10 zum Reinigen der Abgase verbunden, insbesondere HC, CO und NOx zusammen mit anderen schädlichen Gasen, die in den Abgasen enthalten sind, und die in der Abgasleitung 10 strömen.
  • Eine Sensorplatte 13 mit Kurbelwinkel-Detektionsvorsprüngen (nicht gezeigt) entlang des Außenumfang hiervon bei vorgegebenen Positionen ist mit der Kurbelwelle des Motors für eine gemeinsame Drehung hiermit verbunden. Ein Kurbelwinkelsensor 14 detektiert den Kurbelwinkel oder die Drehposition der Kurbelwelle. Immer dann, wenn jeder Vorsprung der Sensorplatte 13 den Kurbelwinkelsensor 14 kreuzt, erzeugt der Kurbelwinkelsensor 14 ein Signal in der Form eines Pulses zum Darstellen des Kurbelwinkels der Kurbelwelle.
  • Stellglieder (Engl.: actuator) 15 und 16 dienen jeweils zum Verschieben des Nockenwinkels einer zugeordneten Ventilbetriebsnocke und somit einer jeweiligen Nockenwelle 15C oder 16C relativ zu dem Kurbelwinkel der Kurbelwelle. Die Ventilbetätigungsnocken sind jeweils an den Nockenwellen 15C und 16C für eine gemeinsame Drehung hiermit montiert. Nockenwinkelsensoren 17 und 18 erzeugen jeweils ein Pulssignal zum Darstellen des Nockenwinkels oder der Drehposition einer zugeordneten Nockenwelle 15C oder 16C, immer dann wenn jeder Vorsprung einer (nicht gezeigten) Nockenwinkel-Sensorplatte – die an einer zugeordneten der Nockenwellen 15C und 16C für eine Drehung hiermit montiert ist – einen zugeordneten der Nockenwinkelsensoren kreuzt, wie in dem Fall des Kurbelwinkelsensors 14.
  • Ölsteuerventile (Engl.: oil control valves, OCV-Einheiten) 19 und 20 wirken mit einer nicht dargestellten Ölpumpe zusammen, zum Bilden eines Hydraulikdruck-Zuführungssystems zum hydraulischen Steuern der Stellglieder 15 und 16 für ein Angleichen für Drehphasen oder Positionen der Ventilbetriebsnocken oder Nockenwellen 15C und 16C relativ zu der Drehphase oder Position der Kurbelwelle. Diese OCV Einheiten 19 und 20 dienen zum Regulieren oder Schalten des Hydrauliköldrucks, der den variablen Nockenphasenstellgliedern 15 und 16 zugeführt wird, um hierdurch die Phasen der Nocken an den Nockenwellen 15C und 16C zu steuern.
  • Eine elektronische Steuereinheit (ECU-Einheit, Engl.: electronic control unit) 21 liegt in der Form eines Computers vor, und sie bildet eine Steuereinheit zum Steuern bzw. Regeln des Verbrennungsmotors 1. Die ECU-Einheit 21 empfängt die Ausgangssignale von den zahlreichen Sensoren 3, 11, 14, 17 und 18, und sie steuert die Einspritzeinheit 7 und die Zündkerze 8 sowie die Nockenwinkelphasen der Nockenwellen 15C und 16C in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen, wie sie von den Sensoren 3, 11, 14, 17 und 18 detektiert werden.
  • Das Einlassventil und das Auslassventil 31 und 32 wird durch den Nocken getrieben, die jeweils mit den Nockenwellen 15C und 16C verbunden sind, synchron zu der Drehung der Kurbelwelle, zum Öffnen und Schließen des Einlassanschlusses und des Aulassanschlusses der Verbrennungskammer, definiert für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors 1.
  • Hier ist zu erwähnen, dass der Luftströmungssensor 3, der Sauerstoffsensor 11 und Kurbelwinkelsensor 17 zusammen einen Motorbetriebsbedingungs-Detektionsabschnitt bilden. Die Stellglieder 15 und 16 bilden einen Mechanismus für die variable Ventilsynchronisierung. Der Kurbelwinkelsensor 14 und die Nockenwinkelsensoren 17 und 18 bilden zusammen einen Detektionsabschnitt für die tatsächliche Ventilsynchronisierung. Die OCV Einheiten 19 und 20 bilden einen Steuerabschnitt für die tatsächliche Ventilsynchronisierung. Die ECU-Einheit 21 bildet einen Berechnungsabschnitt für die Sollventilsynchronisierung, einen Steuergrößen-Berechnungsabschnitt, einen Haltesteuergrößen-Lernabschnitt und einen Integriersteuerabschnitt.
  • Zunächst erfolgt ein Bezug auf die Steuerung des Verbrennungsmotors 1 vor der Beschreibung der Nockenphasenwinkelsteuerung. Der Luftströmungssensor 3 misst die Menge der Luft, die in den Verbrennungsmotor 1 angesaugt wird. Die ECU-Einheit 21 berechnet den Umfang an Kraftstoff gemäß dem Umfang der derart gemessenen Luft, und sie treibt den Einspritzer 7 während einer Zeitperiode gemäß der derart berechneten Kraftstoffmenge. Zur selben Zeit steuert die ECU-Einheit 21 einen Stromzuführzeitpunkt, zu dem Strom der Zündspule 9 zugeführt wird, sowie die zeitliche Einteilung zum Abtrennen der Stromzuführung zum Zünden eines Luft/Kraftstoffgemisches in der Verbrennungskammer jedes Zylinders mittels der Zündkerze 8 mit geeigneter zeitlicher Einteilung bzw. Synchronisierung.
  • Der Umfang der in den Verbrennungsmotor 1 angesaugten Luft wird mittels des Drosselklappenventils 5 angeglichen, zum Steuern der Ausgangsleistung, die durch den Verbrennungsmotor 1 zu erzeugen ist. Die Luft/Kraftstoffmischung in jedem Motorzylinder wird unter Erzeugung von Abgasen verbrannt, die über die Abgasleitung 10 an die externe Atmosphäre abgeleitet werden. Die Abgase, die über die Abgasleitung 10 geführt werden, werden mittels dem Katalysator in dem katalytischen Umsetzer 12 umgesetzt, der in die Abgasleitung 10 eingefügt ist. D.h., schädliche Substanzen wie HC, CO und NOx, die in den Abgasen enthalten sind, werden in harmlose Substanzen wie CO2 und H2O durch chemische Reaktionen in dem katalytischen Umsetzer 12 umgesetzt. Zum Heranführen des Reinigungswirkungsgrads des katalytischen Umsetzers 12 zu seinem maximalen Umfang detektiert der Sauerstoffsensor 11, der in der Abgasleitung 10 installiert ist, den Umfang des Restssauerstoffes in den Abgasen, so dass die ECU-Einheit 21 den Umfang von Kraftstoff angleichen kann, der von der Kraftstoffeinspritzer 7 in die Einlassleitung 4 injiziert wird, und zwar in einer Gegenkopplungsweise zum Steuern bzw. Regeln des Luft/Kraftstoffverhältnisses der Mischung zu einem stöchiometrischen Verhältnis.
  • Der Verbrennungsmotor 1 hat von sich aus eine unterschiedliche Ventilsynchronisierung für das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 31 und 32 in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen. Da jedoch bei den meisten in der Vergangenheit entwickelten Verbrennungsmotoren die Nockenwellen zum Drehen mittels der Kurbelwelle über den Synchronriemen, Steuerketten oder dergleichen angetrieben werden, sind die Öffnungs- und Schließsynchronisierungen der Einlass- und Auslassventile im Hinblick auf den Kurbelwinkel oder die Drehposition der Kurbelwelle fixiert. Jedoch folgte in den zurückliegenden Jahren eine Anpassung eines variablen Ventilsynchronisierungssystems zum Zweck der Erhöhung der Motorausgangsleistung und der Verringerung schädlicher Komponenten bei den Emissionen und zum Verbessern der Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
  • Demnach wird der Betrieb eines derartigen variablen Ventilsynchronisiersystems nachfolgend erläutert. Bei einem Verbrennungsmotor mit festgelegter Öffnungs- und Schließsynchronisierung wird die Drehung der Kurbelwelle über Synchronriemen, Steuerketten und dergleichen an Riemenscheiben, Zähne eines Kettenrads oder dergleichen übertragen, die fest an den Nockenwellen 15C und 16C für eine gemeinsame Drehung hiermit fixiert sind. Im Gegensatz sind bei dem variablen Ventilsynchronisierungssystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, die Stellglieder 15 und 16 anstelle derartiger Riemenscheiben, Zahnrädern an Kettenrädern oder dergleichen an jeweils an den Nockenwellen 15C und 16C montiert, für ein variables Ändern der Relativpositionen der Kurbelwelle und der Nockenwelle zum Ermöglichen einer variablen Steuerung bzw. Regelung der Ventilöffnungs- und Schließsynchronisierung.
  • Die 2 zeigt eine erläuternde Ansicht zum Darstellen eines Phasenvariier- oder Verschiebungsbereichs jedes Stellglieds gemäß dem Ventilsynchronisier-Steuergerät, dargestellt anhand der Beziehung des Umfangs des Ventilhubs [mm] (d.h., dem Umfang der Ventilöffnung) gegenüber der Phasenposition des Kurbelwinkels [° CA]. Die Ventilöffnungs- und Schließsynchronisierungen für das Einlassventil und das Auslassventil sind variabel, ausgehend von einer unterbrochenen Linienkurve zu einer Kurve mit abwechselnd langen und kurzen Strichlinien gemäß 2. Eine durchgezogene Linienkurve repräsentiert die Ventilöffnungs- und Schließsynchronisierungen bei dem Stellglied unter Verriegelung durch einen Verriegelungsmechanismus zum Stoppen der Relativbewegung zwischen der Kurbelwelle und jeder Nockenwelle. Die Innenkurve mit abwechselnd langem und kurzem Strich repräsentiert eine maximal verzögerte Winkelposition jedes Stellglieds, bei der die Drehbewegung jeder Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle entlang einer Winkelverzögerungsrichtung mechanisch gestoppt ist. Eine unterbrochene Linie repräsentiert eine maximal vorgestellte Winkelposition jedes Stellglieds, bei der die Drehbewegung jeder Nockenwelle relativ zu der Kurbelwelle entlang einer Winkelvorstellrichtung mechanisch gestoppt ist. Hier ist zu erwähnen, dass der Begriff "Vorstellen der Ventilsynchronisierung" bedeutet, dass der Start der Öffnung des Einlassventils 31 und des Auslassventils 32 nach vorne im Hinblick auf die Kurbelwelle verstellt ist. Im Gegensatz hierzu bedeutet der Begriff "Verzögern der Ventilsynchronisierung", dass der Start des Öffnens des Einlassventils 31 und des Auslassventils 32 zu einem späteren Zeitpunkt im Hinblick auf die Kurbelwelle verschoben ist. Die Ventilsynchronisierung lässt sich mit jeder beliebigen Position innerhalb dieses Phasenvariier- oder Verstellbereichs steuern bzw. regeln.
  • Zusätzlich zeigen die 4 bis 6 jeweils Ansichten zum Darstellen der Innenstruktur jedes der Ventilstellglieder 15 und 16, jeweils bei deren maximal verzögerten Winkelposition, deren verriegelter Position und deren maximal vorgestellter Winkelposition, derart, dass ein variabler Ventilsynchronisierungsmechanismus (auf den hier nachfolgend einfach als WT Mechanismus Bezug genommen wird, Engl.: variable valve timing) hieran befestigt ist, für ein individuelles Ändernd er jeweiligen Ventilsynchronisierungen für die Einlass- und Auslassventile.
  • Die Stellglieder 15 und 16 dienen zum Ändern der Ventilsynchronisierung bzw. Zeiteinteilung. Jedes der Stellglieder 15 und 16 enthält ein zylindrisches Gehäuse 151, ein Fahnen- bzw. Flügelelement mit mehreren Fahnen 152, die in dem Gehäuse 151 aufgenommen werden, ein Paar bestehend aus einer Winkelverzögerungs-Hydraulikkammern 152 und einer Winkelvorstell- und Hydraulikkammer 154, definiert an entgegengesetzten Seiten jeder Fahne 152 im Gehäuse 151, einen Verriegelungsstift 155 zum Verriegeln des Fahnenelements gegenüber dem Gehäuse 151 zum Stoppen der Relativdrehung hierzwischen, ein Antriebselement in der Form einer Feder 156 zum Antreiben des Verriegelungstifts 155 entlang einer Richtung für einen Eingriff für eine später erläuterte Verriegelungsvertiefung 157, und den Verriegelungsstift 157, der in dem Fahnenelement ausgebildet ist, für einen Passeingriff für den Verriegelungsstift 155.
  • Eine Antriebskraft wird von der Kurbelwelle zu dem Gehäuse 151 über die Zwischenschaltung eines (nicht gezeigten) Gurt- und Riemenscheibenmechanismus so übertragen, dass das Gehäuse 151 zu einer Drehung entlang einer Richtung angetrieben wird, die anhand eines Pfeils angezeigt ist, mit einer Drehgeschwindigkeit gleich einer Hälfte der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle. Die zu dem Gehäuse 151 übertragene Antriebskraft wird ferner zu den Fahnen 152 über ein Hydraulikbetriebsfluid in der Form eines Maschinenöls übertragen, das in die Winkelverzögerungs-Hydraulikkammer 153 oder die Winkelvorstell-Hydraulikkammer 154 eingefüllt ist, oder durch einen angrenzenden Eingriff der Fahnen 152 mit dem Gehäuse 151. Das Fahnenelement mit den mehreren Fahnen 152 ist fest mit der zugeordneten Nockenwelle 15C oder 16C für eine einheitliche Drehung hiermit verbunden. Demnach werden die Stellglieder 15 und 16 für einen Betrieb durch das Motoröl angetrieben.
  • Die 4 zeigt den Zustand der Fahnen 152, die bei der maximal verzögerten Winkelposition angeordnet sind, als eine Position gemäß der abwechselnd langen und kurzen unterbrochenen Linie nach 2. Die 6 zeigt den Zustand der Fahnen 152, die bei der maximal vorgestellten Winkelposition angeordnet sind, als Position gemäß der unterbrochenen Linie nach 2. Die 5 zeigt eine Verriegelungsposition, bei der die Fahnen 152 mit dem Gehäuse 151 verriegelt sind, mittels dem Verriegelungsstift 155 in Eingriff mit der Verriegelungsvertiefung 157 in dem Verriegelungselement, und die Verriegelungsposition ist eine Position gemäß der durchgezogenen Linie nach 2. Eine derartige Positionssteuerung bzw. Regelung erfolgt durch Steuern des Hydraulikbetriebsfluids, das jedem Stellglied 15 und 16 zugeführt wird. Zum Platzieren der Fahnen 152 bei der maximal verzögerten Winkelposition gemäß 4 wird die OCV Einheit 19 oder 20 so gesteuert, dass das Hydraulikbetriebsfluid der Winkelverzögerungskammer 153 zugeführt wird. Andererseits wird zum Platzieren der Fahnen 152 bei der maximal vorgestellten Winkelposition nach 6 die OCV Einheit 19 oder 20 so gesteuert, dass das Hydraulikbetriebsfluid der Winkelvorstellkammer 154 zugeführt wird. Demnach lassen sich durch selektives Zuführen des Hydraulikbetriebsfluids zu der Winkelverzögerungskammer 153 oder der Winkelvorstellkammer 154 die Phasen- und Winkelposition der Fahnen 152 in dem Gehäuse 151 verschieben.
  • Insbesondere dienen die Winkelverzögerungskammer 153 und die Winkelvorstellkammer 144 zum Bestimmen des Betriebsbereichs der Fahnen 152. Die Verriegelungsvertiefung 157 ist bei einer vorgegebenen Verriegelungsposition der Fahnen 152 in einer Weise vorgegeben, dass sie einem spitzen Ende des Verriegelungsstifts 155 gegenüberliegt. Die Feder 156 drückt den Verriegelungsstift 155 entlang der Richtung für den Eingriff mit der Verriegelungsvertiefung 157.
  • Hier ist zu erwähnen, dass ein Ölzuführanschluss (nicht gezeigt) in Fluidkommunikation mit der Verriegelungsvertiefung 157 vorliegt, so dass die Winkelverzögerungskammer 153 und die Winkelvorstellkammer 144 selektiv zum Zuführen des Hydraulikbetriebsfluids geschaltet werden, ausgehend von irgendeiner von diesen mit höherem Öldruck zu der Verriegelungsvertiefung 157.
  • Die Fahnen 152 mit der Fähigkeit einer Bewegung zum Verstellen ihrer Phase in der Winkelverzögerungskammer 153 und der Winkelvorstellkammer 154 (d.h., innerhalb des Betriebsbereichs) sind fest an der Nockenwelle 15C oder 16C gesichert, die das zugeordnete Einlassventil 31 oder das zugeordnete Auslassventil 32 treibt. Weiterhin ist, obgleich nicht dargestellt, das auslassventilseitige Stellglied 16 mit einer Feder versehen, zum Drücken der Fahnen 152 entlang einer Winkelvorstellrichtung zum Erzielen eines Versatzes gegenüber einer Reaktivkraft der Nockenwelle 16C.
  • Die Stellglieder 15 und 16 werden mittels Schmieröl (Hydrauliköldruck) des Verbrennungsmotors 1 betrieben (zugeführt von den OCV Einheiten 19 und 20). Zum Steuern der Nockenwinkelphase des Stellglieds 15 oder 16, wie in den 4 bis 6 gezeigt, erfolgt eine Steuerung der Menge des Hydraulikbetriebsfluids (Hydrauliköldrucks), der in das Stellglied 15 oder 16 fließt.
  • Das Hydraulikbetriebsfluid wird zu der Winkelverzögerungskammer 153 zugeführt, zum Angleichen der Nockenwinkelphase, zu der maximal verzögerten Winkelposition, wie in 4 gezeigt. Im Gegensatz hierzu wird Hydraulikbetriebsfluid zu der Winkelverzögerungskammer 154 zugeführt, um die Nockenwinkelphase zu der maximal vorgestellten Winkelposition anzugleichen, wie in 6 gezeigt.
  • Die OCV Einheiten 19 und 20 dienen zum Steuern der Tatsache, ob das Hydraulikbetriebsfluid der Winkelverzögerungskammer 153 oder der Winkelvorstellkammer 154 zugeführt wird. Die 7 bis 9 zeigen Querschnitts-Seitenansichten zum Darstellen der Innenstruktur der OCV Einheit (Hydraulikdruck-Zuführsystem) 19 oder 20. Jede der OCV Einheiten 19 und 20 enthält ein Gehäuse 191 mit zylindrischer Form, in der eine Spule gleitbar aufgenommen ist. Eine elektromagnetische Spule 193 dient bei Erregung zum kontinuierlichen Antreiben der Spule 192 entlang einer Betriebsrichtung, d.h. zu der linken Seite gemäß den 7 bis 9, gegen eine Vorspannkraft einer Feder 194, die zum Drücken der Spule 192 entlang einer Rückführrichtung für diese wirkt, d.h. zu der rechten Seite bei diesen Figuren.
  • Die 7 zeigt den Fall, bei dem der Strom zum Erregen der elektromagnetischen Spule 193 bei einem minimalen Wert liegt. In diesem Fall fließt das Hydraulikbetriebsfluid von der Pumpe in die Winkelverzögerungskammer 153 des einlassventilseitigen Stellglieds 15, wohingehend das Hydraulikbetriebsfluid in der Winkelverzögerungskammer 154 hiervon nach außen in eine nicht gezeigte Ölwanne fließt. In dem Fall des auslassseitigen Stellglieds 16 verläuft der Betrieb in entgegengesetzter Weise zu dem einlassventilseitigen Stellglied 15. D.h., das Hydraulikbetriebsfluid von der Pumpe fließt in die Winkelverzögerungskammer 154 des Stellglieds 16, wohingehend das Hydraulikbetriebsfluid in der Winkelverzögerungskammer 153 hiervon in die Ölwanne ausfließt. Die Ölpfadanordnung ist derart, dass dann, wenn kein Strom zu den OCV Einheiten 19 und 20 zugeführt wird, aufgrund elektrischer Unterbrechungen und gebrochener Drähte und dergleichen – sowohl bei dem Einlasshub als auch dem Auslasshub – die Ventilüberlappung (d.h., die Überlappung der Betriebsperiode des Einlassventils 31 und der Betriebsperiode des Auslassventils 32) für verbessertes Widerstandsvermögen gegenüber einem Motorabwürgen minimiert ist.
  • Die in 9 gezeigte Bedingung der OCV Einheit 19 oder 20 ist diejenige, bei der der maximale Strom der elektromagnetischen Spule 193 zugeführt wird. Während der Einlasshübe fließt das Hydraulikbetriebsfluid von der Pumpe in die Winkelvorstellkammer 154 des Stellglieds, während das Hydraulikbetriebsfluid der Winkelverzögerungskammer 153 hiervon zu der Ölwanne entleert wird. Im Gegensatz hierzu fließt während der Auslasshübe das Hydraulikbetriebsfluid von der Pumpe in die Winkelverzögerungskammer 153 des Stellglieds, wohingehend das Hydraulikbetriebsfluid in der Winkelvorstellkammer 154 hiervon zu der Ölwanne entleert wird.
  • In der Verriegelungsvertiefung 157 des Stellglieds wird ein nicht dargestellter Ölzuführanschluss gebildet, über der Hydraulikbetriebsfluid zu der Verriegelungsvertiefung 157 zugeführt wird, durch Schalten von entweder der Winkelverzögerungskammer 153 oder der Winkelvorstellkammer 154, je nachdem welche einen höheren Druck im Vergleich zu der anderen aufweist. Erreicht Drucköl in der Verriegelungsvertiefung 157, das hierzu von dem Ölzufuhranschluss in dem Betriebszustand nach 5 zugeführt wird, einen Öldruck zum Überwinden der Antriebskraft der Feder 156, so wird der Verriegelungsstift 155 von der Verriegelungsvertiefung 157 unter der Wirkung des Drucköls in der Verriegelungsvertiefung 157 herausgeschoben, so dass die Fahnen 152 für eine Drehung relativ zu dem Gehäuse 151 betreibbar werden.
  • Detaillierter angegeben, weist das Gehäuse 191 eine Öffnung 195 mit Fluidkommunikation zu der nicht dargestellten Pumpe auf, sowie Öffnungen 196 und 197 in Fluidkommunikation mit dem Stellglied 15 oder 16, und Ablauföffnungen 198 und 199 in Fluidkommunikation mit der nicht dargestellten Ölwanne.
  • Die Öffnung 156 führt zu der Winkelverzögerungskammer 153 des Stellglieds 15 oder der Winkelvorstellkammer 154 des Stellglieds 16. Die Öffnung 197 führt zu der Winkelvorstellkammer 54 des Stellglieds 15 oder der Winkelverzögerungskammer 153 des Stellglieds 16.
  • Die Öffnungen 196 und 197 sind selektiv in Fluidkommunikation mit der Ölzuführöffnung 195 platziert, in Zuordnung zu der Axialposition der Spule 192 in dem Gehäuse 191. Die Öffnung 195 führt zu der Öffnung 196 nach 7, jedoch zu der Öffnung 197 nach 9.
  • Ähnlich sind die Ablauföffnungen 198 und 199 selektiv in Fluidkommunikation mit der Öffnung 197 oder 196 platziert, in Zuordnung zu der axialen Position der Spule 192. Wie in 7 gezeigt, besteht zwischen der Öffnung 197 und der Öffnung 198 eine wechselseitige Fluidkommunikation, jedoch besteht nach 9 zwischen der Öffnung 196 und der Öffnung 199 eine wechselseitige Fluidkommunikation.
  • Die Ölleitungen sind so ausgebildet, dass dem Ölzuführanschluss in der Vertiefung 157 Hydraulikbetriebsfluid zugeführt wird, oder Öl von entweder der Winkelverzögerungskammer 193 oder der Winkelvorstellkammer 194, welche den höheren Hydraulikdruck aufweist als die andere. Übersteigt der Hydraulikdruck in der Verriegelungsvertiefung 157 die Vorstellkraft der Feder 156, so wird der Verriegelungsstift 155 aus der Verriegelungsvertiefung 157 herausgeschoben, zum Freigeben des verriegelten Zustands der Fahnen 152.
  • Die 7 zeigt den Fall, bei dem der Strom zum Erregen der elektromagnetischen Spule 193 bei einem minimalen Wert vorliegt, wobei die Feder 194 mit ihrem maximalen Umfang ausgedehnt ist. In dem Fall, dass die in 7 gezeigte OCV Einheit die einlassventilseitige OCV Einheit 19 ist, fließt das von der Pumpe über die Öffnung 195 zugeführte Hydraulikbetriebsfluid in die Winkelverzögerungskammer 153 des Stellglieds 15 über die Öffnung 196. Im Ergebnis ist das Stellglied 15 in dem in 4 dargestellten Zustand platziert.
  • Demnach wird Hydraulikbetriebsfluid in der Winkelvorstellkammer 154 des Stellglieds 15 zu der OCV Einheit 19 über die Öffnung 197 abgelassen, und dann zu der Ölwanne über die Öffnung 198.
  • Andererseits erfolgt in dem Fall, in dem die in 7 gezeigte OCV Einheit die auslassventilseitige OCV Einheit 20 ist, der Betrieb entgegengesetzt zu demjenigen der einlassventilseitigen OCV Einheit 19. D.h., das von der Pumpe zugeführte Hydraulikbetriebsfluid fließt in die Winkelvorstellkammer 154 des Stellglieds 16 über die Öffnung 196. Im Ergebnis wird das Stellglied 16 in den in 6 dargestellten Zustand platziert.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird Hydraulikbetriebsfluid in der Winkelverzögerungskammer 153 des Stellglieds 16 zu der Ölwanne über die Öffnungen 197 und 198 entleert.
  • Die 9 zeigt den Fall, bei dem der Strom zum Erregen der elektromagnetischen Spule 193 bei einem maximalen Wert vorliegt, wobei die Feder 194 zu ihrem Minimum komprimiert ist. Beispielsweise in dem Fall, dass die OCV Einheit nach 9 die einlassventilseitige OCV Einheit 19 ist, fließt das von der Pumpe zugeführte Hydraulikbetriebsfluid in die Winkelvorstellkammer 154 des Stellglieds 15 über die Öffnung 197, und das Hydraulikbetriebsfluid in der Winkelverzögerungskammer 153 des Stellglieds 15 wird über die Öffnungen 196 und 199 entleert.
  • Andererseits fließt in dem Fall, in dem die OCV Einheit nach 9 die auslassventilseitige OCV Einheit 20 ist, das von der Pumpe zugeführte Hydraulikbetriebsfluid in die Winkelverzögerungskammer 153 des Stellglieds 16 über die Öffnung 197, und das Hydraulikbetriebsfluid in der Winkelvorstellkammer 154 des Stellglieds 16 wird über die Öffnungen 196 und 199 entleert.
  • Die 8 zeigt den Zustand der OCV Einheit, gemäß dem die Spule 192 mit einer Ventilsynchronisiersteuerungs-Endposition oder einer beliebigen Position gesteuert wird, zwischen dem maximal vorgestellten Winkel und dem maximal verzögerten Winkel. In diesem Zeitpunkt liegen die Fahnen 152 bei jedem der Stellglieder 15 und 16 bei einer beliebigen Soll- bzw. Zielposition vor (einschl. der verriegelten Position).
  • Hier ist zu erwähnen, dass in dem Zustand nach 8 die ölzufuhrseitige Öffnung 155 nicht direkt in Fluidkommunikation mit der anderen stellgliedseitigen Öffnung 196 oder 197 vorliegt, dass jedoch das ausfließende Hydraulikbetriebsfluid zu dem Ölzufuhranschluss der Verriegelungsvertiefung 157 zugeführt werden kann (siehe 5).
  • Demnach ist dann, wenn der Hydrauliköldruck des ausfließenden Hydraulikbetriebsfluids bei dem Ölzuführanschluss einen Hydrauliköldruck erreicht (d.h., einen vorgegebenen Hydrauliköldruck für ein Entriegeln), der die Antriebskraft der Feder 156 übersteigt, selbst dann, wenn beispielsweise die Fahnen 152 bei ihrer Verriegelungsposition vorliegen, der Verriegelungsstift 155 von der Verriegelungsvertiefung 157 entkoppelt, um die Fahnen 152 in einem Zustand zu platzieren, der einen Betrieb für eine Bewegung in dem Gehäuse 151 ermöglicht.
  • Hier ist zu erwähnen, dass der vorgegebene Hydrauliköldruck zum Entriegeln zu einem beliebigen minimalen Wert festgelegt werden kann, wie es erforderlich ist, und zwar durch Angleichen der Antriebskraft der Feder 156, und so weiter. Zusätzlich lässt sich die Position oder Phase der Fahnen 152 jedes Stellglieds 15 oder 16 zum Bestimmen der Ventilsynchronisierung durch den zugeordneten Nockenwinkelsensor 17 oder 18 detektieren, und sie kann somit beliebig gesteuert werden.
  • Die 3 zeigt die Positionsbeziehung zwischen den Ausgängen des Kurbelwinkelsensors und jedes Nockenwinkelsensors. Die Nockenwinkelsensoren 17 und 18 sind bei Positionen installiert, wo die Relativpositionen der zugeordneten Nockenwellen 15C und 16C – gegenüber der Kurbelwelle verschoben – detektiert werden können. Die 3 zeigt eine Darstellung einer Differenz zwischen einer Ausgangssteuergröße jedes Nockenwinkelsensors bei der maximal verzögerten Winkelposition der Ventilzeiteinteilung bzw. Synchronisierung, dargestellt durch die in 2 abwechselnd lang und kurz gezogene Linie, und der Ausgangsgröße des Kurbelwinkelsensors, gemäß einem Symbol B, sowie eine Differenz zwischen der Ausgangsgröße jedes Nockenwinkelsensors bei der maximal vorgestellten Winkelposition der Ventilsynchronisierung, in 2 dargestellt anhand der unterbrochenen Linie, und der Ausgangsgröße des Kurbelwinkelsensors, dargestellt durch ein Symbol A.
  • Die ECU-Einheit 21 bewirkt das Ausführen der Ventilsynchronisierungssteuerung mit einer beliebigen Position in Gegenkopplungsweise derart, dass ein Abstimmen der detektierten Phasendifferenzen A und B zu den Sollwerten ausgeführt wird. Beispielsweise dann, wenn die Drehposition oder Phase der Nockenwelle 15C oder 16C relativ zu derjenigen der Kurbelwinkel, detektiert durch den jeweiligen Nockenwinkelsensor und Kurbelwinkelsensor, bei der verzögerten Winkelseite gegenüber der Solldrehposition oder Phase hiervon – berechnet durch die ECU-Einheit 21 – vorliegen, wird die Größe oder die Amplitude der elektromagnetischen Spule 193 des der OCV Einheit zuzuführenden Stroms gemäß der Abweichung zwischen der detektierten Position und der Sollposition der Nockenwelle gesteuert, für ein Vorstellen der detektierten Position zu der Sollposition.
  • Ist eine Differenz zwischen der Sollposition und der detektierten Position groß (d.h., größer als ein vorgegebener Wert), so wird zum Erzielen eines schnellen Nachfolgens der Detektionsposition zu der Sollposition der elektromagnetischen Spule 193 der OCV Einheit zugeführte Stromgröße so erhöht, dass der wirksame Querschnittsbereich der zu der Winkelvorstellkammer 154 jedes Stellglieds führenden Ölleitung erhöht ist, zum Erhöhen der Menge des Hydraulikbetriebsfluids. Nähert sich die Detektionsposition der Zielposition, so wird der Umfang des der elektromagnetischen Spule 153 zugeführten Stroms so verringert, dass die Position der Spule der OCV Einheit sich dem Zustand nach 8 nähert. Liegt ein Abgleich zwischen der detektierten Position und der Sollposition vor, so wird jedes Stellglied so gesteuert, dass die zu der Winkelverzögerungskammer 153 und der Winkelvorstellkammer 154 des Stellglieds führenden Ölleitungen abgetrennt sind, wie in 8 dargestellt.
  • Die Sollposition für die normalen Motorbetriebsbedingung, beispielsweise der Laufbedingung nach dem Aufwärmen des Verbrennungsmotors, lassen sich beispielsweise unter Verwendung einer zweidimensionalen Sollpositionsabbildung bestimmen, mit der Zahl der Umdrehungen pro Einheitszeit für den Motor und die Motorlast, und eine derartige Abbildung wird vorab in einem ROM Speicher der ECU-Einheit 21 gespeichert. Demnach lässt sich durch Festlegen der Sollposition in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebsbedingungen die Ventilsynchronisierung bzw. Zeiteinteilung optimal für die jeweiligen Motorbetriebsbedingungen steuern.
  • Da die Ölpumpe durch den Motor betrieben wird, ist die Zahl der Umdrehungen pro Einheitszeit der Ölpumpe während dem Motorstartvorgang nicht ausreichend (d.h., nicht ausreichend hoch) und demnach ist die Menge des den Stellgliedern zugeführten Hydraulikbetriebsöls unzureichend, und als Konsequenz hiervon ist es unmöglich, die vorgestellte Winkelposition jedes Stellglieds mittels des Hydrauliköldrucks der Ölpumpe zu steuern. Demnach ist es durch Erzielen eines Eingriffs des Verriegelungsstifts 155 in der Verriegelungsvertiefung 157, wie in 5 dargestellt, möglich, Schwankungen der Fahnen 152 aufgrund des unzureichenden Hydrauliköldrucks zu vermeiden.
  • Im Zeitpunkt des Motorstartvorgangs gibt es eine geeignete Ventilsynchronisierung zum Starten des Motors, so dass die Eingriffsposition des Verriegelungsstifts 155 mit der Verriegelungsvertiefung 157 als geeignet für die Ventilsynchronisierung für den Motorstart festgelegt ist. Ist die Öffnungs- und Schließzeiteinteilung des Einlassventils 31 während dem Motorstartvorgang zu weit vorgestellt, so nimmt die Ventilüberlappung übermäßig zu, wohingehend dann, wenn die Öffnungs- und Schließzeiteinteilung des Einlassventils 31 während dem Motorstartvorgang zu weit verzögert ist, das tatsächliche Verdichtungsverhältnis übermäßig abnimmt. In jedem Fall nimmt die Zahl der Umdrehungen pro Einheitszeit während dem Motoranlassen aufgrund einer Reduktion des Pumpverlustes zu. Demnach ist es für das Erzeugen einer ersten Explosion vorteilhaft, jedoch ist die nachfolgende Verbrennung nicht zufriedenstellend, und demnach besteht eine Möglichkeit, dass sich eine vollständige Explosion nicht erzielen lässt.
  • Andererseits wird dann, wenn die Öffnungs- und Schließsynchronisierung des Auslassventils 32 zu weit vorgestellt ist, das tatsächliche Expansionsverhältnis übermäßig kurz, und demnach lässt sich die Verbrennungsenergie nicht zu der Kurbelwelle in irgendeinem zufriedenstellenden Umfang übertragen. Zusätzlich erhöht das Verzögern der Ventilsynchronisierung des Auslassventils 32 den Ventilüberlapp, wodurch im Ergebnis dieselbe Situation entsteht, wie in dem Fall, in dem das Einlassventil 31 zu weit vorgestellt ist. Demnach ist im Zeitpunkt des Motorstartvorgangs oder unmittelbar hiernach unabhängig davon, ob die Ventilsynchronisierung zu weit vorgestellt oder verzögert ist, die Startfähigkeit des Motors verschlechtert oder der Motor kann nicht gestartet werden. Demnach sind während dem Motorstartvorgang oder unmittelbar nach diesem die Fahnen 152 an dem Gehäuse 151 mittels des Verriegelungsstiftes 155 verriegelt, zum Erzielen einer guten Ventilsynchronisierung.
  • Nachdem der Motor gestartet ist, steigt der durch die Ölpumpe erzeugte Öldruck in Übereinstimmung mit der Erhöhung der Motorumdrehungsgeschwindigkeit an, so dass Drucköl zu den Stellgliedern zugeführt wird. Bei Zuführen des Drucköls zu den Stellgliedern wird auch der Hydrauliköldruck zu der Verriegelungsvertiefung 157 zugeführt. Überwindet der Hydrauliköldruck der Verriegelungsvertiefung 157 die Antriebskraft der Feder 156, so wird ein Entkuppeln des Verriegelungsstifts 155 gegenüber der Verriegelungsvertiefung 157 bewirkt, damit sich die Fahnen 152 bewegen oder drehen können, und zwar relativ zu dem Gehäuse 151. Im Ergebnis erfolgt durch Steuern der OCV Einheiten 19 und 20 ein Steuern bzw. Regeln der Zuführung von Hydrauliköldruck zu der Winkelverzögerungskammer 153 und der Winkelvorstellkammer 154, wodurch ermöglicht wird, die Ventilsynchronisierung entlang einer Vorstell- oder Verzögerungsrichtung anzugleichen.
  • Im Zustand des kalten Motors nach dem Starten des Motors werden die Fahnen 152 zu einer vorgestellten Winkelposition gesteuert, zum Zweck des Anhebens der Temperatur des Katalysators des katalytischen Umsetzers 12. Demnach ist es erforderlich, den Verriegelungsstift 155 gegenüber der Verriegelungsvertiefung 157 freizugeben. Das Motorschmieröl wird als Hydraulikfluid zum Betreiben der Stellglieder sowie zum Verriegeln oder Entriegeln des Verriegelungsstifts 155 verwendet. Der Druck des Motorschmieröls ändert sich in Abhängigkeit von der Zahl der Umdrehungen pro Einheitszeit des Motors und der Temperatur des Motorschmieröls. Bei Ausführen der Zündzeitpunkts-Vorstellregelung in einem Kaltleerlaufzustand des Motors ist es zumindest erforderlich, den Hydrauliköldruck mit einer ausreichenden Größe zum Entriegeln des Verriegelungsstifts 155 zu erzeugen.
  • Nach dem Abschließen der Zündsynchronisierungs-Vorstellregelung im Motorkalt-Leerlaufzustand kann zum Steuern der Fahnen 152 in der Nähe der verriegelnden Position des Verriegelungsstifts 155 der Hydrauliköldruck mit der Fähigkeit zum Freigeben oder Entriegeln des Verriegelungsstifts 155 beibehalten werden, zum Ausführen der Gegenkopplungssteuerung der Fahnen 152 in der Nähe der Verriegelungsposition. Andernfalls können die Fahnen 152 gegenüber dem Gehäuse 151 verriegelt werden, mittels dem Verriegelungsstift 155, bei ihrer verriegelnden Position. In diesem Fall erhöht sich die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors unmittelbar dann, wenn der Fahrzeugführer das Gaspedal zum Bewegen des Fahrzeugs eindrückt, so dass der Hydrauliköldruck der Ölpumpe ansteigt, wodurch die Verriegelung des Verriegelungsstifts 155 freigegeben wird. Als Konsequenz hiervon wird es möglich, die Motorsteuerung bei einer vorgestellten oder verzögerten Winkelposition zusätzlich zu der Verriegelungsposition in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen auszuführen.
  • Als nächstes erfolgt ein Bezug auf den spezifischen Steuer- bzw. Regelbetrieb gemäß dieser ersten Ausführungsform unter Verwendung des in 10 gezeigten Flussdiagramms. Die in diesem Flussdiagramm gezeigte Verarbeitung wird mit einer vorgegebenen Synchronisierung oder zu vorgegebenen Intervallen in der ECU-Einheit 21 ausgeführt. Hier wird das Ändern der Einlassventilsynchronisierung beschrieben, jedoch kann der Verarbeitungsablauf gemäß diesem Flussdiagramm zum Steuern bzw. Regeln der Auslassventilsynchronisierung verwendet werden. In diesem Fall sind jedoch der vorgestellte Winkel und der verzögerte Winkel des Einlassventils für das Auslassventil umgekehrt. D.h., eine kleine Steuergröße repräsentiert einen vorgestellten Winkel, und eine große Steuergröße repräsentiert einen verzögerten Winkel.
  • Zunächst erfolgt im Schritt 1001 die Berechnung einer Differenz der Drehposition oder Phase zwischen den Ausgangsgrößen des Kurbelwinkelsensors 14 und des Nockenwinkelsensors 17 im Hinblick auf einen Winkel. Zusätzlich erfolgt das Festlegen einer Differenz der Drehposition und der Phase zwischen der Ausgangsgrößen des Kurbelwinkelsensors 14 und des Nockenwinkelsensors 17 bei einer mechanischen Stoppposition der Fahnen 152 (d.h., bei der maximal verzögerten Winkelposition oder der maximal vorgestellten Winkelposition) als Referenzposition, und es wird eine Abweichung der Differenz der Drehposition oder des Drehwinkels, die wie oben gegenüber der Referenzposition berechnet wird, als eine tatsächlich vorgestellte Winkelgröße VTd definiert.
  • Im Schritt 1002 erfolgt das Berechnen einer optimalen Sollvorstell-Winkelgröße VTt, die sich für die Motorbetriebsbedingungen eignet. Beispielsweise wird die Berechnung der Sollvorstell-Winkelgröße VTt wie folgt ausgeführt. D.h., es erfolgt das Speichern einer zweidimensionalen Abbildung als Interpolationsreferenz auf der Grundlage des Ladewirkungsgrads und der Zahl der Umdrehungen pro Einheitszeit des Motors vorab in einem ROM-Speicher (nicht spezifisch gezeigt) der ECU-Einheit 21, und die ECU-Einheit 21 liest die Sollvorstell-Winkelgröße Vt aus dieser Abbildung aus. Die Sollvorstell-Winkelgrößen zum Optimieren der Kraftstoffkosten, der Abgase, der Motorausgangsleistung, etc., und der zahlreichen Motorbetriebsbedingungen werden als Abbildungswerte vorab über Experimente oder dergleichen festgelegt.
  • In Schritt 1003 erfolgt ein Subtrahieren des tatsächlich vorgestellten Winkels VTd von der Sollvorstell-Winkelgröße VTt zum Bereitstellen einer Regelabweichung VTe. Im Schritt 1004 erfolgt das Multiplizieren der Regelabweichung VTe mit einer Proportionalverstärkung Pgain zum Bereitstellen eines Proportionalwerts Ip. Die Proportionalverstärkung Pgain ist auf einen Wert voreingestellt, der das Ansprechverhalten für eine tatsächlich vorgestellte Winkelgröße VTd optimiert.
  • Im Schritt 1005 erfolgt ein Subtrahieren der letzten Regelabweichung VTe(i – 1) von der momentanen Regelabweichung VTe, und das Ergebnis dieser Berechnung wird mit einer Differenzierverstärkung Dgain zum Bereitstellen eines Differenzierwerts Id multipliziert. Auch die Differenzierverstärkung Dgain ist auf einen Wert zum Optimieren des Ansprechverhaltens für die tatsächliche Vorstellwinkelgröße VTd voreingestellt.
  • Im Schritt 1006 erfolgt das Berechnen eines Integrierwerts Ii gemäß einem in 11 gezeigten Flussdiagramm. Im Schritt 1101 erfolgt eine Bestimmung dahingehend, ob die Sollvorstell-Winkelgröße VTt innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zwischen einem minimalen Abweichungs-Steuerwert VTmn und einem maximalen Abweichungssteuerwert VTmx liegt. Beispielsweise in dem Fall, in dem ein Bewegungsbereich der Ventilsynchronisierung zwischen 0 bis 60 [deg CA] (Gradzahl des Kurbelwinkels) liegt, wird der minimale Abweichungssteuerwert VTmn zu 3 [deg CA] festgelegt, und der maximale Abweichungssteuerwert VTmx wird zu 57 [deg CA] festgelegt.
  • Wird bestimmt, dass die Sollvorstell-Winkelgröße VTt in dem vorgegebenen Bereich liegt, so wird dann in dem Schritt 1102 bestimmt, ob der Absolutwert |VTe| der Regelabweichung kleiner ist als der Absolutwert |VTe|(i – 1)| der letzten Regelabweichung. D.h., es erfolgt eine Bestimmung dahingehend, ob sich die tatsächliche Vorstellwinkelgröße VTd zu der Sollvorstell-Winkelgröße VTt bewegt. Bewegt sich die tatsächliche Vorstellwinkelgröße VTd nicht zu der Sollvorstell-Winkelgröße VTt, so wird dann in dem Schritt 1103 das Multiplikationsergebnis der Regelabweichung VTe und der Integrierverstärkung Igain zu dem letzten Integrierwert Ii zum Bereitstellen eines neuen oder momentanen Integrierwerts Ii addiert.
  • Unter erneutem Bezug auf die 10 ist zu erkennen, dass im Schritt 1007 bestimmt wird, ob die Sollvorstell-Winkelgröße VTt größer ist als der maximale Abweichungssteuerwert VTmx, und dann wird im Schritt 1008 weiter bestimmt, ob die Sollvorstell-Winkelgröße VTt kleiner ist als der minimale Abweichungssteuerwert VTmn. Lauten die Antworten auf die Fragen der Schritte 1007 und 1008 beide "NEIN", so erfolgt dann im Schritt 1013 eine Bestimmung dahingehend, ob der Absolutwert |VTe| der Regelabweichung größer ist als der Steuer- bzw. Regelschaltreferenzwert VTh. Ist der Absolutwert |VTe| der Regelabweichung größer als der Regelschalt-Referenzwert VTh, so erfolgt in dem Schritt 1014 ein Zusammenaddieren des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id und des Integrierwerts Ii zum Bereitstellen eines Ausgabestromwerts Iout. Ist andererseits der Absolutwert |VTe| der Regelabweichung gleich oder kleiner als der Regelschalt-Referenzwert VTh, so erfolgt in dem Schritt 1015 ein Zusammenaddieren des Haltestrom-Lernwerts Ih und des Integrierwerts Ii zum Bereitstellen eines Ausgabestromwerts Iout. Der Regelschalt-Referenzwert VTh beträgt ungefähr 1 [deg CA] als Beispiel, so dass kein negativer Einfluss auf den Motorbetrieb vorliegt, selbst wenn sich die tatsächliche Vorstellwinkelgröße VTd ändert.
  • Das Lernen des Haltestrom-Lernwerts Ih erfolgt gemäß der Verarbeitung, die anhand eines Flussdiagramms gemäß 12. dargestellt ist. Zunächst wird im Schritt 1201 bestimmt, ob die Haltestrom-Lernbedingung eingerichtet ist. Beispielsweise dann, wenn die tatsächliche Vorstellwinkelgröße VTd im wesentlichen abgestimmt ist zu der Sollvorstell-Winkelgröße VTt(1[deg CA] oder weniger), bei stetigem Integrierwert Ii, wird bestimmt, dass die Haltestrom-Lernbedingung eingerichtet ist. Ist die Lernbedingung eingerichtet, so wird der Ausgabestromwert Iout zu diesem Zeitpunkt als Haltestrom-Lernwert Ih im Schritt 1202 festgelegt.
  • Unter erneutem Bezug auf die 10 ist zu erkennen, dass dann, wenn in dem Schritt 1008 bestimmt wird, dass die Sollvorstell-Winkelgröße VTt kleiner ist als der minimale Abweichungssteuerwert VTmn, ein minimaler Stromwert Imin für das Zuführen zu der elektromagnetischen Spule 193 als Ausgangsstromwert in dem Schritt 1009 festgelegt wird. Obgleich der minimale Stromwert Imin den Wert 0 [mA] aufweisen kann, wird bevorzugt, dass der minimale Stromwert Imin zu ungefähr 100 [mA] festgelegt wird und der elektromagnetischen Spule 193 zugeführt wird, so dass der nächste Betrieb prompt ausgeführt wird.
  • Wird in dem Schritt 1007 bestimmt, dass die Sollvorstell-Winkelgröße VTt größer als der maximale Abweichungssteuerwert VTmx ist, so erfolgt dann im Schritt 1010 ein Vergleich der Summe des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id, und des Integrierwerts Ii mit der Summe des Haltesteuer-Stromwerts Iv und des vorgegebenen Werts Ic.
  • Der Haltesteuer-Stromwert Iv wird wie folgt bestimmt. D.h., wie in dem in 13 gezeigten Flussdiagramm gezeigt, in dem Schritt 1301 erfolgt eine Bestimmung dahingehend, ob das Lernen des Haltestrom-Lernwerts Ih abgeschlossen ist. Ist dieser Lernvorgang abgeschlossen, so wird dann in dem Schritt 1302 der Haltestrom-Lernwert Ih als der Haltesteuer-Stromwert Iv festgelegt. Wird jedoch in dem Schritt 1301 bestimmt, dass der Lernvorgang des Haltestrom-Lernwerts Ih nicht abgeschlossen ist, so wird der Steuermaximalwert Imax des Haltestromwerts als der Haltesteuer-Stromwert Iv festgelegt.
  • Zusätzlich wird der vorgegebene Wert Ic bevorzugt zu einem solchen Stromwert (z.B., ungefähr 100 [mA]) festgelegt, dass ein Stabilisieren der Ventilsynchronisierung erfolgt, bei Addition zu dem Haltesteuer-Stromwert Iv zum Bereitstellen des Ausgabestromwerts Iout. Der Steuermaximalwert Imax des Haltestromwerts Iv ist der Maximalstromwert, der aufgrund von Schwankungen und Variationen in den Eigenschaften der OCV Einheit während der Haltesteuerung herangezogen werden kann. Der Haltestrom-Lernwert Ih wird gespeichert, sofern nicht die der ECU-Einheit 21 zugeführte Sicherungsenergie beispielsweise durch Entfernen der Sicherungsenergieversorgung abgetrennt wird.
  • Unter erneutem Bezug auf die 10 ist zu erkennen, dass dann, wenn in dem Schritt 1010 bestimmt wird, dass die Summe des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id und des Integrierwerts Ii größer ist als die Summe des Haltesteuer-Stromwerts Iv und des vorgegebenen Werts Ic, dann in dem Schritt 1011 die Summe des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id und des Integrierwerts Ii als Ausgabestromwert Iout festgelegt wird. Andernfalls ist die Summe des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id und des Integrierwerts Ii gleich oder kleiner als die Summe des Haltesteuer-Stromwerts Iv und des vorgegebenen Werts Ic, und dann wird in dem Schritt 1012 die Summe des Haltesteuer-Stromwerts Iv und des vorgegebenen Werts Ic als Ausgabestromwert Iout festgelegt. Hiernach erfolgt in dem Schritt 1016 ein Umsetzen des Ausgabestromwerts Iout in eine zugeordnete Einschaltdauer (Engl.: duty), die dann ausgegeben wird.
  • Als nächstes wird ein Ventilsynchronisier-Steuerbetrieb beschrieben, der in Übereinstimmung mit dem in 10 gezeigten Flussdiagramm ausgeführt wird, unter Verwendung des in 14 gezeigten Synchronisierungs- bzw. Zeitablaufdiagramms.
  • Zunächst ändert sich im Zeitpunkt 1401 die Sollvorstell-Winkelgröße VTt zu der maximalen Vorstellwinkelposition, und bis zu dem Zeitpunkt 1402 ist die Sollvorstell-Winkelgröße VTt größer als der maximale Abweichungssteuerwert VTmx. Da jedoch die Summe des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id und des Integrierwerts Ii größer ist als die Summe des Haltesteuer-Stromwerts Iv und des vorgegebenen Werts Ic, wird die Verarbeitung nach Schritt 1011 gemäß 10 ausgeführt. D.h., das Steuern bzw. Regeln erfolgt gemäß dem Ausgangsstromwert Iout in Zuordnung zu der Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd.
  • Im Zeitpunkt 1402 wird die Summe des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id und des Integrierwerts Ii gleich oder kleiner als die Summe des Haltesteuer-Stromwerts Iv und des vorgegebenen Werts Ic, und demnach wird die Verarbeitung nach Schritt 1012 gemäß 10 ausgeführt. In diesem Zeitpunkt wird der Ausgabestromwert Iout größer als ein Stromwert, der in 14 anhand einer unterbrochenen Linie dargestellt ist, und der ausgehend von einer Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd berechnet wird, so dass eine Kraft des Stellglieds zum Antreiben der Fahnen zu ihren mechanischen Stopppositionen groß ist, wodurch die Positionssteuerung stabil ausgebildet wird. Weiterhin wird dies nicht durch den maximalen Strom gesteuert, so dass es möglich ist, erhöhte Lasten auf die Steuerschaltung der ECU-Einheit 21 und die elektromagnetische Spule der OCV Einheit zu vermeiden.
  • Treffen sich die Sollvorstell-Winkelgröße VTt von der maximalen Vorstellwinkelposition im Zeitpunkt 1403, so wird üblicherweise der Ausgangsstromwert Iout auf der Grundlage der Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd berechnet, so dass der tatsächliche Vorstellwinkel VTd zu der Sollvorstell-Winkelgröße VTt im Zeitpunkt 1404 konvergiert. Der Integrierwert wird bei dem letzten Wert gehalten, und nicht aktualisiert, wie der Integrierwert Ii, dargestellt durch die durchgezogene Linie zwischen dem Zeitpunkt 1402 und dem Zeitpunkt 1403. Demnach wird der Ausgangsstromwert Iout nicht ein inkorrekter Wert im Zeitpunkt 1403, und demnach ergibt sich nicht als Ergebnis eine Reduktion des Ansprechverhaltens, wie in 18 dargestellt.
  • Somit wird innerhalb des vorgegebenen Regelbereichs die Steuergröße auf einen Wert gemäß der üblichen Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd gesteuert bzw. geregelt. Weiterhin wird dann, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt außerhalb des vorgegebenen Regelbereichs liegt, die Steuergröße nicht auf einen Wert gemäß einer Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd gesteuert bzw. geregelt. Demnach ist die Positionsstabilität der Ventilsynchronisierung verbessert. Zusätzlich erfolgt die Regelung nicht gemäß dem maximalen Stromwert, so dass es möglich ist, große Lasten auf die Steuerschaltung der ECU-Einheit 21 und die elektromagnetische Spule der ECU-Einheit zu vermeiden. Ferner wird dann, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt außerhalb des vorgegebenen Regelbereichs liegt, der Integrierwert nicht aktualisiert, wodurch eine Reduktion des Ansprechverhaltens dann vermieden wird, wenn der Integrierwert innerhalb des vorgegebenen Regelbereichs liegt.
  • Bei dieser ersten Ausführungsform wird in dem Schritt 1010 nach 10 der Ausgabestromwert Iout auf der Grundlage eines Vergleichs bestimmt, und zwar zwischen der Summe des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id und des Integrierwerts Ii sowie der Summe des Haltestrom-Steuerwerts Iv und des vorgegebenen Werts Ic. Jedoch kann der Schritt 1010 so modifiziert werden, dass seine Bestimmung dahingehend erfolgt, ob die tatsächliche Vorstellwinkelgröße VTd kleiner ist als der Abweichungssteuer-Maximalwert Itmx, und der Ausgabestromwert Iout wird auf der Grundlage der Vorstellwinkelgröße bestimmt. In diesem Fall lassen sich ähnliche Wirkungen erzielen.
  • Nun wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nachfolgend beschrieben. Bei der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform wird der Integrierwert dann nicht aktualisiert, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt außerhalb des Regelbereichs liegt. Jedoch lassen sich sogar dann, wenn der Integrierwert dann aktualisiert wird, wenn er außerhalb des Regelbereichs liegt, ähnliche Wirkungen erzielen, und zwar durch Rücksetzen des Integrierwerts dann, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt innerhalb des Regelbereichs vorliegt. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Regelung im wesentlichen in Übereinstimmung mit dem Flussdiagramm nach 10 wie bei der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass die Berechnung des Integrierwerts Ii im Schritt 1006 durch die Verarbeitung ersetzt wird, die in dem in 15 gezeigten Flussdiagramm gezeigt ist.
  • Insbesondere wird in dem Schritt 1501 nach 15 bestimmt, ob die Sollvorstell-Winkelgröße VTt zwischen dem minimalen Abweichungssteuerwert VTmn und dem maximalen Abweichungssteuerwert VTmx vorliegt, und ferner wird bestimmt, ob die letzte Sollvorstell-Winkelgröße VTt(i – 1) kleiner ist als der minimale Abweichungssteuerwert VTmn, oder ob der letzte Wert der Sollvorstell-Winkelgröße VTt(i – 1) größer ist als der maximale Abweichungssteuerwert VTmx. D.h., es erfolgt eine Bestimmung dahingehend, ob sich die Sollvorstell-Winkelgröße VTt von der Außenseite des Steuerbereichs in den Steuer- bzw. Regelbereich geändert hat. Hat eine derartige Änderung stattgefunden, so wird im Schritt 1502 der Integrierwert Ii zurückgesetzt. Andernfalls wird dann, wenn eine derartige Änderung nicht stattgefunden hat, die übliche Berechnung des Integrierwerts ausgeführt. D.h., wird in dem Schritt 1503 bestimmt, dass der Absolutwert |VTe| der Regelabweichung größer ist als der Absolutwert |VTe(i – 1)| der letzten Regelabweichung, so wird in dem Schritt 1504 dann der Integrierwert Ii berechnet.
  • Als nächstes wird der Betrieb dieser Ausführungsform unter Verwendung des in 16 gezeigten Zeitablaufdiagramms beschrieben. Im Schritt 1601 ändert sich die Sollvorstell-Winkelgröße VTt zu der maximal vorgestellten Winkelposition, und bis zu dem Zeitpunkt 1602 ist die Sollvorstell-Winkelgröße VTt größer als der maximale Abweichungssteuer- bzw. Regelwert VTmx. Jedoch wird aufgrund der Tatsache, dass die Summe des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id und des Integrierwerts Ii größer ist als die Summe des Haltesteuer-Stromwerts Iv und des vorgegebenen Werts Ic, die Verarbeitung in dem Schritt 1011 der 10 ausgeführt, und es erfolgt ein Regeln bzw. Steuern gemäß dem Ausgabestromwert Iout gemäß der Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd.
  • Da in dem Zeitpunkt 1602 die Summe des Haltestrom-Lernwerts Ih, des Proportionalwerts Ip, des Differenzierwerts Id und des Integrierwerts Ii gleich oder kleiner wird als die Summe des Haltesteuer-Stromwerts Iv und des vorgegebenen Werts Ic, wird die Verarbeitung im Schritt 1012 der 10 ausgeführt. In diesem Zeitpunkt wird der Ausgangsstromwert Iout größer als ein momentaner Wert, dargestellt anhand einer unterbrochenen Linie in 14, der anhand einer Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd berechnet ist, so dass eine Kraft des Stellglieds zum Antreiben der Fahnen zu ihren mechanischen Steuerpositionen groß ist, wodurch die Positionssteuerung stabil wird. Zusätzlich wird die Regelung nicht gemäß dem maximalen Stromwert ausgeführt, so dass es möglich ist, große Lasten auf die Steuerschaltung der OCV-Einheit zu vermeiden.
  • Trennt sich die Sollvorstell-Winkelgröße VTt von der maximalen Vorstellt-Winkelpositon im Zeitpunkt 1603, so wird der Ausgangsstromwert Iout üblicherweise auf der Grundlage der Abweichung zwischen der Sollvorstelle-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße VTd berechnet. Im Ergebnis konvergiert die tatsächliche Vorstellwinkelgröße VTd zu der Sollvorstell-Winkelgröße VTt im Zeitpunkt 1604. Obgleich der Integrierwert Ii zwischen dem Zeitpunkt 1602 und dem Zeitpunkt 1603 aktualisiert wird, wird der Integrierwert im Zeitpunkt 1603 rückgesetzt, und demnach wird der Ausgangsstromwert Iout nicht ein inkorrekter Wert. Demnach ergibt sich im Ergebnis keine Reduktion des Ansprechverhaltens, wie in 18 gezeigt.
  • Demnach ist es selbst dann, wenn der Integrierwert aktualisiert wird, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt außerhalb des Regelbereichs liegt, möglich, eine Reduktion des Ansprechverhaltens zu vermeiden, durch Rücksetzen des Integrierwerts dann, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt innerhalb des Regelbereichs zu liegen kommt.
  • Selbst dann, wenn der Integrierwert Ii zwischen dem Zeitpunkt 1402 und dem Zeitpunkt 1403 aktualisiert wird, wie anhand der unterbrochenen Linie in 14 dargestellt, ist es möglich, eine Reflexion des Ergebnisses der Aktualisierung bei dem Ausgangsstromwert Iout zu vermeiden. In diesem Fall wird ebenso dann, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt innerhalb des Regelbereichs zu liegen kommt, der Integrierwert Ii rückgesetzt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Steuergröße üblicherweise gemäß einer Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße Vtd festgelegt, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt innerhalb des vorgegebenen Regelbereichs liegt. Andernfalls wird die Steuergröße zu einem Wert festgelegt, der sich von demjenigen gemäß der Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße Vtd unterscheidet, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt außerhalb des Regelbereichs liegt. Demnach ist ein gutes Ansprechverhalten dann gewährleistet, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt innerhalb des Regelbereichs liegt. Zusätzlich ist die Positionsstabilität dann verbessert, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt außerhalb des Regelbereichs liegt.
  • Weiterhin ist es durch Ausbilden der Steuergröße nicht gleich zu einer maximalen Steuergröße möglich, erhöhte Lasten auf die Steuerschaltung der ECU-Einheit 21 und auf die elektromagnetische Spule der OCV Einheit zu vermeiden.
  • Ferner ist es möglich, eine Variation der Steuergröße dann zu vermeiden, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt in den Steuerbereich von der Außenseite des Steuerbereichs verschoben ist, durch Stoppen der Berechnung des Integrierwerts außerhalb des Steuerbereichs oder durch Sperren der Reflexion des Integrierwerts auf die Steuergröße oder durch Rücksetzen des Integrierwerts dann, wenn sich die Sollvorstell-Winkelgröße VTt von der Außenseite des Steuerbereichs in den Steuerbereich verschiebt.
  • Wie vorangehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Steuergröße zu einem Wert gemäß einer üblichen Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße Vtd in dem vorgegebenen Steuerbereich festgelegt. Zusätzlich wird die Steuergröße zu einem Wert unterschiedlich von demjenigen gemäß der Abweichung zwischen der Sollvorstell-Winkelgröße VTt und der tatsächlichen Vorstellwinkelgröße Vtd dann festgelegt, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt außerhalb des Steuerbereichs liegt. Im Ergebnis ist es möglich, ein gutes Ansprechverhalten dann zu gewährleisten, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt in dem Steuerbereich liegt. Weiterhin lässt sich die Positionsstabilität dann verbessern, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt außerhalb des Steuerbereichs liegt. Zusätzlich wird dann, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt außerhalb des Regelbereichs liegt, die Steuergröße nicht zu der maximalen Steuergröße ausgebildet, wodurch die Beständigkeit gewährleistet ist, ohne Erhöhen der Lasten auf die elektromagnetische Spule der OCV Einheit und die Steuerschaltung der ECU-Einheit und ohne Erhöhen der Kapazität der elektrischen Energie hierfür.
  • Ferner ist es möglich, eine Variation der Steuergröße zu vermeiden, wenn die Sollvorstell-Winkelgröße VTt in den Steuerbereich von außerhalb des Steuerbereichs geschoben ist, durch Stoppen der Berechnung des Integrierwerts außerhalb des Steuerbereichs oder durch Sperren der Reflexion des Integrierwerts auf die Steuergröße oder durch Rücksetzen des Integrierwerts dann, wenn sich die Sollvorstell-Winkelgröße VTt von der Außenseite des Steuerbereichs in den Steuerbereich verschiebt. Im Ergebnis ist ein gutes Ansprechverhalten der Winkelsynchronisierungsregelung bzw. Steuerung in einem zufriedenstellenden Umfang gewährleistet.
  • 1
    • Aircleaner = Luftfilter
    • 3 Luftströmungssensor
    • 13 Sensorplatte
  • 2
    • Movable range of exhaust valvce timing = Bewegungsbereich für Auslassventilsynchronisierung
    • Mobavle range of intake valve timing = Bewegungsbereich für Einlassventilsynchronisierung
    • Valve lift amount = Ventilhubgröße
    • Cranc angle = Kurbelwinkel
  • 3
    • Crank angle sensor output = Kurbelwinkel-Sensorausgangsgröße
    • Cam angle sensor output (maximum retarded angle) = Nockenwinkelsensor-Ausgangsgröße (maximal verzögerter Winkel)
    • Cam angle sensor output (maximum advanced angle) = Nockenwinkelsensorausgangsgröße (maxmal vorgestellter Winkel)
  • 7
    • From = Von
    • To = Zu
    • To drain = Zum Ablauf
    • For oil pump = von der Ölpumpe
  • 10
    • 1001 Detektieren VTd
    • 1002 Berechnet VTt
    • 1006 Berechne Ii
    • Yes = Ja; No = Nein
    • 1016 Ausgabe von Iout
    • Return = Rücksprung
  • 11
    • wie 10
  • 12
    • 1201 Haltestrom-Lernbedingung eingerichtet?
    • Rest wie 10
  • 13
    • 1301 Haltestrom gelernt?
    • Rest wie 12
  • 15
    • And = Und
    • Or = Oder
    • Rest wie 10
  • 17
    • 1701 Detektiere VTd
    • 1702 Berechnet VTt
    • 1706 Berechnet Ii
    • 1710 Ausgeben von Iout
    • Rest wie 10

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung bei einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Einlassventil (31) und ein Auslassventil (32), die synchron zur Rotation einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben werden; eine Erfassungseinrichtung (3, 11, 14) zum Erfassen von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine; eine Berechnungseinrichtung (21; S1002) zum Berechnen einer Soll-Ventilsynchronsierung (VTt) für das Einlassventil (31) und/oder das Auslassventil (32) in Übereinstimmung mit einem von der Erfassungseinrichtung (3, 11, 14) erfassten Betriebszustand; eine Einrichtung (15, 16) zum Variieren des Öffnungszeitpunktes und des Schließzeitpunktes des Einlassventils (31) und/oder Auslassventils (32); eine Ventilsynchronsiations-Erfassungseinrichtung (14, 17, 18, S1001) zum Erfassen einer tatsächlichen Ventilsynchronsierung (VTd) des Einlassventils (31) und/oder Auslassventils (32); eine Steuergrößen-Berechnungseinrichtung (21, S1003) zum Berechnen einer Steuergröße (VTe) auf der Grundlage der Soll-Ventilsynchronsierung (VTt), der tatsächlichen Ventilsynchronsierung (VTd) und des von der Erfassungseinrichtung (3, 11, 14) erfassten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine; eine Steuereinrichtung (19, 20) zum Ausgeben einer Ausgangs-Steuergröße (Iout) entsprechend der von der Steuergrößen-Berechnungseinrichtung (21, S1003) berechneten Steuergröße (VTe) an die Einrichtung (15, 16) zum Variieren des Öffnungszeitpunktes und des Schließzeitpunktes des Einlassventils (31) und/oder Auslassventils (32); und eine Bestimmungseinrichtung (21, S1007, S1008; S1101, S1501) zum Bestimmen, ob die Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) innerhalb eines vorbestimmten Steuerbereiches (VTmn ... VTmx) liegt, wobei nur in dem Falle, dass durch die Bestimmungseinrichtung (21, S1007, S1008; S1101, S1501) bestimmt wird, dass die Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) innerhalb des vorbestimmten Steuerbereiches (VTmn ... VTmx) liegt, die Ausgangs-Steuergröße (Iout) der von der Steuergrößen-Berechnungseinrichtung (21, S1003) berechneten Steuergröße (VTe) entspricht, welche eine Abweichung zwischen der Soll-Ventilsynchronsierung (VTt) und der tatsächlichen Ventilsynchronsierung (VTd) angibt.
  2. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach Anspruch 1, bei welcher die Ausgangs-Steuergröße (Iout) ein jeweils aktueller Wert zur Steuerung der Steuereinrichtung (19, 20) ist.
  3. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach Anspruch 1, bei welcher in dem Falle, dass durch die Bestimmungseinrichtung (21, S1007, S1008; S1101, S1501) bestimmt wird, dass die Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) außerhalb des vorbestimmten Steuerbereiches (VTmn ... VTmx) liegt auf einer Seite, auf welcher die Steuergröße (Vte) einen hohen Wert aufweist, die Ausgangs-Steuergröße (Iout) der Summe aus einer Haltesteuergröße (Iv) und einer vorbestimmten Größe (Ic) entspricht (S1012).
  4. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach Anspruch 3, bei welcher die Haltesteuergröße (Iv) die Ausgangs.Steuergröße (Iout) darstellt in einem Zustand (S1015), in welchem die tatsächliche Ventilsynchronsierung (VTd) im wesentlichen mit der Soll-Ventilsynchronsierung (VTt) übereinstimmt (S1013), falls die Soll-Ventilsynchronsierung (VTt) innerhalb des vorbestimmten Steuerbereiches (VTmn ... VTmx) liegt.
  5. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend eine eine Haltesteuergrößen-Lerneinrichtung (21; S1201; S1301) zum Lernen der Ausgangssteuergröße in einem Zustand, in welchem die die tatsächliche Ventilsynchronsierung (VTd) mit der Soll-Ventilsynchronsierung (Vdt) im wesentlichen übereinstimmt, falls die Soll-Ventilsynchronsierung (VTt) innerhalb des vorbestimmten Steuerbereiches (VTmn ... VTmx) liegt.
  6. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach Anspruch 5, bei welcher die Haltesteuergröße (Iv) auf einen Maximalwert (Imax) eingestellt wird, wenn die Haltesteuergrößen-Lerneinrichtung (21; S1201; S1301) keine Lernoperation ausführt.
  7. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach Anspruch 6, bei welcher der Maximalwert (Imax) der Haltesteuergröße (Iv) einen Maximalwert einer Variationstoleranz darstellt, welche durch die tatsächliche Ventilsynchronisierung (21; VTd) bestimmt ist.
  8. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei welcher die vorbestimmte Größe (Ic) entsprechend einer Ausgangs-Steuergröße (Iout) festgesetzt wird, bei welcher zumindest die tatsächliche Ventilsynchronisierung (VTd) an einer mechanischen Stop-Position gestoppt wird.
  9. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei welcher in dem Fall dass die durch die Steuergrößen-Berechnungseinrichtung (21, S1003) berechnete Steuergröße (VTe) größer ist als die Summe der Haltesteuergröße (Iv) und der vorbestimmten Größe (Ic), oder die tatsächliche Ventilsynchronisierung (VTd) innerhalb des vorbestimmten Steuerbereiches (VTmn ... VTmx) liegt, selbst wenn die Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) außerhalb dieses Steuerbereiches (VTmn to VTmx) liegt, wird die durch die Steuergrößen-Berechnungseinrichtung (21, S1003) berechnete Steuergröße (VTe) als Ausgangs-Steuergröße (Iout) bestimmt.
  10. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Integrier-Steuereinrichtung (21; S1102; 1103) zum Integrieren einer Abweichung zwischen der Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) und der tatsächlichen Ventilsynchronisierung (VTd) zu einem Inegrationswert (Ii), der einen integrierten Korrekturwert (VTe × Igain) liefert zum Korrigieren der durch die Steuergrößen-Berechnungseinrichtung (21, S1003) berechneten Steuergröße (VTe) zu dem korrigierten Integrationswert (Ii), wobei in dem Fall, dass die Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) außerhalb des Steuerbereiches (VTmn to VTmx) liegt, die Steuergröße (VTe) so festgesetzt wird, dass ein Updating des integrierten Korrekturwertes (VTe × Igain) verhindert wird.
  11. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine integriertge Steuereinrichtung (21; S1102; 1103) zum Integrieren einer Abweichung zwischen der Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) und der tatsächlichen Ventilsynchronisierung (VTd) zu einem Inegrationswert (Ii), der einen integrierten Korrekturwert (VTe × Igain) liefert zum Korrigieren der durch die Steuergrößen-Berechnungseinrichtung (21, S1003) berechneten Steuergröße (VTe) zu dem korrigierten Integrationswert (Ii), wobei in dem Fall, dass die Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) außerhalb des Steuerbereiches (VTmn to VTmx) liegt, die Steuergröße (VTe) so festgesetzt wird, dass eine Korrektur des integrierten Korrekturwertes (VTe × Igain) zu der Steuergröße (Vre) verhindert wird.
  12. Vorrichtung zur Ventilsynchronisierung nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine integriertge Steuereinrichtung (21; S1102; 1103) zum Integrieren einer Abweichung zwischen der Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) und der tatsächlichen Ventilsynchronisierung (VTd) zu einem Inegrationswert (Ii), der einen integrierten Korrekturwert (VTe × Igain) liefert zum Korrigieren der durch die Steuergrößen-Berechnungseinrichtung (21, S1003) berechneten Steuergröße (VTe) zu dem korrigierten Integrationswert (Ii), wobei in dem Fall, dass die Soll-Ventilsynchronisierung (VTt) sich von außerhalb des Steuerbereiches (VTmn to VTmx) in diesen Steuerbereich hinein ändert, der integrierte Korrekturwert (VTe × Igain) initialisiert wird.
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