DE10158506A1 - Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren - Google Patents
Ventileinstellungs-Steuersystem für VerbrennungsmotorenInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren zur Verhinderung des Hängenbleibens eines Verriegelungsstifts eines Stellglieds zum Zeitpunkt der Änderung eines Nockenwinkels. Das Ventileinstellungs-Steuersystem ist mit Stellgliedern (15) und (16) ausgerüstet, welche mit Nockenwellchen (15C) und (16C) verbunden sind, mit Hydraulikdruck-Zuführungseinheiten (19) und (20) zur Betätigung der Stellglieder und mit einer Steuerung (21A) zur Steuerung des Hydraulikdrucks für die Stellglieder, abhängig von Motorbetriebszuständen, während eine relative Phase der Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle geändert wird. Das Stellglied enthält einen Verriegelungsmechanismus zur Einstellung der relativen Phase in eine Verriegelungsposition und einen Entriegelungsmechanismus zur Freigabe des Verriegelungsmechanismus, ansprechend auf einen vorbestimmten Hydraulikdruck. Die Steuerung führt einen Freigabevorgang des Verriegelungsmechanismus durch, wenn sich die Verriegelungsposition im Verriegelungsmechanismus von innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein
Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren, um
die Betriebszeitpunkte bzw. Einstellungen von Einlass- bzw.
Ansaugventilen und Auslass- bzw. Abgasventilen des Motors
abhängig von Motorbetriebszuständen zu steuern.
In den letzten Jahren sind die gesetzlichen Vorschriften,
welche in Zusammenhang mit der Emission von schädlichen
Materialien oder Substanzen erlassen wurden, welche im Abgas
enthalten sind, das aus einem Verbrennungsmotor, der in einem
Kraftfahrzeug oder Automobil montiert ist, in die Atmosphäre
ausgestoßen wird, im Hinblick auf den Umweltschutz immer
strenger geworden. Unter diesen Voraussetzungen besteht ein
großer Bedarf für die Verringerung der Emission von
schädlichen Materialien und Substanzen, die im Abgas eines
Verbrennungsmotors enthalten sind.
Im Allgemeinen hat es bislang zwei Arten von Verfahren zur
Verringerung der schädlichen Abgaskomponenten gegeben. Ein
Verfahren richtet sich auf die Verringerung des direkt aus
dem Verbrennungsmotor (im folgenden einfach als Motor
bezeichnet) ausgestoßenen schädlichen Gases, während sich das
andere Verfahren auf die Verringerung der schädlichen
Komponenten durch Nachbehandlung des Motorabgases mit Hilfe
eines katalytischen Wandlers (im folgenden einfach als
Katalysator bezeichnet), der in einem mittleren Abschnitt
innerhalb des Abgasrohrs des Motors eingerichtet ist,
bezieht.
Wie im Stand der Technik bekannt ist, kann bei einem
Katalysator der oben erwähnten Art die Umwandlung der
schädlichen Gaskomponenten in unschädliche schwierig oder
unmöglich sein, wenn die Temperatur des Katalysators nicht
einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Folglich ist es ein
wichtiges Erfordernis, die Temperatur des Katalysators zu
erhöhen oder schnell ansteigen zu lassen, selbst wenn sich
der Verbrennungsmotor zum Beispiel inmitten eines
Startvorgangs im Kaltzustand (d. h. in einem Zustand niedriger
Temperatur) befindet.
In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, dass in den
meisten bislang bekannten Verbrennungsmotoren Nockenwellen,
welche bei der Bestimmung der Zeitpunkte zum Öffnen und
Schließen der Ansaug- oder Abgasventile eine wichtige Rolle
spielen, so angeordnet sind, dass sie durch die Kurbelwelle
mittels von Synchronriemen (oder Steuerketten) angetrieben
werden.
Dementsprechend werden die Zeitpunkte zum Öffnen und
Schließen der Einlass- oder Abgas-Ventile (welche Zeitpunkte
auch als Nockenwinkel bezeichnet werden können) so gesteuert,
dass sie bezüglich des Kurbelwinkels konstant bleiben, trotz
der Tatsache, dass die erforderliche Ventileinstellung sich
abhängig vom Betriebszustand des Motors ändern kann.
In den letzten Jahren wurde jedoch in der Praxis ein
Ventileinstellungs-Steuersystem eingeführt, welches dafür
ausgelegt ist, die Ventileinstellungen zu verändern oder zu
modifizieren, im Hinblick auf die Verbesserung der
Treibstoff/Kosten-Bilanz des Motors, während eine
Verbesserung der Abgasqualität sichergestellt wird.
Ein Ventileinstellungs-Steuersystem dieser Art wird zum
Beispiel in der japanischen Patentanmeldung Nr. 324613/1997
(JP-A-9-324613) offenbart.
Das in der oben erwähnten Veröffentlichung offenbarte
Ventileinstellungs-Steuersystem enthält einen variablen
Ventileinstellungsmechanismus (kurz auch als VVT-Mechanismus
bezeichnet, von englisch: Variable Valve Timing), welcher
Schieber bzw. Flügel umfasst, die innerhalb eines Gehäuses
drehbar angeordnet sind, um die Phase (oder Winkelposition)
der Nockenwellen zu ändern, die ausgebildet sind, um die
Einlassventile und Abgasventile zu betätigen. Die Anordnung
der Schieber bzw. Flügel wird später beschrieben.
An diesem Punkt sei jedoch erwähnt, dass der Schieber bzw.
Flügel des variablen Ventileinstellungsmechanismus bei der
Motorstartoperation im Wesentlichen bei einer Mittelposition
(dem Start entsprechende Position) gehalten wird, um die
relative Winkelverschiebung des Nockenwinkels relativ zum
Kurbelwinkel zu steuern oder zu regeln, und die Regelung oder
Steuerung nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit
freigegeben wird.
Um das Konzept, das der vorliegenden Erfindung zugrunde
liegt, besser verstehen zu können, wird zunächst ausführlich
ein bekanntes Ventileinstellungs-Steuersystem für einen
Verbrennungsmotor beschrieben. Fig. 17 ist ein funktionales
Blockdiagramm, welches allgemein und schematisch die
Konfiguration eines herkömmlichen Ventileinstellungs-
Steuersystems eines Verbrennungsmotors zusammen mit mehreren
umgebenden Teilen des Motors zeigt.
In Fig. 17 ist in Zusammenhang mit einem Ansaugrohr 4 für
die Zuführung von Luft in einen innerhalb von Zylindern des
Motors 1 definierten Verbrennungsraum ein Luftfilter 2 zur
Reinigung der Ansaugluft und ein Luftflusssensor 3 zur
Messung der Menge oder Flussrate der Ansaugluft vorgesehen.
Ferner ist im Ansaugrohr 4 ein Drosselventil 5 eingerichtet,
um die Ansaugluftmenge (d. h. die Menge oder Flussrate der
Ansaugluft) einzustellen oder zu regulieren, um dadurch die
Leistung des Motors 1 zu steuern, ein
Leerlaufgeschwindigkeits-Steuerventil 6 (welches auch kurz
als ISCV bezeichnet wird, von englisch: Idle Speed Control
Valve), um den Ansaugluftfluss einzustellen oder zu regeln,
der das Drosselventil 5 umgeht, um dadurch die Steuerung der
Motordrehzahl (U/min) im Leerlaufbetriebmodus zu bewirken,
und eine Treibstoffeinspritzung 7, um eine mit der
Ansaugluftmenge übereinstimmende Treibstoffmenge
einzuspritzen bzw. auszustoßen.
Zusätzlich ist im Inneren der Verbrennungskammer des
Motorzylinders 1 eine Zündkerze 8 vorgesehen, um eine
Funkenentladung zur Auslösung der Verbrennung des
Luft/Treibstoffgemischs zu bewirken, das in die innerhalb des
Zylinders definierte Verbrennungskammer gefüllt ist. Zu
diesem Zweck ist die Zündkerze 8 elektrisch mit einer
Zündspule 9 verbunden, welche der Zündkerze 8 elektrische
Energie hoher Spannung zuführt.
Ein Abgasrohr 10 ist vorgesehen, um Abgas abzuleiten, welches
sich aus der Verbrennung des Luft/Treibstoffgemischs
innerhalb des Motorzylinders ergibt. Ein O2-Sensor 11 und ein
katalytischer Wandler 12 sind im Abgasrohr 10 angeordnet. Der
O2-Sensor 11 dient dazu, den Gehalt des im Abgas enthaltenen
Restsauerstoffs zu erfassen.
Der katalytische Wandler oder Katalysator 12 besteht aus
einem Dreiwege-Katalysator, welcher als solches bekannt ist,
und in der Lage ist gleichzeitig schädliche Gaskomponenten,
welche im Abgas enthalten sind, wie HC (Kohlenwasserstoffe),
CO (Kohlenmonoxide) und NOx (Stickoxide), zu beseitigen.
Eine Sensorplatte 13, welche zur Erfassung des Kurbelwinkels
entworfen ist, ist auf der Kurbelwelle (nicht abgebildet)
montiert, um sich mit dieser zu drehen. Die Sensorplatte 13
ist an ihrer äußeren Peripherie mit einem Vorstand (nicht
abgebildet) an einem vorbestimmten Kurbelwinkel ausgestattet.
Ein Kurbelwinkel-Sensor 14 ist an einer der äußeren
Peripherie der Sensorplatte 13 diametral entgegengesetzten
Position eingerichtet, um die Winkelposition der Kurbelwelle
in Zusammenwirkung mit der Sensorplatte 13 zu erfassen. Somit
kann der Kurbelwinkelsensor 14 ein elektrisches Signal
erzeugen, das den Kurbelwinkel angibt, d. h. das
Kurbelwinkelsignal, jedes Mal dass der Vorstand der
Sensorplatte 13 den Kurbelwinkelsensor 14 passiert. Auf diese
Weise kann die Rotationsposition bzw. Winkelposition
(Kurbelwinkel) der Kurbelwelle erfasst werden.
Der Motor 1 ist mit Ventilen ausgestattet, um das Ansaugrohr
4 und das Abgasrohr 10 miteinander zu verbinden, wobei die
Zeitpunkte zur Betätigung der Ansaug- oder Abgasventile durch
die Nockenwellen bestimmt sind, welche sich mit der halben
Geschwindigkeit der Kurbelwelle drehen, wie später
beschrieben wird.
Stellglieder 15 und 16 zur einstellbaren Veränderung der
Nockenphasen sind ausgelegt, um die Zeitpunkte zur Betätigung
der Ansaug- bzw. Abgasventile zu verändern.
Genauer gesagt umfasst jedes der Stellglieder 15 und 16 eine
retardierende Hydraulikkammer und eine avancierende
Hydraulikkammer, welche gegeneinander abgeteilt sind (was
später beschrieben wird), um die Rotations- oder
Winkelpositionen (Phasen) der Nockenwellen 15C bzw. 16C bzgl.
der Kurbelwelle zu verändern oder zu variieren.
Nockenwinkelsensoren 17 und 18 sind an Positionen angeordnet,
welche der äußeren Peripherie von Nockenwinkelerfassungs-
Sensorsplatten (nicht abgebildet) diametral entgegenstehen,
zum Zwecke der Erfassung der Winkelpositionen der Nocken
(d. h. Nockenwinkel oder Nockenphasen), über die
Zusammenwirkung mit der Sensorplatte. Genauer gesagt ist
jeder der Nockenwinkel-Sensoren 17 und 18 entworfen, um ein
Pulssignal zu erzeugen, das den Nockenwinkel anzeigt (d. h.
das Nockenwinkelsignal), ansprechend auf einen Vorstand, der
in der äußeren Peripherie der zugehörigen
Nockenwinkelerfassungs-Sensorplatten gebildet ist, ähnlich
wie bei dem zuvor beschriebenen Kurbelwinkelsensor 14. Auf
diese Weise ist es möglich die Nockenwinkel (bzw.
Winkelposition der Nockenwellen) zu erfassen.
Ölsteuerventile (kurz auch als OCV bezeichnet, von englisch:
Oil Control Valve) 19 und 20 bilden in Zusammenwirkung mit
Ölpumpen (nicht abgebildet) Hydraulikdruck-Zuführeinheiten,
und dienen der Steuerung oder Regelung des Hydraulikdrucks,
der den einzelnen Stellgliedern 15 und 16 zugeführt wird, um
dadurch die Nockenphasen zu steuern. Es sei angemerkt, dass
die Ölpumpe entworfen ist, um Öl mit einem vorbestimmten
Hydraulikdruck abzugeben.
Eine elektronische Steuereinheit (auch einfach als ECU
bezeichnet, von englisch: Electronic Control Unit) 21, welche
durch einen Mikrocomputer oder Mikroprozessor gebildet sein
kann, dient als Steuermittel für das Verbrennungsmotor-
System. Unter anderem ist die ECU 21 dafür zuständig, die
Treibstoffeinspritzdüsen 7 und die Zündkerzen 8 zu steuern,
genauso wie die Nockenphasen (Winkelpositionen der Nocken)
der Stellglieder 15 und 16 abhängig von
Motorbetriebszuständen, welche durch unterschiedliche
Sensoren erfasst werden, wie den Luftflusssensor 3, den O2-
Sensor 11, den Kurbelwinkelsensor 14 und die
Nockenwinkelsensoren 17 und 18.
Ferner ist in Zusammenhang mit dem Drosselventil 5 ein
Drosselpositionssensor (in der Figur nicht abgebildet)
vorgesehen, um den Drosselöffnungsgrad zu erfassen, während
ebenfalls ein Wassertemperatursensor für den Motor 1
vorgesehen ist, um dessen Kühlwassertemperatur zu erfassen.
Der erfasste Drosselöffnungsgrad und die erfasste
Kühlwassertemperatur werden ebenfalls der ECU 21 als
Information eingegeben, welche eine Angabe über den
Betriebszustand des Motors 1 macht, ähnlich wie die
unterschiedlichen oben erwähnten Sensorinformationen.
Als nächstes wird der herkömmliche Motorsteuervorgang
beschrieben, der durch das in Fig. 17 gezeigte
Ventileinstellungs-Steuersystem des Standes der Technik
durchgeführt wird. Als erstes misst der Flusssensor 3 die
Luftmenge (Flussrate der Ansaugluft), die dem Motor 1
zugeführt wird, wobei die Ausgabe aus dem Luftflusssensor 3
der ECU 21 als Erfassungsinformation, welche eine Angabe über
den Betriebszustand des Motors macht, zugeführt wird.
Die elektronische Steuereinheit oder ECU 21 bestimmt
rechnerisch die Treibstoffquantität oder -menge, welche der
gemessenen Luftmenge entspricht, um dadurch die
Treibstoffeinspritzdüse 7 entsprechend zu betätigen.
Gleichzeitig steuert die ECU 21 die zeitliche Dauer für die
Zufuhr von elektrischer Energie an die Zündspule 18, sowie
den Zeitpunkt ihrer Unterbrechung, um dadurch eine
Funkenentladung an der Zündkerze 8 zu erzeugen, um zum
richtigen Zeitpunkt das Luft/Treibstoffgemisch zu zünden, das
in die innerhalb des Motorzylinders definierte
Verbrennungskammer gefüllt wurde.
Andererseits dient das Drosselventil 5 dazu, die Menge der
dem Motor zugeführten Ansaugluft einzustellen oder zu
regulieren, um dadurch das Ausgangsdrehmoment oder die
Ausgangsleistung des Motors 1 entsprechend zu steuern. Das
Abgas, das sich aus der Verbrennung des
Luft/Treibstoffgemischs innerhalb des Zylinders des Motors 1
ergibt, wird über das Abgasrohr 10 ausgestoßen.
In jenem Fall wandelt der Katalysator 12, der innerhalb des
Abgasrohrs 10 an einer Zwischenposition angeordnet ist, die
schädlichen Komponenten, welche im Abgas enthalten sind, wie
Kohlenwasserstoff (HC) (unverbranntes Gas), Kohlenmonoxid
(CO) und Stickoxide (NOx) in harmloses Kohlendioxid und
Wasser (H2O) um. Auf diese Weise wird das Abgas gereinigt.
Um die maximale Reinigungseffizienz des Dreiwege-Katalysators
12 bereitzustellen, ist der O2-Sensor 11 in Zusammenhang mit
dem Abgasrohr 10 eingerichtet, um die im Abgas enthaltene
Menge an Restsauerstoff zu erfassen. Das Ausgangssignal des
O2-Sensors 11 wird der elektronischen Steuereinheit oder ECU
21 eingegeben, welche darauf anspricht, indem in einer
Rückkoppelungsschleife die Menge des durch die Einspritzdüse
7 eingespritzten Treibstoffs so geregelt wird, dass das
Luft/Treibstoffgemisch, welches verbrannt werden soll, ein
stöchiometrisches Verhältnis annimmt.
Zusätzlich steuert die ECU 21 die Stellglieder 15 und 16
(welche Teile des variablen Ventileinstellungsmechanismus
bilden) abhängig vom Motorbetriebszustand, um die Zeitpunkte
zu regeln, zu welchen die Einlass- oder Abgasventile betätigt
werden sollen.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 19
die Phasenwinkel-Steueroperation konkret beschrieben, welche
von dem herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuersystem des
Verbrennungsmotors für die Nockenwellen 15C und 16C
durchgeführt wird.
Im Falle des herkömmlichen Verbrennungsmotors mit festem
Ventileinstellungsschema (nicht abgebildet), wird das
Drehmoment der Kurbelwelle mittels von Synchronriemen
(Steuerketten) auf die Nockenwellen übertragen, und
Übertragungsmechanismen wie Scheiben und Zähne sind mit den
Nockenwellen gekoppelt, um sich mit den Scheiben zu drehen.
Im Gegensatz dazu, im Falle eines Verbrennungsmotors, der mit
einem variablen Ventileinstellungsmechanismus ausgerüstet
ist, sind anstelle der oben erwähnten Scheiben und Zähne
Stellglieder vorgesehen, welche entworfen sind um die
relative Phasenposition zwischen der Kurbelwelle und den
Nockenwellen zu ändern.
Fig. 18 ist eine Ansicht zur Verdeutlichung der Beziehung
zwischen dem Kurbelwinkel °CA und dem Ventilhub (was den Grad
der Ventilöffnung mm angibt, was im Folgenden auch als
Ventilöffnungsgröße bezeichnet wird). In der Figur wird der
obere Totpunkt im Verdichtungstakt des Zylinders durch das
Referenzsymbol TDC bezeichnet.
In Fig. 18 stellt eine Kurve mit Einzelstrichen die Änderung
des Ventilhubs dar, der mechanisch im retardiertesten Zustand
mechanisch begrenzt ist, eine Kurve mit unterbrochener Linie
stellt die Änderung des Ventilhubs dar, der im avanciertesten
Zustand mechanisch begrenzt ist, und eine Kurve mit
durchgezogener Linie stellt die Änderung des Ventilhubs in
einem verriegelten Zustand dar, der durch einen
Verriegelungsmechanismus (der später beschrieben wird)
eingestellt wird.
In Fig. 18 sollte beachtet werden, dass die Spitzenposition
des Ventilhubs auf der retardierten Seite (in der Figur
rechts) bzgl. des oberen Todpunkts (TDC) der vollkommen
geöffneten Position des Ansaugventils entspricht, während die
Spitzenposition des Ventilhubs auf der avancierten Seite (in
der Figur links) der vollkommen geöffneten Position des
Abgasventils entspricht.
Dementsprechend stellt die Differenz des Kurbelwinkels
zwischen den Spitzen auf der retardierten Seite und der
avancierten Seite (d. h. die Differenz zwischen der Kurve mit
Einzelstrichen und der Kurve mit unterbrochenen Linie) den
Bereich dar, innerhalb von welchem die Ventileinstellung
geändert werden kann (einstellbarer
Ventileinstellungsbereich). Anders ausgedrückt kann die
Ventileinstellung innerhalb des Kurbelwinkelbereichs
verändert oder eingestellt werden, der zwischen der Kurve mit
unterbrochener Linie und der Kurve mit Einzelstrichen
definiert ist, sowohl beim Ansaug- als auch beim
Ausstoßvorgang.
Fig. 19 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der
Phasen- oder Zeitverhältnisse zwischen dem Ausgangspulssignal
des Kurbelwinkelsensors 14 einerseits, und des
Nockenwinkelsensors 17 oder 18 andererseits. Genauer gesagt
sind in Fig. 19 die Ausgangspulssignale des
Nockenwinkelsensors 17 oder 18 sowohl im retardiertesten als
auch im avanciertesten Zustand gezeigt, relativ zur Ausgabe
aus dem Kurbelwinkelsensor.
In diesem Zusammenhang sei hinzugefügt, dass die
Phasenposition des Ausgangssignals des Nockenwinkelsensors 17
oder 18 relativ zum Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 14
(d. h. Kurbelwinkelsignal) unterschiedlich wird, abhängig von
den Positionen, an welchen die Nockenwinkelsensoren 17 und 18
montiert sind.
An diesem Punkt sollte auch darauf hingewiesen werden, dass
das Retardieren der Ventileinstellung bedeutet, dass die
Ventilöffnungs-Startzeiten sowohl des Ansaug- als auch
Abgasventils retardiert oder verzögert wird, relativ zu (oder
bezogen auf) dem Kurbelwinkel, während das Avancieren der
Ventileinstellung bedeutet, dass die Ventilöffnungs-
Startzeiten beider Ventile relativ zum Kurbelwinkel avanciert
oder vorgestellt werden.
Die Öffnungsstartzeiten für das Ansaugventil und das
Abgasventil können mittels der Stellglieder 15 und 16
verändert oder modifiziert werden, welche Stellglieder Teile
des variablen Ventileinstellungsmechanismus bilden, um
dadurch so gesteuert zu werden, dass sie eine gegebene
retardierte Position oder avancierte Position innerhalb des
zuvor unter Fig. 24 erwähnten einstellbaren oder variablen
Bereichs der Ventileinstellung annehmen.
Die Fig. 20 bis 22 sind Ansichten, welche die innere
Struktur der Stellglieder 15 und 16 zeigen, welche in einer
im Wesentlichen identischen Struktur implementiert sind.
Genauer gesagt zeigt Fig. 20 diese in einem Zustand, in dem
die Nockenphase in der retardiertesten Position eingestellt
ist (entsprechend dem Zustand, der durch die Kurve mit
Einzelstrichen in Fig. 18 angegeben ist), Fig. 21 zeigt
diese in einem Zustand, in dem die Nockenphase in die
verriegelte oder Sperrposition eingestellt ist (entsprechend
dem durch die Kurve mit durchgezogener Linie in Fig. 18
angegebenen Zustand), und Fig. 22 zeigt diese in einem
Zustand, in dem die Nockenphase auf die avancierteste
Position eingestellt ist (entsprechend dem Zustand, der in
Fig. 18 durch die unterbrochene Linie angegeben ist).
Unter Bezugnahme auf die Fig. 20, 21 und 22 sieht man, dass
jedes der Stellglieder 15 und 16 ein Gehäuse 151 umfasst,
welches in eine durch einen Pfeil angegebene Richtung drehbar
ist, ein Drehschieber 152, der zusammen mit dem Gehäuse 151
drehbar ist, retardierende Hydraulikkammern 153 und
avancierende Hydraulikkammern 154, welche beide innerhalb des
Gehäuses 151 definiert sind, ein Verschlussstift 155 und eine
Feder 156, welche auch innerhalb des Gehäuses 151 vorgesehen
sind, und Verschlussvertiefungen 157, die in dem Schieber 152
gebildet sind.
Leistung oder Drehmoment wird auf das Gehäuse 151 aus der
Kurbelwelle mittels einer Riemen/Scheiben-Anordnung (nicht
abgebildet) übertragen, wobei die Drehgeschwindigkeit um
einen Faktor 1/2 reduziert wird.
Die Position (Phasenposition) des Schiebers 152 verschiebt
sich innerhalb des Gehäuses 151 ansprechend auf den
Hydraulikdruck, der selektiv der retardierenden
Hydraulikkammer 153 oder der avancierenden Hydraulikkammer
154 zugeführt wird.
Der Betriebsbereich des Schiebers 152 wird bestimmt oder
definiert durch die retardierende Hydraulikkammer 153 und die
avancierende Hydraulikkammer 154.
Die Feder 156 drückt den Verschlussstift 155 elastisch in
eine vorstehende Richtung, während die
Verriegelungsvertiefung 157 an einer vorbestimmten
Schiebersperrposition gebildet ist, an der die Vertiefung 157
dem Spitzende des Verriegelungsstifts 155 gegenübersteht.
Es sei angemerkt, dass ein Ölzuführungsanschluss (nicht
abgebildet) in der Verriegelungsvertiefung 157 gebildet ist,
durch welchen das Hydraulikmedium (z. B. Öl in diesem Fall)
aus der retardierenden Hydraulikkammer 153 oder der
avancierenden Hydraulikkammer 154 zugeführt wird, je nachdem
wo ein höherer Hydraulikdruck herrscht.
Die Schaufeln bzw. Schieber 152, welche entworfen sind
innerhalb der retardierenden Hydraulikkammer 153 und der
avancierenden Hydraulikkammer 154 zu arbeiten (d. h.
Betriebsbereich des Schiebers), und welche in der
Winkelposition bzw. Phase verschoben werden, sind mit den
Nockenwellen 15C und 16C für die Betätigung der Ansaug- oder
Abgasventile der Motorzylinder gekoppelt.
Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ist das
Stellglied 16 auf der Abgasseite mit einer Feder ausgerüstet,
um den Schieber 152 elastisch so zu spannen, dass er gegen
die Reaktionskraft der Nockenwelle 16C die avancierte
Position einnehmen kann.
Die Stellglieder 15 und 16 werden unter dem Hydraulikdruck
eines Schmieröls des Motors 1 betätigt, das durch
Ölsteuerventile 19 und 20 zugeführt wird. Zur Steuerung der
Nockenwinkelphasen der Stellglieder 15 und 16 auf die in Fig.
20-22 gezeigte Weise, wird die Ölmenge (d. h.
Hydraulikdruck), die den Stellgliedern 15 und 16 zugeführt
wird, gesteuert.
Als Beispiel kann die Reglung der Nockenwinkelphase auf die
retardierteste Position, wie in Fig. 20 gezeigt, verwirklicht
werden, indem Öl in die retardierende Hydraulikkammer 153
gespeist wird. Im Gegensatz dazu kann die Reglung der
Nockenwinkelphase auf die in Fig. 22 gezeigte avancierteste
Position bewirkt werden, indem Öl in die avancierende
Hydraulikkammer 153 gespeist wird.
Die Ölsteuerventile 19 und 20 sind dafür zuständig, entweder
die retardierende Hydraulikkammer 153 oder die avancierende
Hydraulikkammer 154 für die Ölzufuhr auszuwählen. Fig. 23, 24
und 25 zeigen in seitlicher Schnittansicht die innere
Struktur der Ölsteuerventile 19 und 20, welche im
wesentlichen identisch implementiert sind.
In den Fig. 23-25 umfasst jedes Ölsteuerventil 19 und 20
ein zylindrisches Gehäuse 191, eine Spule 192, welche
gleitend innerhalb des Gehäuses 191 angeordnet ist, eine
Solenoid-Spule 193 um die Spule 192 kontinuierlich
anzutreiben, und eine Feder 194, um die Spule 192 elastisch
in die Rückstellrichtung zu spannen.
Das Gehäuse 191 ist mit einer Öffnung 195 ausgestattet,
welche hydraulisch mit einer Pumpe (nicht abgebildet)
verbunden ist, mit Öffnungen 196 und 197, welche hydraulisch
mit dem Stellglied 15 oder 16 verbunden sind, und
Ablauföffnungen 198 und 199, welche mit einer Ölwanne
verbunden sind.
Die Öffnung 196 kann mit der retardierenden Hydraulikkammer
153 des Stellglieds 15 oder der avancierenden Hydraulikkammer
154 des Stellglieds 16 verbunden sein. Andererseits kann die
Öffnung 197 mit der avancierenden Hydraulikkammer 154 des
Stellglieds 15 oder der retardierenden Hydraulikkammer 153
des Stellglieds 16 verbunden sein.
Die Öffnungen 196 und 197 werden selektiv mit der
Ölzuführungsöffnung 195 verbunden, abhängig von der axialen
Position der Spule 192 (d. h. der Position der Spule in
Längsrichtung). In dem in Fig. 23 gezeigten Zustand wurde die
Öffnung 195 mit der Öffnung 196 verbunden, während in Fig. 25
die Öffnung 195 mit der Öffnung 197 verbunden wurde.
Auf ähnliche Weise werden die Ablauföffnungen 198 und 199
selektiv mit der Öffnung 197 oder 196 verbunden, abgängig von
der axialen Position der Spule 192. In dem in Fig. 23
gezeigten Fall ist die Öffnung 197 mit der Öffnung 198
verbunden, während in Fig. 25 die Öffnung 196 mit der Öffnung
199 verbunden ist.
Der Ölzufuhranschluss, der in der Verriegelungsvertiefung 157
gebildet ist, ist so eingerichtet, dass ihm Öl zugeführt
wird, wenn die Ölsteuerventile 19 und 20 in dem elektrisch
betätigten bzw. erregten Zustand sind (siehe Fig. 25).
Genauer gesagt, wenn der an die Verriegelungsvertiefung 157
angelegte Hydraulikdruck die Federkraft der Feder 156
überschreitet, wird der Verriegelungsstift 155 aus der
Verriegelungsvertiefung 157 herausgedrückt, wodurch der
verriegelte Zustand aufgehoben wird.
Fig. 23 zeigt den Zustand, in dem der durch den Solenoid 193
fließende Strom auf dem minimalen Wert ist, und somit die
Feder 194 maximal gedehnt oder relaxiert ist.
Wenn man annimmt, dass das in Fig. 23 gezeigte Ölsteuerventil
als Ölsteuerventil 19 der Ansaugseite dient, fließt das
Hydraulikmedium oder Öl, das aus der Pumpe über die Öffnung
195 zugeführt wird, in die retardierende Hydraulikkammer 153
des Stellglieds 15, wodurch die Stellglieder 15 in den in
Fig. 20 gezeigten Zustand verschoben werden.
Folglich wird das in der avancierenden Hydraulikkammer 154
des Stellglieds 15 befindliche Öl dazu gezwungen, aus der
Öffnung 197 herauszufließen, um schließlich über die Öffnung
198 in die Ölwanne entladen zu werden.
Andererseits, wenn man annimmt, dass das in Fig. 23 gezeigte
Ölsteuerventil als Ölsteuerventil 20 auf der Abgasseite
dient, ist die Situation umgekehrt. Das Hydraulikmedium oder
Öl, das aus der Pumpe über die Öffnung 196 zugeführt wird,
fließt nämlich in die avancierende Hydraulikkammer 154 des
Stellglieds 16, wodurch die Stellglieder 16 schließlich in
den in Fig. 22 gezeigten Zustand versetzt werden.
In jenem Fall wird das in der retardierenden Hydraulikkammer
153 des Stellglieds 16 befindliche Öl zwangsweise über die
Öffnungen 197 und 198 in die Ölwanne ausgestoßen.
Aufgrund der oben unter Bezugnahme auf Fig. 23 beschriebenen
Anordnung des Hydraulikkreises, kann eine Ventilüberlappung
auf ein Minimum unterdrückt werden, selbst bei Auftreten
eines Fehlers, wie einer Unterbrechung der elektrischen
Stromversorgung für die Ölsteuerventile 19 und 20, welche auf
der Einlassseite bzw. Auslassseite angeordnet sind, z. B.
aufgrund eines Drahtbruchs oder dergleichen. Dieses Merkmal
ist aus dem Gesichtspunkt der Sicherstellung hoher
Zuverlässigkeit gegen Motoraussetzer vorteilhaft.
In Fig. 25 ist der Zustand abgebildet, in dem der durch die
Spule 193 fließende Strom maximal ist, und somit die Feder
194 auf ihre Minimallänge zusammengedrückt ist.
Wenn man als Beispiel annimmt, dass das in Fig. 25 gezeigte
Ölsteuerventil als auf der Ansaugseite eingerichtetes
Ölsteuerventil 19 dient, wird das aus der Pumpe zugeführte Öl
dazu gebracht in die avancierende Hydraulikkammer 154 des
Stellglieds 15 über die Öffnung 197 zu fließen, wohingegen
das Öl in der retardierenden Hydraulikkammer 153 des
Stellglieds 15 über die Öffnungen 196 und 199 ausgestoßen
wird.
Andererseits, in dem Fall, in dem das in Fig. 25 gezeigte
Ölsteuerventil als Ölsteuerventil 20 auf der Abgasseite
dient, wird das Öl, das aus der Pumpe zugeführt wird, dazu
gezwungen, die retardierende Hydraulikkammer 153 des
Stellglieds 16 über die Öffnung 197 fließen, während das Öl
in der avancierenden Hydraulikkammer 154 des Stellglieds 16
über die Öffnungen 196 und 199 ausgestoßen wird.
Fig. 24 zeigt den Zustand, der der Ventileinstellungs-
Endposition oder Sperrposition (Mittelposition) entspricht.
In diesem Zustand sind die Schieber 152 der Stellglieder 15
und 16 an jeweiligen gewünschten Positionen (siehe den in
Fig. 21 gezeigten Zustand).
In dem in Fig. 24 gezeigten Zustand ist die Öffnung 195,
welche auf der Ölzuführseite vorgesehen ist, nicht direkt mit
der Öffnung 196 oder 197 verbunden, die auf der
Stellgliedseite angeordnet ist. Aufgrund von leckendem Öl
wird jedoch dem Ölzuführanschluss der Verriegelungsvertiefung
157 Öl zugeführt (siehe Fig. 21).
Dementsprechend, selbst wenn die der Schieber 152 sich in der
Verriegelungsposition befindet, kann es zu einer Situation
kommen, bei welcher der durch das leckende Öl auf den
Ölzuführanschluss ausgeübte Hydraulikdruck die Federkraft der
Feder 156 überwindet (d. h. den vorbestimmten Entriegelungs-
Hydraulikdruckwert überschreitet). In jenem Fall wird der
Verriegelungsstift 155 dazu gebracht, die
Verriegelungsvertiefung 157 freizugeben, wodurch es der
Schaufel bzw. dem Schieber 152 möglich wird sich innerhalb
des Gehäuses 151 zu bewegen.
An diesem Punkt sollte erwähnt werden, dass der oben
erwähnte, vorbestimmte Entriegelungs-Hydraulikdruck auf einen
notwendigen Minimalwert eingestellt werden kann.
Ferner können die Positionen (Phasen) der Schieber 152 der
Stellglieder 15 und 16, welche die Ventileinstellung
bestimmen, geeignet gesteuert werden, indem die
Schieberpositionen mittels der Nockenwinkelsensoren 17 und 18
erfasst werden.
Die Nockenwinkelsensoren 17 und 18 sind an Positionen
montiert, welche es ihnen gestatten die relative Position
zwischen der Kurbelwelle einerseits und den Nockenwellen 15C
und 16C andererseits zu erfassen.
In Fig. 25 wird die Phasendifferenz relativ zum
Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors an der Position, bei
welcher die Ventileinstellung am avanciertesten ist (siehe in
Fig. 19 die Kurve mit unterbrochener Linie), durch A
angegeben, wohingegen die Phasendifferenz relativ zum
Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors an der Position, an
der die Ventileinstellung am retardiertesten ist (siehe in
Fig. 19 die Kurve mit gestrichelter Linie), durch B angegeben
ist.
Die ECU 21 ist entworfen oder programmiert, um die
Rückkopplungsregelung so durchzuführen, dass die erfasste
Phasendifferenz A oder B mit dem gewünschten Wert
übereinstimmt, wodurch die Ventileinstellungssteuerung auf
gegebene Positionen durchgeführt wird.
Genauer gesagt wird nur als Beispiel angenommen, dass auf der
Ansaugseite die erfasste Position des Nockenwinkelsensors 17
relativ zur Erfassungszeit des Kurbelwinkelsensors 14 unter
Bezugnahme auf die durch die ECU 21 arithmetisch bestimmte
gewünschte Position retardiert ist. In jenem Fall muss die
erfasste Position (Erfassungseinstellung) des
Nockenwinkelsensors 17 auf die gewünschte Position avanciert
werden. Zu diesem Zweck wird die Menge des durch die Spule
193 des Ölsteuerventils 19 fließenden Stroms abhängig von der
Differenz zwischen der erfassten Position und der gewünschten
Position geregelt, um dadurch die Spule 192 entsprechend zu
steuern.
In dem Fall, in dem die Differenz zwischen der gewünschten
Position und der erfassten Position groß ist, wird die Menge
an elektrischen Strom, die der Spule 193 des Ölsteuerventils
19 zugeführt wird, vergrößert, um eine rasche Einnahme der
gewünschten Position zu ermöglichen.
Als Ergebnis hiervon wird der Durchmesser der Öffnung 197 in
die avancierende Hydraulikkammer 154 des Stellglieds 15
vergrößert, was zu einer Erhöhung der Ölmenge führt, die in
die avancierende Hydraulikkammer 154 gespeist wird.
Folglich, während die erfasste Position sich der gewünschten
Position nähert, wird der der Spule 193 des Ölsteuerventils
19 zugeführte Strom verringert, so dass die Position der
Spule 192 des Ölsteuerventils 19 dem in Fig. 24 gezeigten
Zustand näher kommt.
Zu dem Zeitpunkt, an dem die Übereinstimmung zwischen
erfasster und gewünschter Position festgestellt wird, wird
die elektrische Stromversorgung für die Spule 193 so
gesteuert, dass der zur retardierenden Hydraulikkammer 153
und avancierenden Hydraulikkammer 154 führende Ölflusspfad
des Stellglieds 15 abgefangen wird, wie in Fig. 24
ersichtlich ist.
Es sei angemerkt, dass die gewünschte Position im
gewöhnlichen Motorbetriebszustand (z. B. Laufzustand nach
Aufwärmen) so eingestellt oder etabliert sein kann, dass eine
optimale Ventileinstellung in Übereinstimmung mit dem
Motorbetriebszustand verwirklicht werden kann, indem vorher
z. B. zweidimensionale Abbildungsdatenwerte oder Kennfelder
gespeichert werden, welche experimentell entsprechend zu den
Betriebszuständen jeweils erhalten werden (z. B.
Motorumdrehungszahl und Motorbelastung), in einem in der ECU
21 eingebauten ROM.
Andererseits ist die Drehgeschwindigkeit der Ölpumpe, welche
durch den Motor 1 angetrieben wird, im Motorstartvorgang-
Modus nicht hoch genug. Folglich ist das dem Stellglied 15
zugeführte Ölvolumen auch nicht ausreichend. Somit wird es
praktisch unmöglich durch Steuerung des Hydraulikdrucks wie
oben beschrieben die Ventileinstellung in die avancierte
Position zu steuern.
Unter dieser Voraussetzung muss ein Schlagen oder Flattern
des Schiebers 152 aufgrund des unzureichenden Hydraulikdrucks
verhindert werden, durch Eingriff des Verriegelungsstifts 155
in die Verriegelungsvertiefung 157, wie in Fig. 21
dargestellt.
In jenem Fall, wenn das Einlassventil übermäßig spät betätigt
wird (d. h. wenn die Ventileinstellung zu stark retardiert
ist) wird das tatsächliche Verdichtungsverhältnis verringert,
während ein übermäßiges Avancieren der Betätigung des
Ansaugventils (zu starkes Avancieren der Ventileinstellung)
zu einer Vergrößerung der Zeitperiode führen wird, während
welcher das Ansaugventil und das Abgasventil miteinander
überlappen. In anderen Worten führt eine zu stark retardierte
oder zu stark avancierte Betätigung des Einlassventils zu
einer Vergrößerung des Pumpverlusts.
Sicherlich kann die zu stark retardierende oder zu stark
avancierende Betätigungssteuerung des Ansaugventils
nützlicher Weise gewählt werden, um die
Rotationsgeschwindigkeit während des Motorstartvorgangs (beim
Anlasskurbeln) und Auslösen der Initialverbrennung zu
vergrößern. Da jedoch die Verbrennung im wesentlichen
unzureichend ist, ist eine vollständige Verbrennung schwer zu
verwirklichen.
Andererseits führt ein zu starkes Retardieren der Betätigung
des Abgasventils zu einer Vergrößerung der Überlappperiode,
während welcher das Ansaugventil und das Abgasventil
miteinander überlappen, ähnlich dem Fall, in dem der Betrieb
des Ansaugventils übermäßig avanciert wird. Im Gegensatz dazu
führt ein zu starkes Avancieren der Betätigung des
Abgasventils zu einer Absenkung des tatsächlichen
Ausdehnungsverhältnisses, was es unmöglich macht die
Verbrennungsenergie ausreichend auf die Kurbelwelle zu
übertragen.
Aus dem oben Gesagten geht hervor, dass ein zu starkes
Retardieren oder zu starkes Avancieren der Steuerung der
Ventileinstellung bei dem Motorstartvorgang oder unmittelbar
danach ungewollt zu einer Verschlechterung des
Motorstartverhaltens führen kann, oder im schlimmsten Fall
dazu, dass der Motor nicht gestartet werden kann.
Somit, um mit den oben erwähnten Problemen beim
Motorstartvorgang umzugehen, wird der Schieber 152 fest in
die Verriegelungsposition eingestellt (d. h. beinahe in die
Mittenposition zwischen der retardiertesten und der
avanciertesten Position), durch Eingreifen des
Verriegelungsstifts 155 in die Verriegelungsvertiefung 157,
wie in Fig. 21 gezeigt.
In jenem Fall, da der Hydraulikdruck des Schmieröls mit
zunehmender Motorumdrehung (U/m) nach dem Startvorgang des
Motors zunimmt, wird der Hydraulikdruck den Stellgliedern 15
und 16 aufgrund des vorher beschriebenen leckenden Öls
zugeführt, selbst in dem Zustand, in dem die Spule 192 sich
in der in Fig. 24 gezeigten Position befindet.
In dieser Situation, wenn der an die Verriegelungsvertiefung
157 angelegte Hydraulikdruck die Federkraft der Feder 156
überwindet, wird der Verriegelungsstift 155 dazu gebracht,
sich aus dem Eingriff mit der Verriegelungsvertiefung 157 zu
lösen, wodurch sich der Schieber 152 bewegen kann.
Somit, indem die Ölsteuerventile 19 und 20 nach dem
Entriegeln der Schieber gesteuert werden, kann der
Hydraulikdruck, der der retardierenden Hydraulikkammer 153
und der avancierenden Hydraulikkammer 154 zugeführt wird,
geregelt werden, wodurch die retardierende oder avancierende
Steuerung der Ventileinstellung durchgeführt werden kann.
In jenem Fall, insbesondere im Hochgeschwindigkeits-
Drehbereich des Motors 1, wird die Ventileinstellung so
gesteuert, dass sie stärker retardiert wird im Vergleich mit
dem Motorstartvorgang, zum Zwecke der Bewirkung des
Ansaugträgheitseffekts und zur Verbesserung des
volumetrischen Wirkungsgrads und somit der Ausgangsleistung
des Motors.
Wie man anhand des zuvor Beschriebenen erkennt, werden die
Verriegelungsstifte 155 der Stellglieder 15 und 16 bei dem
Motorstartvorgang beinahe bei einer Mittenposition zwischen
der retardiertesten Position und der avanciertesten Position
verriegelt, im Hinblick auf eine Verbesserung des
Motorstartverhaltens. Andererseits, sobald der Motorbetrieb
nach Freigabe des Verriegelungsmechanismus gestartet worden
ist, wird die Ventileinstellung so gesteuert, dass sie
retardiert ist, insbesondere im Hochgeschwindigkeits-
Drehbereich des Motors.
Im herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuersystem für
Verbrennungsmotoren wurde jedoch nicht auf solche technischen
Eigenschaften geachtet, wie die Verbesserung der
Abgasqualität und die Beschleunigung des Temperaturanstiegs
des Katalysators.
Herkömmliche Ventileinstellungs-Steuersysteme für
Verbrennungsmotoren sind wie oben beschrieben konfiguriert.
Bei einem Motoranlassvorgang greift das Ventileinstellungs-
Steuersystem durch den Verriegelungsmechanismus des
Stellglieds in einer im Wesentlichen mittleren Position
zwischen der avanciertesten Position und der retardiertesten
Position ein, wodurch das Anlassverhalten des
Verbrennungsmotors verbessert wird. Nachdem der Motor
angelassen worden ist, wenn der Verriegelungsmechanismus
freigegeben ist, verbessert das Ventileinstellungs-
Steuersystem die Leistungseigenschaften des
Verbrennungsmotors durch die Steuerung der Ventileinstellung
in Richtung eines retardierteren Zustands als beim
Anlassvorgang, insbesondere in einem Bereich hoher Drehzahl.
Zusätzlich beschreibt die japanische Anmeldung mit der Nummer
11-210424, dass nach der Freigabe des Verriegelungsstifts die
Steuerung der Ventileinstellung eine Rückkoppelungsregelung
ausführt, damit ein erfasster Vorlauf- bzw.
Avancierungswinkelbetrag mit einem Soll-
Avancierungswinkelbetrag übereinstimmt.
Auf der Einlassseite, wenn der erfasste
Avancierungswinkelbetrag in einem retardierterem Zustand ist
als der Soll-Avancierungswinkelbetrag, steuert das
Ventileinstellungs-Steuersystem die OCVs 19 und 20 so, dass
sie Öl in die avancierende Hydraulikkammer des Stellglieds
speisen, um die Ventileinstellung vorzustellen bzw. zu
avancieren. Im Ergebnis sind die OCVs in der Lage, sukzessive
die Spule 192 so zu steuern, dass sie durch den Betrag des
der Spule 192 zugefügten Erregungsstroms in eine beliebige
Position eingestellt wird, wie in Fig. 25 gezeigt, wodurch
die aus einer Ölpumpe den Stellgliedern 15 und 16
zuzuführende Ölmenge gesteuert wird.
Wenn der erfasste Avancierungswinkelbetrag in einem
avancierteren Zustand als der Soll-Avancierungswinkelbetrag
ist, steuert das Ventileinstellungs-Steuersystem die OCVs so,
dass sie Öl in die retardierende Hydraulikkammer des
Stellglieds speisen, wie in Fig. 23 gezeigt, so dass die
Ventileinstellung retardiert wird. Zusätzlich, wenn der
erfasste Avancierungswinkelbetrag mit dem Soll-
Avancierungsbetrag im Wesentlichen übereinstimmt, steuert das
Ventileinstellungs-Steuersystem auf solche Weise, dass sowohl
die avancierende Hydraulikkammer 154 als auch die
retardierende Hydraulikkammer 153 in Positionen eingestellt
werden, um den Durchgang zu sperren, wie in Fig. 24 gezeigt.
Wenn der Avancierungswinkelbetrag sich in einer
Stiftverriegelungsposition befindet, befindet sich der
Verriegelungsstift 155 in der Position der
Verriegelungsvertiefung 157, und die meisten der Durchgänge
der OCVs 19 und 20 sind blockiert. Somit, da der
Hydraulikdruck stark abnimmt und auch der an den
Verriegelungsstift 155 angelegte Hydraulikdruck abnimmt, wird
der Verriegelungsstift 155 in der Verriegelungsvertiefung 157
verriegelt, wenn eine Kraft, welche durch den an den
Verriegelungsstift 155 angelegten Hydraulikdruck bewirkt
wird, kleiner als die Kraft der Feder ist.
Hierbei, in dem Fall, in welchem eine Integralsteuerung
durchgeführt wird, damit der erfasste
Avancierungswinkelbetrag mit dem Soll-Avancierungsbetrag
übereinstimmt, wird der erfasste Avancierungswinkelbetrag
durch den Verriegelungsstift 155 verriegelt, wenn es eine nur
geringe Differenz zwischen der Stiftverriegelungsposition und
dem Soll-Avancierungswinkelbetrag gibt, wenn der
Verriegelungsstift 155 verriegelt ist. Somit bewegt sich der
erfasste Avancierungswinkelbetrag nicht, trotz der Tatsache,
dass ein integrierter Wert zunimmt oder abnimmt, und der
integrierte Wert erhöht sich oder verringert sich auf einen
Grenzwert des Steuerungsbereichs. Wenn sich der Soll-
Avancierungswinkelbetrag ändert und es beabsichtigt ist, dass
der erfasste Avancierungswinkelbetrag der Änderung folgt,
kann es sein, dass der erfasste Avancierungswinkel dem Soll-
Avancierungswinkelbetrag nicht rasch folgen kann, da ein
Steuerwert divergiert.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen und
weitere Nachteile zu beseitigen, und es ist eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung ein Ventileinstellungs-Steuersystem
für Verbrennungsmotoren zu verwirklichen, das ein Hängen
bleiben des Verriegelungsstifts eines Stellglieds zum
Zeitpunkt der Änderung eines Nockenwinkels durch Änderung der
Ventileinstellung verhindert, und bewirkt, dass ein erfasster
Avancierungswinkelbetrag einem Soll-Avancierungswinkelbetrag
prompt folgt, wodurch die Motorleistungsfähigkeit voll
ausgenutzt wird, um eine Verringerung der Steuerbarkeit oder
Fahrbarkeit, der Abgasqualität und dergleichen zu verhindern.
Im Hinblick auf die obige Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der
vorliegenden Erfindung ein Ventileinstellungs-Steuersystem
bzw. Regelungssystem (im Folgenden immer als Steuerungssystem
bezeichnet) für einen Verbrennungsmotor geschaffen, welches
eine Sensoreinrichtung enthält, um Motorbetriebszustände des
Verbrennungsmotors zu erfassen, Einlass- oder Auslass-
Nockenwellen zur Betätigung von Einlass- bzw. Auslass-
Ventilen des Verbrennungsmotors synchron mit der Drehung der
Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, mindestens ein
Stellglied, das mit mindestens einer der Nockenwellen zur
Betätigung der Einlass- bzw. Auslassventile verbunden ist,
eine Hydraulikdruck-Zuführungseinheit um einen Hydraulikdruck
zur Betätigung des Stellglieds bereitzustellen, eine
Steuereinrichtung zur Steuerung des aus der Hydraulikdruck-
Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführten Hydraulikdrucks,
abhängig von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors,
während die relative Phase der Nockenwelle relativ zur
Kurbelwelle geändert wird, wobei das Stellglied eine
retardierende Hydraulikkammer und eine avancierende
Hydraulikkammer enthält, um einen einstellbaren Bereich der
relativen Phase einzustellen, einen Verriegelungsmechanismus
zur Einstellung der relativen Phase auf eine
Verriegelungsposition innerhalb des einstellbaren Bereichs,
und wenn sich die Verriegelungsposition im
Verriegelungsmechanismus von innerhalb eines vorbestimmten
Bereichs nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert,
führt die Steuerungseinrichtung einen Entriegelungsvorgang
des Verriegelungsmechanismus durch.
Ebenfalls erfasst die Steuereinrichtung einen erfassten
Avancierungswinkelbetrag, der eine Phasendifferenz zwischen
Phasen der Kurbelwelle und der Nockenwelle darstellt, und
berechnet einen Soll-Avancierungswinkelbetrag der eine
Ventileinstellung darstellt, die geeignet ist, für den
Betriebszustand des Verbrennungsmotors, um den
Entriegelungsvorgang des Verriegelungsmechanismus in dem Fall
durchzuführen, in dem sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag
oder der erfasste Avancierungswinkelbetrag von innerhalb des
vorbestimmten Bereichs der Verriegelungsposition durch den
Verriegelungsmechanismus nach außerhalb des vorbestimmten
Bereichs verändert.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus für eine vorbestimmte Periode durch,
mit einem Steuerwert der Hydraulikdruck-Zuführungseinheit als
einem vorbestimmten Steuerwert.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus nach einer vorbestimmten Periode
seit einem Startvorgang des Verbrennungsmotors durch.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus nicht durch, wenn sich der
Verriegelungsmechanismus innerhalb des vorbestimmten Bereichs
der Verriegelungsposition für weniger als eine vorbestimmte
Periode befindet.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durch, wenn der Betriebszustand des
Verbrennungsmotors sich innerhalb eines vorbestimmten
Zustands befindet.
Zusätzlich ist der Betriebszustand des Verbrennungsmotors
innerhalb des vorbestimmten Zustands, wenn die Drehzahl des
Verbrennungsmotors sich innerhalb eines vorbestimmten
Drehzahlbereichs befindet.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durch, indem der
Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-
Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführt wird, in eine
Betriebsrichtung auf eine Retardierungsseite gesteuert wird.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durch, indem der
Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-
Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführt wird, in eine
Betriebsrichtung in der Reihenfolge einer Avancierungsseite
und einer Retardierungsseite oder in der Reihenfolge der
Retardierungsseite und der Avancierungsseite gesteuert wird.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durch, indem der
Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-
Zuführungseinheit an das Stellglied angelegt wird, in eine
Richtung entgegengesetzt zur Steuerrichtung aus der
Verriegelungsposition des Verriegelungsmechanismus gesteuert
wird.
Ferner führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durch, wenn die Steuereinrichtung
ein Hängen oder Haken des Verriegelungsmechanismus erfasst.
Zusätzlich wird das Hängen des Verriegelungsmechanismus auf
der Grundlage erfasst, ob oder ob nicht ein erfasster
Avancierungswinkelbetrag einem Soll-Avancierungswinkelbetrag
folgt.
Schließlich führt die Steuereinrichtung den Freigabevorgang
des Verriegelungsmechanismus zu dem Zeitpunkt durch, zu dem
der Steuervorgang von innerhalb des vorbestimmten Bereichs
der Verriegelungsposition im Verriegelungsmechanismus nach
außerhalb des vorbestimmten Bereichs wechselt, in den
Zustand, in dem ein erfasster Avancierungswinkelbetrag im
Wesentlichen einem Soll-Avancierungswinkelbetrag folgt.
In den begleitenden Zeichnungen gilt:
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines
Ventileinstellungs-Steuersystems für einen
Verbrennungsmotor der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge einer ECU
21A in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm, das Prozeduren eines
Schritts zur Bestimmung der Erfüllung von
Entriegelungsbedingungen der Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung in dem
Fall zeigt, in dem in Fig. 2 bestimmt wird, dass
sich die Ventileinstellungssteuerung in einem
Entriegelungsmodus befindet;
Fig. 5A-5D
sind Zeitdiagramme eines Entriegelungsvorgangs, der
nach einer vorbestimmten Zeit seit dem
Anlassvorgang in der ersten Ausführung der
vorliegenden Erfindung ausgeführt werden soll;
Fig. 6A-6C
sind Zeitdiagramme eines Vorgangs bei normaler
Fahrt in der ersten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU
21A in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführung
der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in
Fig. 3 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
Fig. 8A-8C
sind Zeitdiagramme eines Betriebs bei normaler
Fahrt in der zweiten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU
21A in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführung
der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in
Fig. 3 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
Fig. 10 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU
21A in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführung
der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in
Fig. 4 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
Fig. 11A-11C
sind Zeitdiagramme eines Vorgangs bei normaler
Fahrt in der vierten Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 12 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU
21A in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführung
der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in
Fig. 4 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
Fig. 13A-13C
sind Zeitdiagramme eines Betriebs bei normaler
Fahrt in der fünften Ausführung der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 14 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge der ECU
21A in Übereinstimmung mit der fünften Ausführung
der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in
Fig. 3 gezeigten ersten Ausführung zeigt;
Fig. 15A-15C
sind Zeitdiagramme eines Betriebs bei normaler
Fahrt in einer sechsten Ausführung der vorliegenden
Erfindung; und
Fig. 16 ist ein Flussdiagramm das Steuervorgänge in der ECU
21A in Übereinstimmung mit einer siebten Ausführung
der vorliegenden Erfindung und entsprechend der in
Fig. 3 gezeigten ersten Ausführung zeigt.
Fig. 17 ist ein funktionales Blockdiagramm, das allgemein
und schematisch die Konfiguration eines
herkömmlichen Ventileinstellungs-Steuersystems für
Verbrennungsmotoren zeigt, welches bekannt ist;
Fig. 18 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung des Bereichs
einstellbarer Phase des herkömmlichen
Ventileinstellungs-Steuersystems hinsichtlich der
Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und dem
Ventilhub;
Fig. 19 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung von
herkömmlichen Phasen bzw. Zeit-Beziehungen zwischen
einzelnen Ausgangspulssignalen eines
Kurbelwinkelsensors und von Nockenwinkelsensoren;
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht welche die innere
Struktur eines herkömmlichen Stellglieds in der
retardiertesten Zeitposition zeigt;
Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht, welche die innere
Struktur des herkömmlichen Stellglieds in einer
Verriegelungsposition zeigt;
Fig. 22 ist eine perspektivische Ansicht, welche die innere
Struktur des herkömmlichen Stellglieds in der
avanciertesten Zeitposition zeigt;
Fig. 23 ist eine seitliche Schnittansicht, welche die
innere Struktur einer herkömmlichen Ölsteuerventil-
Einheit (Hydraulikdruck-Zuführungseinheit) in einem
stromlosen Zustand zeigt;
Fig. 24 ist eine seitliche Schnittansicht, die die innere
Struktur der herkömmlichen Ölsteuerventil-Einheit
in dem Verriegelungszustand zeigt; und
Fig. 25 ist eine seitliche Schnittansicht, welche die
innere Struktur der herkömmlichen Ölsteuerventil-
Einheit in eingeschaltetem Zustand zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen in Zusammenhang mit solchen Ausführungen
beschrieben, welche gegenwärtig als bevorzugt bzw. typisch
angesehen werden. In der folgenden Beschreibung bezeichnen
gleiche Bezugszeichen durchgängig gleiche oder entsprechende
Teile.
Im Folgenden wird ein Ventileinstellungs-Steuersystem für
Verbrennungsmotoren als erste Ausführung der vorliegenden
Erfindung ausführlich beschrieben, unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen.
Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm, welches
allgemein die Konfiguration des Ventileinstellungs-
Steuersystems für Verbrennungsmotoren nach der ersten
Ausführung der Erfindung zeigt. In der Figur werden
Komponenten, welche den zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 12
beschriebenen gleich oder äquivalent sind, durch gleiche
Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird nicht
wiederholt.
Dementsprechend ist in dem Ventileinstellungs-Steuersystem
für Verbrennungsmotoren gemäß der vorliegenden Ausführung der
Erfindung der Veränderungssteuerungsbereich der
Ventileinstellungen für das Ansaugventil und das Abgasventil
im Wesentlichen gleich wie in Fig. 13 gezeigt, und die
Beziehung zwischen der Ausgabe des Kurbelwinkelsensors und
jener des Nockenwinkelsensors ist wie in Fig. 14 gezeigt.
Ferner ist die Struktur der Stellglieder 15 und 16 im
Wesentlichen identisch mit jener, welche in den Fig. 15,
16 und 17 gezeigt ist. Außerdem ist die Struktur der
Ölsteuerventile (OCV) 19 und 20 ebenfalls im Wesentlichen
identisch mit jener, die zuvor in Zusammenhang mit den
Fig. 18, 19 und 20 beschrieben wurde.
Nun, wie in Fig. 1 erkennbar, enthält eine elektronische
Steuereinheit (welche auch kurz als ECU bezeichnet wird) 21A
eine Verriegelungssteuereinrichtung zur Einstellung der
Stellglieder 15 und 16 in die Verriegelungsposition bzw. den
Verriegelungszustand mittels des Verriegelungsmechanismus,
und eine Entriegel-Steuereinrichtung zur Durchführung der
Retardierungs- oder Avancierungssteuerung der Stellglieder 15
und 16, nachdem die Stellglieder 15 und 16 aus dem
Verriegelungszustand mittels eines Entriegelungsmechanismus
nach dem Motoranlassvorgang freigegeben wurden, wie zuvor
beschrieben.
Darüber hinaus enthält die ECU 21A eine Steuereinrichtung zur
Durchführung eines Freigabevorgangs eines
Verriegelungsmechanismus in jenem Fall, in dem die ECU 21A
eine Verriegelungsposition im Verriegelungsmechanismus von
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach außerhalb des
vorbestimmten Bereichs ändert. Dies bewirkt, dass ein
erfasster Avancierungswinkelbetrag einem Soll-
Avancierungswinkelbetrag glatt folgt, ohne dass ein Hängen
bleiben des Verriegelungsstifts verursacht wird, indem ein
Vorgang durchgeführt wird, um den Verriegelungsstift in dem
Fall zu entriegeln, in dem eine Avancierungs- oder
Retardierungssteuerung aus einer Verriegelungsposition eines
Stellglieds durchgeführt wird, wodurch eine volle Verwendung
der Motorleistungsfähigkeit gestattet wird, um eine
Verschlechterung der Fahrbarkeit und eine Verringerung der
Kraftstoffeffizienz und der Abgasqualität zu verhindern.
In einem Laufmodus nach dem Aufwärmen oder dergleichen,
welcher ein normaler Fahrmodus ist, kann der Soll-
Avancierungswinkelbetrag eine optimale Ventileinstellung in
jedem Fahrmodus sein, wenn zum Beispiel eine Abbildung oder
ein Kennfeld des Soll-Avancierungswinkelbetrags, der durch
die Motordrehzahl und Motorlast zweidimensional abgebildet
ist, in einem ROM der ECU 21A im Voraus gespeichert ist, und
Soll-Avancierungswinkelbeträge entsprechend der Fahrzustände
in der Abbildung bzw. dem Kennfeld eingestellt sind.
Da eine Ölpumpe durch den Motor angetrieben wird, ist die
Drehzahl der Ölpumpe beim Motoranlassvorgang unzureichend,
und dementsprechend ist die dem Stellglied zugeführte Ölmenge
ebenfalls unzureichend. Somit ist die Steuerung einer
avancierten Position unmöglich. Daher wird ein Durchsacken
des Schiebers 152 aufgrund von unzureichendem Hydraulikdruck
durch Eingreifen des Verriegelungsstifts 155 in die
Verriegelungsvertiefung 157 verhindert, wie in Fig. 21
gezeigt.
Es gibt eine Ventileinstellung, welche für das Starten bzw.
das Anlassen beim Anlassvorgang geeignet ist, und es ist
beabsichtigt, dass die Eingriffsposition des
Verriegelungsstifts 155 die Ventileinstellung beim Start-
bzw. Anlassvorgang ist. Die Ventilüberlappung wird groß wenn
das Ansaugventil übermäßig avanciert wird, und das
tatsächliche Verdichtungsverhältnis nimmt ab, wenn das
Ansaugventil übermäßig retardiert wird. In jedem Fall nimmt
die Drehzahl beim Kurbelvorgang aufgrund der Verringerung
eines Pumpverlustes zu, was für eine anfängliche Zündung
vorteilhaft ist, aber möglicherweise zu keiner vollständigen
Verbrennung führt, da die folgenden Verbrennungen bzw.
Zündungen unzureichend sind.
Wenn das Abgasventil übermäßig avanciert wird, nimmt das
tatsächliche Kompressionsverhältnis ab, und die
Verbrennungsenergie kann nicht ausreichend auf die
Kurbelwelle übertragen werden. Wenn das Abgasventil übermäßig
retardiert wird, wird die Ventilüberlappung groß und es
entsteht die gleiche Situation wie in dem Fall, in dem das
Ansaugventil übermäßig avanciert wird. Beim Start- bzw.
Anlassvorgang oder in dem Betriebszustand, der dem
Anlassvorgang unmittelbar folgt, wird das Startverhalten
verschlechtert oder das Starten unmöglich gemacht, wenn die
Ventileinstellung entweder übermäßig avanciert oder übermäßig
retardiert ist. Daher wird die Ventileinstellung durch den
Verriegelungsstift 155 verriegelt, so dass sie günstig ist
für den Start- bzw. Anlassvorgang oder den Betriebszustand,
der dem Startvorgang unmittelbar folgt.
Nach dem Startvorgang nimmt der Hydraulikdruck ansprechend
auf die Steigerung der Motordrehzahl zu, und es wird
Hydraulikdruck an das Stellglied geliefert. Wenn der
Hydraulikdruck dem Stellglied zugeführt wird, wird der
Hydraulikdruck auch der Verriegelungsvertiefung 157
zugeführt. Dann, wenn der Hydraulikdruck die Kraft der Feder
156 überwindet, wird der Verriegelungsstift 155 aus der
Verriegelungsvertiefung 157 freigegeben, und der Schieber 152
wird betriebsfähig. Somit dienen die OCVs 19 und 20 dazu, die
Zufuhr von Hydraulikdruck an die retardierende
Hydraulikdruckkammer 153 und die avancierende
Hydraulikdruckkammer 154 zu regeln bzw. zu steuern, wodurch
ein Avancierungswinkel und ein Retardierungswinkel gesteuert
werden können.
Abhängig von Motorbetriebszuständen, wenn der Soll-
Avancierungswinkelbetrag in die Nähe der
Stiftverriegelungsposition kommt, und der erfasste
Avancierungswinkelbetrag dem Soll-Avancierungswinkelbetrag
folgt, wird das OCV in die in Fig. 24 gezeigte Position
gesteuert. In diesem Fall, da die Durchgänge sowohl zum
Avancierungswinkel als auch Retardierungswinkel blockiert
sind, und ein Hydraulikdruck dem Stellglied über einen
Leckbetrag aus dem OCV zugeführt wird, nimmt der
Hydraulikdruck stark ab, und die Kraft der Feder 156
überwindet den Hydraulikdruck, um den Verriegelungsstift 155
in die Verriegelungsvertiefung 157 zu bringen. Wenn sich der
Soll-Avancierungswinkelbetrag in diesem Zustand aus der
Verriegelungsposition zum avancierten Winkel oder
retardierten Winkel hin ändert, muss eine Steuerung zur
Beseitigung des Einhakens durchgeführt werden, da der
Verriegelungsstift 155 in die Verriegelungsvertiefung 157
einhakt.
Die Ventileinstellungssteuerung auf einer Ansaug-Seite bzw.
Einlass-Seite gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der
Fig. 2 und die oben erwähnten Fig. 18 bis 25 beschrieben.
Diese Verarbeitung wird mit einem bestimmten Takt (z. B. 25
ms) in der ECU 21A durchgeführt. Zunächst, in Schritt S201,
erfasst die ECU 21A einen erfassten Avancierungswinkelbetrag
Vd, der die Phasendifferenz zwischen der Phase der
Kurbelwelle und der Phase einer Nockenwelle ist, was in Fig.
19A bzw. B entspricht. Dann, im Schritt S202, berechnet die
ECU 21A einen Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt, der eine
Ventileinstellung ist, die geeignet ist für einen
Motorbetriebszustand, aus einem Füllwirkungsgrad, was ein
Lastzustand in einem Motor ist, und einer Motordrehzahl.
Durch den nächsten Schritt S203 subtrahiert die ECU 21A den
erfassten Avancierungswinkelbetrag Vd vom Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt, um eine Steuerabweichung Ver zu
bestimmen. Dann bestimmt die ECU 21A in Schritt S204, ob
Entriegelbedingungen zum Entriegeln des Riegels eines
Verriegelungsstifts erfüllt worden sind. Details der Schritte
werden unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben.
Das bedeutet, wie in Fig. 3 gezeigt, dass die ECU 21A
zunächst in Schritt S301 bestimmt, ob der letzte Wert des
Soll-Avancierungswinkelbetrags (Vt[i-1]) mit einer
Verriegelungsposition Vr übereinstimmt und der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt nicht in der
Verriegelungsposition ist, in anderen Worten, ob sich der
Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt aus der
Verriegelungsposition herausbewegt hat. Wenn sich der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt nicht aus der
Verriegelungsposition herausbewegt hat, bestimmt die ECU 21A
in Schritt S302, ob eine vorbestimmt Periode nach einem
Start- bzw. Anlassvorgang vergangen ist. Die vorbestimmte
Periode ist z. B. eine Periode, seitdem der Motor gestartet
ist, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Motordrehzahl
angestiegen ist, um den Hydraulikdruck auf ein Niveau zu
bringen, der eine Entriegelung des Verriegelungsstifts
ermöglicht.
Wenn in Schritt S302 bestimmt wird, dass die vorbestimmte
Periode nicht abgelaufen ist, bestimmt die ECU 21A in Schritt
S303, ob ein Entriegelungsmodus fortgesetzt wird. Wenn der
Entriegelungsmodus nicht fortgesetzt wird, beendet die ECU
21A diese Verarbeitung, ohne dass etwas getan wird. Wenn
einer der Schritte S301, S302 und S303 bejaht wird, bestimmt
die ECU 21A in Schritt S304, dass die
Ventileinstellungsteuerung sich im Entriegelungsmodus
befindet (setzt xul) (Schritt S208 der Fig. 2).
In Fig. 2, wenn bei Schritt S204 die Entriegelbedingungen
nicht erfüllt sind, bestimmt die ECU 21A, ob die
Steuerabweichung Ver größer ist als eine vorbestimmte
Abweichung (z. B. 1°CA) in Schritt S205. Wenn in Schritt S204
bestimmt wird, dass die Abweichung Ver größer ist, bestimmt
die ECU 21A in Schritt S206, dass sich die Ventileinstellung
in einem PD-Modus befindet, um eine Proportional-
Differential-Steuerung durchzuführen. Wenn in Schritt S206
bestimmt wird, dass sich die Ventileinstellung nicht im PD-
Modus befindet, bestimmt die ECU 21A im Schritt S207, dass
sich die Ventileinstellung in einem Haltemodus befindet. Der
Wert von 1°CA in Schritt S205 kann auch ein beliebiger
anderer Wert sein, soweit er das Motorverhalten nicht
verändert, selbst wenn die Ventileinstellung fluktuiert.
Zusätzlich zeigt Fig. 4 eine Verarbeitung in dem Fall, in dem
in Fig. 2 bestimmt wird, dass sich die
Ventileinstellungssteuerung im Entriegelungsmodus befindet.
Die Verarbeitung wird zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt
durchgeführt, auf die gleiche Weise wie die
Modusbestimmungsverarbeitung. Wenn in einem
Bestimmungsschritt des Schritts S401 bestimmt wird, dass sie
sich das letzte Mal nicht im Entriegelungsmodus befindet
(!xul[i-1]) und sich dieses Mal im Entriegelungsmodus
befindet (xul), setzt die ECU 21A in Schritt S403 einen
Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul). Wenn in Schritt
S401 das Gegenteil bestimmt wird, dekrementiert die ECU 21A
den Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) im Schritt
S402. In diesem Fall wird der Entriegelungsmodus-
Fortsetzungszähler (cul) im voraus so eingestellt, dass er
nicht auf einen Wert kleiner 0 dekrementiert wird. Die ECU
21A bestimmt im Schritt S404, ob der Entriegelungsmodus-
Fortsetzungszähler (cul) größer als 0 ist. Wenn in Schritt
S404 bestimmt wird, dass der Entriegelungsmodus-
Fortsetzungszähler (cul) größer als 0 ist, d. h. der
Entriegelungsmodus fortgesetzt wird, stellt die ECU 21A einen
Steuerstrom an dem OCV auf 100 mA ein, was ein minimaler Wert
ist, während der Entriegelmodus im Schritt S405 fortgesetzt
wird.
Vorgänge, welche auf den oben erwähnten Flussdiagrammen
beruhen, werden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6
beschrieben. Die Fig. 5A bis 5D sind Zeitdiagramme eines
Entriegelungsvorgangs, der nach einer vorbestimmten Zeit seit
einem Start-Vorgang durchgeführt werden soll. Die ECU 21A
beginnt zu einem Zeitpunkt A einen Startvorgang, und wenn die
Motordrehzahl zum Zeitpunkt B einen vorbestimmten Wert (50 U/m)
erreicht, bestimmt die ECU 21A, dass eine vollständige
Verbrennung abgeschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein
Zähler für die nach dem Startvorgang abgelaufene Zeit
eingestellt, und die darauf folgende Zeit wird gezählt. Wenn
der Zählwert des Zählers für die nach dem Startvorgang
abgelaufene Zeit zu einem Zeitpunkt C abläuft (zu Null wird),
wird angenommen, dass die Bedingungen des Schritts S302 in
Fig. 3 erfüllt sind, und der Entriegelungsmodus wird
durchgeführt. Dann stellt die ECU 21A den OCV-Strom auf
100 mA ein. Wenn der Entriegelungsmodus beendet ist, geht die
Ventileinstellungssteuerung in eine Rückkopplungsregelung auf
der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt und dem erfassten
Avancierungswinkelbetrag Vd über, und der erfasste
Avancierungswinkelbetrag Vd wird gesteuert, um dem Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt zu folgen.
Zusätzlich sind die Fig. 6A bis 6C Zeitdiagramme eines
Vorgangs bei normaler Fahrt. Ein Fahrzeug fährt zu einem
Zeitpunkt A in einem vorbestimmten Fahrzustand, und der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt befindet sich in einer
Verriegelungsposition. Wenn das Gaspedal niedergedrückt wird,
um zum Zeitpunkt A das Fahrzeug zu beschleunigen, und der
Drosselöffnungsgrad (TVO) groß wird, ändert sich der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt aus der Verriegelungsposition hin
zur avancierenden Seite. An diesem Punkt sind die Bedingungen
des Schritts 5301 in Fig. 3 erfüllt, und die
Ventileinstellungssteuerung geht über in den
Entriegelungsmodus, um den Entriegelungsvorgang für eine
vorbestimmte Periode durchzuführen, wobei der OCV-Strom auf
100 mA eingestellt ist.
Auf diese Weise, wenn die avancierende und retardierende
Steuerung aus dem Zustand durchgeführt werden, in dem der
Hydraulikdruck stromabwärts des OCV abnimmt und der
Verriegelungsstift eines Stellglieds verriegelt ist, wobei
beide Durchgänge zu einer avancierenden Kammer und einer
retardierenden Kammer des Stellglieds des OCV beinahe
geschlossen sind, kann ein Stiftriegel freigegeben werden,
indem das OCV in die Steuerrichtung zur Retardierungsseite
gesteuert wird, und es kann eine Situation vermieden werden,
bei welcher ein erfasster Avancierungswinkelbetrag einem
Soll-Avancierungswinkelbetrag aufgrund eines Hängenbleibens
des Verriegelungsstifts nicht folgen kann. Somit kann die
Ventileinstellung so gesteuert werden, dass sie dem
Motorbetriebszustand entspricht, und eine Verschlechterung
der Fahrbarkeit, der Abgasqualität und des
Treibstoffsverbrauchs kann vermieden werden.
Es kann zu einem Fall kommen, bei dem das OCV mehr zur
avancierenden oder retardierenden Seite gesteuert wird, als
der Verriegelungsposition, um eine Aktivierung des
Katalysators bei einem Kaltzustand-Startvorgang anzuregen,
und der Entriegelungsmodus wird nach einer vorbestimmten
Periode seit dem Startvorgang durchgeführt, um das Hängen
bleiben des Stifts in einem solchen Fall zu verhindern. Somit
ist es nicht notwendig, die Aktivierung des Katalysators nach
dem Aufwärmen anzuregen, und es ist nicht nötig, den
Entriegelungsmodus durchzuführen, wenn das OCV nicht zur
avancierenden oder retardierenden Seite gesteuert wird.
Der Entriegelungsvorgang kann durchgeführt werden, nachdem
der Hydraulikdruck ausreichend erzeugt wurde, und ähnliche
Effekte können verwirklicht werden, wenn eine vorbestimmte
Motordrehzahl nach dem Startvorgang überschritten wird,
anstelle des Ablaufs einer vorbestimmten Periode seit dem
Startvorgang.
Nun wird eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, das Steuervorgänge
der ECU 21A in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 7 tragen Schritte,
welche mit jenen der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführung
identisch sind, identische Bezugszeichen und werden nicht
erneut beschrieben.
Bei dieser zweiten Ausführung, wenn in Schritt S701 bestimmt
wird, dass der letzte Soll-Avancierungswinkelbetrag (Vt[i-1])
nicht in der Verriegelungsposition Vr ist und der
gegenwärtige Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt in der
Verriegelungsposition Vr ist, setzt die ECU 21A in Schritt
S703 einen Entriegelungsmodus-Wartezähler (culi). Wenn das
Ergebnis anders ist, dekrementiert die ECU 21A den
Entriegelungsmodus-Wartezähler (culi) in Schritt S702. Der
Entriegelungsmodus-Wartezähler (culi) wird im voraus so
eingestellt, dass er nicht auf einen Wert kleiner 0
dekrementiert wird. Dann, wenn in Schritt S704 bestimmt wird,
dass der letzte Avancierungswinkelbetrag (Vt[i-1]) in der
Verriegelungsposition Vr ist und der gegenwärtige Soll-
Avancierungswinkelbetrag nicht in der Verriegelungsposition
Vr ist, oder dass der Entriegelungsmodus-Wartezähler (culi)
unter 0 ist, d. h. eine Entriegelungsmodus-Wartezeit
abgelaufen ist, schaltet die ECU 21A bei Schritt S304 die
Ventileinstellungssteuerung in den Entriegelungsmodus.
Die Fig. 8A bis 8C sind Zeitdiagramme bei Vorgängen in
Übereinstimmung mit der zweiten Ausführung. Wie in Fig. 8
gezeigt, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt, der zu
einem Zeitpunkt A in der Verriegelungsposition war, den
Drosselöffnungsgrad TVO durch Niederdrücken des Gaspedals
verändert, wird ein Entriegelungsvorgang durchgeführt. Der
Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt ändert sich, während die
Motordrehzahl sich von einem Zeitpunkt B verändert, und der
erfasste Avancierungswinkelbetrag Vd folgt dem Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt durch eine Rückkopplungs-
Steuerung. Zu einem Zeitpunkt C, da sich der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt einmal in der
Entriegelungsposition befindet, bald aber von der
Verriegelungsposition abweicht, tritt der Verriegelungsstift
nicht in die Verriegelungsvertiefung ein und führt keinen
Entriegelungsvorgang durch.
Auf diese Weise, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt
die Verriegelungsposition in einer vorbestimmten Periode
passiert, tritt der Verriegelungsstift 155 nicht in die
Verriegelungsvertiefung 157 ein. Somit ist es nicht
notwendig, einen Entriegelungsvorgang durchzuführen, das
unerwartete Auftreten einer Veränderung der Ventileinstellung
aufgrund eines Entriegelungsvorgangs in dem Zustand, in dem
sich der Verriegelungsstift 155 nicht in der
Verriegelungsvertiefung 157 befindet, kann verhindert werden,
indem die Durchführung des Entriegelungsvorgangs unterbunden
wird, wodurch eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des
Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität verhindert werden
kann.
Nun wird eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, welches
Steuervorgänge der ECU 21A entsprechend der dritten
Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 9 tragen
Schritte, welche mit jenen der in Fig. 3 gezeigten ersten
Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen, und ihre
Beschreibung wird nicht wiederholt.
In dieser dritten Ausführung, wie in Fig. 9 gezeigt, ist nur
der Schritt S901 der Fig. 3 hinzugefügt. In Schritt S901 wird
bestimmt, ob die Motordrehzahl kleiner als eine vorbestimmte
Drehzahl ist (z. B. 400 U/m), und die
Ventileinstellungssteuerung geht nur in den
Entriegelungsmodus über, wenn die Motorgeschwindigkeit
niedriger ist.
Auf diese Weise, da die Ölausstoßmenge einer Ölpumpe, welche
kraft des Motors rotiert, groß ist, und der Hydraulikdruck in
dem Zustand hoch ist, in dem die Motorgeschwindigkeit hoch
ist, sind beide Durchgänge zu einer avancierenden Kammer und
einer retardierenden Kammer eines Stellglieds in einem
geschlossenen Zustand in einem OCV, und nur ein Leck ist
ausreichend für einen Hydraulikdruck stromabwärts des OCV, um
einen Verriegelungsstift zu entriegeln, wodurch der
Verriegelungsstift nicht in die Verriegelungsvertiefung
einhakt. Somit ist es nicht notwendig, einen
Entriegelungsvorgang durchzuführen. Darüber hinaus kann das
unerwartete Auftreten einer Veränderung der Ventileinstellung
aufgrund des Entriegelungsvorgangs in dem Zustand, in dem der
Verriegelungsstift nicht eingehakt ist, verhindert werden,
wodurch eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des
Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität verhindert werden
kann.
Obwohl in der dritten Ausführung der Entriegelungsvorgang in
dem Zustand unterbunden wird, in dem die Motordrehzahl höher
als eine vorbestimmte Motordrehzahl ist, da sich der
Motorschmieröldruck zur Betätigung eines Stellglieds mit der
Öltemperatur ändert, ändert sich auch die Umdrehungszahl,
welche den Entriegelungsvorgang erfordert, gemäß der
Öltemperatur. Somit kann sich eine vorbestimmte
Umdrehungszahl für den Übergang der
Ventileinstellungssteuerung in den Entriegelungsmodus gemäß
einer Motortemperatur (Wassertemperatur) ändern. Zusätzlich,
da die Wassertemperatur und die Öltemperatur verschieden
sind, kann die Öltemperatur aus der Wassertemperatur und
anderen Motorbetriebszustandsparametern abgeschätzt werden,
um die bestimmte Zahl von Umdrehungen entsprechend der
abgeschätzten Öltemperatur zu ändern.
Zusätzlich kann der Hydraulikdruck aus der Wassertemperatur,
der Motorumdrehungszahl und anderen Motorbetriebsparametern
abgeschätzt werden, um zu bestimmen, ob der
Entriegelungsmodus abhängig davon ausgeführt wird, ob der
abgeschätzte Hydraulikdruck größer oder gleich einem
vorbestimmten Wert ist.
Die vierte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun
beschrieben. Fig. 10 ist ein Flussdiagramm, welches
Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der vierten
Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 10
tragen Schritte, welche mit jenen der in Fig. 4 gezeigten
ersten Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen,
und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Bei dieser vierten Ausführung, wie in Fig. 10 gezeigt, wenn
in Schritt S401 bestimmt wird, dass sich die
Ventileinstellungssteuerung das letzte Mal nicht im
Entriegelungsmodus befindet, (!xul[i-1]) und sie dieses Mal
im Entriegelungsmodus ist (xul), setzt die ECU 21A einen
Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) und einen
Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) in Schritt
51002. Zusätzlich, wenn im Schritt S401 das Gegenteil
bestimmt wird, dekrementiert die ECU 21A den
Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul) und den
Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) in Schritt
51001. In diesem Fall werden der Entriegelungsmodus-
Fortsetzungszähler (cul) und der Entriegelungs-
Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) im voraus so eingestellt,
dass sie nicht auf einen Wert kleiner 0 dekrementiert werden.
Dann bestimmt die ECU 21A in Schritt S404, ob der
Entriegelungs-Fortsetzungszähler (cul) größer als 0 ist. Wenn
nun bestimmt wird, dass der Entriegelungs-Fortsetzungszähler
(cul) größer als 0 ist, d. h. der Entriegelungsmodus
fortgesetzt wird, bestimmt die ECU 21A in Schritt S1003, ob
der Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler (cul2) größer
als 0 ist. Wenn der Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler
(cul2) größer als 0 ist, stellt die ECU 21A in Schritt S1003
den OCV-Strom auf 1000 mA. Wenn in Schritt S1003 bestimmt
wird, dass der Entriegelungs-Avancierungsvorgangs-Zähler
(cul2) nicht größer als 0 ist, stellt die ECU 21A den OCV-
Strom auf 100 mA.
Die Fig. 11A bis 11C sind Zeitdiagramme eines Betriebs in
Übereinstimmung mit der vierten Ausführung. Wie in Fig. 11
gezeigt, läuft ein Fahrzeug zum Zeitpunkt A in einem
vorbestimmten Fahrzustand, und der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt ist in einer
Verriegelungsposition. Während das Gaspedal niedergedrückt
wird, um zum Zeitpunkt A das Fahrzeug zu beschleunigen und
der Drosselöffnungsgrad (TVO) groß wird, ändert sich der
Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt von der
Verriegelungsposition hin zur Avancierungsseite. An diesem
Punkt, nachdem das OCV für eine vorbestimmte Periode mit
einem Strom von 1000 mA betätigt wurde, um eine Steuerung der
Avancierungsseite durchzuführen, wird eine Steuerung zur
Retardierungsseite durchgeführt, wobei der OCV-Strom auf
100 mA eingestellt wird.
Auf diese Weise, indem abwechselnd der Entriegelungsvorgang
zur Avancierungsseite und zur Retardierungsseite geschwungen
wird, wird die Wirkung eines Vorgangs zur Freigabe eines
Einhakens des Verriegelungsstifts verbessert, wodurch eine
Verschlechterung der Fahrbarkeit, des Treibstoffverbrauchs
und der Abgasqualität aufgrund eines Einhakens des
Verriegelungsstifts verhindert werden kann.
Eine fünfte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun
beschrieben. Fig. 12 ist ein Flussdiagramm, das
Steuerungsvorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der
fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig.
12 tragen Schritte, welche mit jenen der in Fig. 4 gezeigten
ersten Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen,
und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Bei dieser fünften Ausführung, wie in Fig. 12 gezeigt, wenn
in Schritt S401 bestimmt wird, dass die
Ventileinstellungssteuerung das letzte Mal nicht im
Entriegelungsmodus ist (!xul[i-1]) und dieses Mal im
Entriegelungsmodus ist (xul), stellt die ECU21A in Schritt
S403 den Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler ein.
Zusätzlich, wenn in Schritt S401 das Gegenteil bestimmt wird,
dekrementiert die ECU 21A in Schritt S402 den
Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul). In diesem Fall
wird der Entriegelungsmodus-Fortsetzungszähler (cul2) im
voraus so eingestellt, dass er nicht auf einen Wert kleiner
Null dekrementiert wird.
Die ECU 21A bestimmt in Schritt S404, ob der Entriegelungs-
Fortsetzungszähler (cul) größer als Null ist. Wenn bestimmt
wird, dass der Entriegelungs-Fortsetzungszähler (cul) größer
als Null ist, d. h. der Entriegelungsmodus fortgesetzt wird,
bestimmt die ECU 21A in Schritt S1201, ob der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt größer als die
Verriegelungsposition Vr ist. Wenn bestimmt wird, dass der
Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt größer als die
Verriegelungsposition ist, stellt die ECU 21A in Schritt
S1203 den OCV-Strom auf 1000 mA ein. Wenn in Schritt S1201
bestimmt wird, dass der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt
nicht größer als die Verriegelungsposition Vr ist, stellt die
ECU 21A den OCV-Strom auf 100 mA ein.
Die Fig. 13A bis 13C sind Zeitdiagramme eines Betriebs in
Überreinstimmung mit der fünften Ausführung. Wie in Fig. 13
gezeigt, läuft zum Zeitpunkt A ein Fahrzeug in einem
vorbestimmten Fahrzustand, und der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt befindet sich in der
Verriegelungsposition. Während das Gaspedal niedergedrückt
wird, um zum Zeitpunkt A das Fahrzeug zu beschleunigen, und
der Drosselöffnungsgrad (TVO) groß wird, ändert sich der
Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt von der
Verriegelungsposition hin zur Avancierungsseite. An diesem
Punkt, da sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt gegenüber
der Verriegelungsposition zur Avancierungsseite ändert,
befindet sich der Entriegelungsvorgang bei dem OCV-Strom 100
mA auf der Retardierungsseite. Zusätzlich kehrt zum Zeitpunkt
D das Gaspedal aus der niedergedrückten Position zurück, um
abzubremsen, und der Drosselöffnungsgrad wird klein gemacht.
In diesem Fall, da sich der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt
näher zur Retardierungsseite als der Verriegelungsposition
ändert, ist der Entriegelungsvorgang bei dem OCV-Strom von
1000 mA auf der Avancierungsseite. Änderungen in dem Soll-
Avancierungswinkelbetrag zu anderen Zeitpunkten als dem
Zeitpunkt A und dem Zeitpunkt D dienen der Durchführung von
Ventileinstellungssteuerungen, welche mit Fahrzuständen
übereinstimmen.
Auf diese Weise ist der Entriegelungsvorgang auf der
Retardierungsseite in dem Fall, in dem sich der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt von der Verriegelungsposition zur
Avancierungsseite ändert, und der Entriegelungsvorgang ist
auf der Avancierungsseite in dem Fall, in dem sich der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt von der Verriegelungsposition zur
Retardierungsseite ändert. Somit kann ein Einhaken des
Verriegelungsstifts effizienter losgelassen werden, und die
Steuerbarkeit der Ventileinstellung wird verbessert, wodurch
eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des
Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität verhindert werden
kann.
Eine sechste Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun
beschrieben. Fig. 14 ist ein Flussdiagramm, welches
Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der
sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig.
14 haben Schritte, welche mit jenen der in Fig. 3 gezeigten
ersten Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen,
und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wie in Fig. 14 gezeigt, unterscheidet sich diese sechste
Ausführung von der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführung
darin, dass der Schritt S1401 hinzugefügt ist. Das bedeutet,
dass die Ventileinstellungssteuerung nur dann in den
Entriegelungsmodus übergeht, wenn sich der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt aus der Verriegelungsposition Vr
ändert, oder der erfasste Avancierungswinkelbetrag Vt dem
Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt nicht folgt, wenn eine
vorbestimmte Periode seit dem Startvorgang abgelaufen ist.
Die Fig. 15A bis 15C sind Zeitdiagramme eines Betriebs in
Übereinstimmung mit der sechsten Ausführung. Wie in Fig. 15
gezeigt, läuft ein Fahrzeug bis zum Zeitpunkt A in einem
vorbestimmten Fahrzustand, und der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt befindet sich in der
Verriegelungsposition. Während das Gaspedal niedergedrückt
wird, um zum Zeitpunkt A das Fahrzeug zu beschleunigen, und
der Drosselöffnungsgrad (TVO) groß wird, ändert sich der
Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt aus der
Verriegelungsposition hin zur Avancierungsseite. An diesem
Punkt, obwohl der erfasste Avancierungswinkelbetrag Vd den
OCV-Strom I erhöht, um durch Rückkopplungssteuerung dem Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt zu folgen, kann der erfasste
Avancierungswinkelbetrag Vd aufgrund des Einhakens des
Verriegelungsstifts dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt
nicht folgen. Das Verhaken oder Hängenbleiben des
Verriegelungsstifts wird auf geeignete Weise bestimmt, z. B.
beruhend darauf, ob die Steuerungsabweichung Ver eine
vorbestimmte Zeit größer oder gleich einem vorbestimmten Wert
ist, und ein Entriegelungsvorgang wird zu einem Zeitpunkt B
durchgeführt.
Auf diese Weise wird der Entriegelungsvorgang durchgeführt,
indem bestimmt wird, dass es ein Verhaken oder Hängen bleiben
des Verriegelungsstifts gibt, nur wenn der erfasste
Avancierungswinkelbetrag Vd dem Soll-Avancierungswinkelbetrag
Vt nicht folgen kann, obwohl der erfasste
Avancierungswinkelbetrag Vd dies tun sollte. Somit kann das
unerwartete Auftreten eines Veränderung der
Ventileinstellung, die durch eine Ausführung des
Entriegelungsvorgangs obwohl der Verriegelungsstift nicht
eingehakt ist, verursacht wird, verhindert werden, wodurch
eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des
Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität verhindert werden
kann.
Die siebte Ausführung der vorliegenden Erfindung wird nun
beschrieben. Fig. 16 ist ein Flussdiagramm, das
Steuervorgänge der ECU 21A in Übereinstimmung mit der siebten
Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 16 haben
Schritte, welche mit jenen der in Fig. 3 gezeigten ersten
Ausführung identisch sind, identische Bezugszeichen, und ihre
Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wie in Fig. 16 gezeigt, unterscheidet sich die siebte
Ausführung von der in Fig. 3 gezeigten ersten Ausführung
darin, dass der in Fig. 3 gezeigte Schritt S301 durch den
Schritt S1601 in Fig. 16 ersetzt ist. Das bedeutet, wenn der
Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt sich aus der
Verschlussposition Vr ändert, und der letzte Wert der
Steuerabweichung (Ver[i-1]) kleiner als ein vorbestimmter
Wert (z. B. 1°CA) ist (der letzte erfasste
Avancierungswinkelbetrag (Vd[i-1]) dem letzten Soll-
Avancierungswinkelbetrag (Vt[i-1])) folgt, geht die
Ventileinstellungssteuerung in den Entriegelungsmodus über.
Somit, in dem Fall, in welchem sich der Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt aus der Verriegelungsposition Vr
ändert, wird der Entriegelungsvorgang nur durchgeführt, wenn
der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vd dem Soll-
Avancierungswinkelbetrag Vt folgen kann.
Auf diese Weise, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vd
dem Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt nicht folgt, befindet
sich der Verriegelungsstift nicht in der
Verriegelungsvertiefung und wird nicht einhaken bzw. Hängen
bleiben. Somit wird der Stiftentriegelungsvorgang nur
durchgeführt, wenn der Soll-Avancierungswinkelbetrag Vd dem
Soll-Avancierungswinkelbetrag Vt folgt, wodurch eine
unerwartete Bewegung der Ventileinstellung aufgrund der
Ausführung eines Entriegelungsvorgangs in dem Fall, in dem
der Verriegelungsstift nicht eingehakt ist, verhindert wird,
und eine Verschlechterung der Fahrbarkeit, des
Treibstoffverbrauchs und der Abgasqualität kann verhindert
werden.
Ferner, obwohl die Verriegelungsposition Vr in der ersten bis
siebten Ausführung durch einen Punkt definiert ist, kann sie
auch durch einen Bereich mit einer gegebenen Breite bestimmt
sein.
Zusätzlich, obwohl die erste bis siebte Ausführung die
Steuerung einer Einlass-Ventileinstellung beschreiben,
braucht nicht erwähnt zu werden, dass die Ausführungen
genauso gut auf die Steuerung der Auslassventil-Einstellung
angewendet werden können. Da die Seite mit einem kleinen OCV-
Strom zur avanciertesten Position und die Seite mit großem
OCV-Strom zur retardiertesten Position im Falle der
Abgasseite wird, wenn die Ventileinstellungssteuerung im
Entriegelungsmodus auf der Avancierungsseite ist, wird der
OCV-Strom auf 100 mA eingestellt, und wenn die
Ventileinstellungssteuerung auf der Retardierungsseite ist,
wird der OCV-Strom auf 1000 mA eingestellt.
Wie oben beschrieben, gemäß der vorliegenden Erfindung,
selbst wenn ein Verriegelungsstift eines Stellglieds, das
eine Einrichtung zur Veränderung der Ventileinstellung ist,
um eine Veränderung der Ventileinstellung zu verhindern, wenn
kein Hydraulikdruck vorhanden ist, wie bei einem
Startvorgang, aufgr 01114 00070 552 001000280000000200012000285910100300040 0002010158506 00004 00995und einer Abnahme des Hydraulikdrucks, der
an einen Verriegelungsstift-Entriegelungsmechanismus angelegt
wird, aufgrund des Verschließens beider Durchgänge einer
Avancierungskammer und einer Retardierungskammer eines OCV
während des Motorbetriebs unerwartet eingerastet bzw.
verriegelt wird, können Fehler in der Avancierungs- und
Retardierungssteuerung aufgrund des Hängenbleibens bzw.
Einhakens des Verriegelungsstifts beseitigt werden, indem ein
Entriegelungsvorgang des Verriegelungsstifts durchgeführt
wird, wenn eine avancierende und retardierende Steuerung aus
dem Stiftverriegelungszustand durchgeführt wird.
Zusätzlich, da der Entriegelungsvorgang nicht durchgeführt
wird, wenn der Verriegelungsstift nicht eingehakt ist bzw.
hängen bleibt, können Fehler der avancierenden und
retardierenden Steuerung aufgrund einer Ausführung des
Entriegelungsvorgangs in einem Zustand, in dem der
Verriegelungsstift nicht hängen bleibt, beseitigt werden.
Claims (13)
1. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren,
umfassend:
eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von Motorbetriebszuständen eines Verbrennungsmotors;
Einlass- oder Auslassnockenwellen zur Betätigung von Einlass- bzw. Auslassventilen des Verbrennungsmotors synchron mit der Drehung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors;
mindestens ein Stellglied, das mit mindestens einer der Nockenwellen zur Betätigung der Ansaug- bzw. Abgasventile verbunden ist;
eine Hydraulikdruck-Zuführungseinheit, um einen Hydraulikdruck zur Betätigung des Stellglieds bereitzustellen; und
eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Hydraulikdrucks, der aus der Hydraulikdruck- Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführt wird, abhängig von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, während eine relative Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verändert wird,
wobei das Stellglied enthält:
eine retardierende Hydraulik, und eine avancierende Hydraulik, zur Einstellung eines einstellbaren Bereichs der relativen Phase;
einen Verriegelungsmechanismus zur Einstellung der relativen Phase in eine Verriegelungsposition innerhalb des einstellbaren Bereichs; und
wenn sich die Verriegelungsposition des Verriegelungsmechanismus von innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert, die Steuereinrichtung einen Entriegelungsvorgang des Verriegelungsmechanismus durchführt.
eine Sensoreinrichtung zur Erfassung von Motorbetriebszuständen eines Verbrennungsmotors;
Einlass- oder Auslassnockenwellen zur Betätigung von Einlass- bzw. Auslassventilen des Verbrennungsmotors synchron mit der Drehung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors;
mindestens ein Stellglied, das mit mindestens einer der Nockenwellen zur Betätigung der Ansaug- bzw. Abgasventile verbunden ist;
eine Hydraulikdruck-Zuführungseinheit, um einen Hydraulikdruck zur Betätigung des Stellglieds bereitzustellen; und
eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Hydraulikdrucks, der aus der Hydraulikdruck- Zuführungseinheit dem Stellglied zugeführt wird, abhängig von den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, während eine relative Phase der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verändert wird,
wobei das Stellglied enthält:
eine retardierende Hydraulik, und eine avancierende Hydraulik, zur Einstellung eines einstellbaren Bereichs der relativen Phase;
einen Verriegelungsmechanismus zur Einstellung der relativen Phase in eine Verriegelungsposition innerhalb des einstellbaren Bereichs; und
wenn sich die Verriegelungsposition des Verriegelungsmechanismus von innerhalb eines vorbestimmten Bereichs nach außerhalb des vorbestimmten Bereichs ändert, die Steuereinrichtung einen Entriegelungsvorgang des Verriegelungsmechanismus durchführt.
2. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung einen erfassten
Avancierungswinkelbetrag erfasst, der eine
Phasendifferenz zwischen Phasen der Kurbelwelle und der
Nockenwelle ist, und einen Soll-Avancierungswinkelbetrag
berechnet, der eine Ventileinstellung darstellt, die für
einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors geeignet
ist, um den Entriegelungsvorgang des
Verriegelungsmechanismus in dem Fall durchzuführen, in
dem der Soll-Avancierungswinkelbetrag oder der erfasste
Avancierungswinkelbetrag sich von innerhalb des
vorbestimmten Bereichs der Verriegelungsposition durch
den Verriegelungsmechanismus nach außerhalb des
vorbestimmten Bereichs ändert.
3. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das
Steuermittel den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus für eine vorbestimmte Periode
mit einem Steuerwert der Hydraulikdruck-
Zuführungseinheit als vorbestimmtem Steuerwert
durchführt.
4. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus nach einer vorbestimmten
Periode seit einem Startvorgang des Verbrennungsmotors
durchführt.
5. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus nicht durchführt, wenn sich der
Verriegelungsmechanismus innerhalb des vorbestimmten
Bereichs der Verriegelungsposition kürzer als eine
vorbestimmte Periode befindet.
6. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durchführt, wenn der
Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich innerhalb
eines vorbestimmten Zustands befindet.
7. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der
Betriebszustand des Verbrennungsmotors sich innerhalb
des vorbestimmten Zustands befindet, wenn die Drehzahl
des Verbrennungsmotors sich innerhalb eines
vorbestimmten Drehzahlbereichs befindet.
8. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durchführt, indem der
Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-
Zuführungseinheit an das Stellglied angelegt wird, in
eine Betriebsrichtung auf einer Retardierungsseite
gesteuert wird.
9. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durchführt, indem der
Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-
Zuführungseinheit an das Stellglied angelegt wird, in
eine Betriebsrichtung in der Reihenfolge einer
Avancierungsseite und einer Retardierungsseite oder in
der Reihenfolge der Retardierungsseite und der
Avancierungsseite gesteuert wird.
10. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durchführt, indem der
Zuführungshydraulikdruck, der aus der Hydraulikdruck-
Zuführungseinheit an das Stellglied angelegt wird, in
eine Richtung entgegengesetzt zur Steuerrichtung aus der
Verriegelungsposition des Verriegelungsmechanismus
gesteuert wird.
11. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus durchführt, wenn die
Steuereinrichtung ein Hängen bleiben des
Verriegelungsmechanismus erfasst.
12. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass das Hängen
bleiben des Verriegelungsmechanismus beruhend darauf
erfasst wird, ob oder ob nicht ein erfasster
Avancierungswinkelbetrag einem Soll-
Avancierungswinkelbetrag folgt.
13. Ventileinstellungs-Steuersystem für Verbrennungsmotoren
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinrichtung den Freigabevorgang des
Verriegelungsmechanismus zu dem Zeitpunkt durchführt, zu
dem der Steuervorgang sich von innerhalb des
vorbestimmten Bereichs der Verriegelungsposition im
Verriegelungsmechanismus nach außerhalb des
vorbestimmten Bereichs ändert, in dem Zustand, in dem
ein erfasster Avancierungswinkelbetrag einem Soll-
Avancierungsbetrag im wesentlichen folgt.
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