DE102004026157A1 - Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem und Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem und Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor, das in der Lage ist, die Ansaugluftmenge genau und empfindlich zu steuern/regeln und dadurch einen hervorragenden Verbrennungszustand und verringerte Abgasemissionen zu erhalten. Das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem steuert/regelt über eine Anordnung zur variablen Einlassventilbetätigung variabel und wunschgemäß die Ventilschließzeitsteuerung eines Einlassventils im Hinblick auf dessen Ventilöffnungszeitsteuerung. Die ECU des Motors bestimmt einen Basiswert einer Soll-Nebeneinlassnockenphase gemäß des angeforderten Antriebsdrehmoments des Motors. Die ECU berechnet eine Steuer-/Regeleingabe für die Anordnung zur variablen Einlassventilbetätigung, so dass die Zylinderansaugluftmenge sich einer Soll-Ansaugluftmenge annähert, und gleichzeitig ist die Nebeneinlassnockenphase auf den Basiswert der Soll-Nebeneinlassnockenphase begrenzt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern/Regeln einer Ventilzeitsteuerung von Einlassventilen des Motors sowie ein Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern/Regeln eines Ladedrucks von Ansaugluft mittels einer Verdichtungseinrichtung und zum wunschgemäßen variablen Steuern/Regeln einer Ventilschließzeitsteuerung von Einlassventilen in Bezug auf deren Ventilöffnungszeitsteuerung mittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung.
  • Beschreibung des zugehörigen Fachgebiets
  • Es ist herkömmlich ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern/Regeln einer Ventilzeitsteuerung von Einlassventilen des Motors beispielsweise in der japanischen offen gelegten Gebrauchsmuster-Anmeldungsveröffentlichung (Kokoku) Nr. S56-9045 (Seiten 1 und 2, 1 bis 4) vorgeschlagen worden. Dieser Motor enthält einen Kipphebel zum Öffnen und Schließen jedes Einlassventils sowie zwei Nocken, einen für eine niedrige Last (Niedriglastnocken) und den anderen für eine hohe Last (Hochlastnocken), welche für das Einlassventil bereitgestellt sind, sowie eine Betätigungseinrichtung zum Schalten des Nockens zum Betätigen des Kipphebels zwischen dem Niedriglastnocken und dem Hochlastnocken. Die zwei Nocken sind nebeneinander auf einer Nockenwelle angeordnet und weisen jeweilige Nockenprofile auf, welche derart eingerichtet sind, dass das Nockenprofil des Niedriglastnockens die gleiche Ventilschließzeitsteuerung, jedoch verglichen mit dem Nockenprofil des Hochlastnockens eine eher verzögerte Ventilschließzeitsteuerung bereitstellt. Ferner ist der Kipphebel an der Kipphebelwelle in einer axial verschiebbaren Weise bereitgestellt und wird durch die Betätigungseinrichtung so betätigt, dass er zwischen einer Position, in welcher sein eines Ende in Anlage mit dem Niedriglastnocken ist, und einer Position, in welcher derselbe in Anlage mit dem Hochlastnocken ist, verschoben wird. Kurz gesagt schaltet die Betätigungseinrichtung den Nocken zum Betätigen des Einlassventils zwischen dem Niedriglastnocken und dem Hochlastnocken.
  • In diesem Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem wird durch die Steuerung/Regelung der Betätigungseinrichtung der Nocken zum Betätigen des Einlassventils auf den Niedriglastnocken geschaltet, wenn sich der Motor in einem Niedriglastbereich befindet, und auf den Hochlastnocken geschaltet, wenn sich derselbe in einem Hochlastbereich befindet, wodurch die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils derart geschaltet wird, dass sie dann, wenn der Motor in dem Niedriglastbereich läuft, stärker verzögert ist als dann, wenn er in dem Hochlastbereich läuft. Das Schalten der Ventilschließzeitsteuerung wird aus dem folgenden Grund durchgeführt: Die Menge an in den Zylinder zu saugender Luft ist in dem Niedriglastbereich des Motors geringer als in dem Hochlastbereich desselben und wenn die Menge an Ansaugluft durch Reduzieren des Öffnungsgrades eines Drosselventils reduziert wird, so tritt aufgrund des Druckabfalls (Ansteigen des negativen Drucks) innerhalb des Einlassventils ein Pumpverlust auf, was in einer herabgesetzten Kraftstoffökonomie resultiert. Um diesen Nachteil zu vermeiden, bewirkt das oben beschriebene Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem einen Rückstoß von Ansaugluft aus dem Zylinder durch Verzögerung der Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils in dem Niedriglastbereich gegenüber dem Hochlastbereich, wodurch die in den Zylinder gesaugte Menge an Ansaugluft reduziert wird, ohne den Öffnungsgrad des Drosselventils zu reduzieren.
  • Außerdem wurde ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern/Regeln einer Ventilzeitsteuerung von Einlassventilen des Motors in der japanischen offen gelegten Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. N07-269380 (Seiten 2 und 3, 7) vorgeschlagen. Dieses Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem steuert/regelt die Phase eines Einlassnockens zum Betätigen jedes Einlassventils, derart, dass sie bezüglich der der Kurbelwelle des Motors variiert wird, wodurch die Ventilöffnungs- und Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils unter Beibehaltung einer konstanten Ventilöffnungszeitdauer variiert werden.
  • Gemäß dem Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem, welches in der japanischen offen gelegten Gebrauchsmuster-Anmeldungsveröffentlichung (Kokoku) Nr. S56-9045 vorgeschlagen wurde, wird der Nocken zum Betätigen des Einlassventils lediglich zwischen dem Niedriglastnocken und dem Hochlastnocken geschaltet und somit kann die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils nur zwischen zwei Typen von Zeitsteuerungen geschaltet werden, welche durch die jeweiligen Nockenprofile der zwei Nocken bestimmt sind. Dieses System ist daher nicht imstande, die Ansaugluftmenge in einer genauen und fein abgestuften Weise zu steuern/regeln, so dass die Ansaugluftmenge zu knapp oder übermäßig ausfallen kann, was zu einer instabilen Verbrennung, einer herabgesetzten Kraftstoffökonomie und einer erhöhten Abgasemission führen kann. Wird die Ventilzeitsteuerung eines jeden Einlassventils durch das in der japanischen offen gelegten Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. H07-269380 vorgeschlagene Ventilzeitsteuerungs-Steuer/Regelsystem gesteuert/geregelt, um die Ansaugluftmenge zu steuern/regeln, so werden die Ventilöffnungszeitsteuerung und die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils unter Beibehaltung einer konstanten Ventilöffnungszeitdauer des Einlassventils verändert. Dies führt zu einer Veränderung der Ventilüberdeckung, wodurch verhindert wird, dass eine Steuerung/Regelung der Ansaugluftmenge in einer fein abgestuften Weise bereitgestellt wird, und wodurch gleichzeitig die Verbrennungsleistung des Motors herabgesetzt und die Abgasemissionen aufgrund von Veränderungen in der internen Abgasrückführung verstärkt werden.
  • Ferner ist ein Steuer-/Regelsystem für ein Verbrennungsmotor zum Steuern/Regeln eines Ladedrucks von Ansaugluft mittels einer Verdichtungseinrichtung herkömmlich in der japanischen Patent-Veröffentlichung (Kokoku) Nr. H03-37034 (Seiten 3 bis 5, 3) vorgeschlagen worden. Dieser Motor umfasst einen Turbolader als die Verdichtungseinrichtung und einen Klopfsensor. Bei diesem Turbolader wird dann, wenn der Öffnungsgrad eines Ladedruck-Regelventils sich verändert, die Strömungsrate von Abgasen auf Turbinenschaufeln verändert, wodurch der Ladedruck verändert wird. Ferner dient der Klopfsensor zum Erfassen eines Klopfens im Motor und liefert ein Impulssignal, welches dem Steuer-/Regelsystem das Auftreten von Klopfen anzeigt.
  • Das Steuer-/Regelsystem zählt die Anzahl des Auftretens von Klopfen während eines Verbrennungstaktes des Motors auf Grundlage des Impulssignals von dem Klopfsensor und es stellt einen Verzögerungswert für eine verzögerte Zündzeitsteuerung nach Maßgabe der Anzahl des Auftretens von Klopfen während eines Verbrennungstaktes ein und stellt außerdem eine relative Einschaltdauer eines Ansteuerungssignals des Ladedruck-Regelventils nach Maßgabe der Anzahl des Auftretens von Klopfen während vier Verbrennungstakten ein. Insbesondere wird der Verzögerungswert der Zündzeitsteuerung auf einen größeren Wert gesetzt, d.h. die Zündzeitsteuerung wird stärker verzögert, wenn die Anzahl des Auftretens von Klopfen während eines Verbrennungstaktes größer ist. Ferner wird die relative Einschaltdauer des Ansteuerungssignals für das Ladedruck-Regelventil auf einen kleineren Wert eingestellt, d.h. so, dass der Ladedruck geringer wird, wenn die Anzahl des Auftretens von Klopfen während vier Verbrennungszyklen größer ist. Wenn also ein Klopfen auftritt, so wird die Zündzeitpunktsteuerung verzögert und der Ladedruck wird verringert, wodurch das Auftreten von Klopfen unterdrückt wird.
  • Gemäß dem in der japanischen Patent-Veröffentlichung (Kokoku) Nr. H03-37034 vorgeschlagenen Steuer-/Regelsystem wird die Zündzeitsteuerung dann, wenn ein Klopfen auftritt, verzögert und zur selben Zeit wird ein Ladedruck verringert. Dies ermöglicht es, das Auftreten eines Klopfens in dem Hochlastbereich des Motors zu unterdrücken, aufgrund der Ausführung einer solchen Steuerung/Regelung werden jedoch sowohl der Verbrennungswirkungsgrad als auch die Motorleistung reduziert, was in einem verschlechterten Fahrverhalten und einer geringeren Marktfähigkeit resultiert.
    •
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem bereitzustellen, welches in der Lage ist, die Ansaugluftmenge in einer genauen und fein abgestuften Weise zu steuern/regeln und dadurch eine hervorragende Verbrennungsleistung und reduzierte Abgasemissionen beizubehalten.
  • Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welches in der Lage ist, sowohl den Verbrennungswirkungsgrad als auch die Motorleistung zu verbessern, während das Auftreten von Klopfen in einem Hochlastbereich verhindert wird und dadurch das Fahrverhalten und die Marktfähigkeit verbessert werden.
  • Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zur variablen Steuerung/Regelung einer Ventilschließzeitsteuerung eines Einlassventils bezüglich seiner Ventilöffnungszeitsteuerung mittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung bereitgestellt, wobei das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem umfasst: Ein Lasterfassungsmittel zum Erfassen einer Last des Motors; ein Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel zum Bestimmen der Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils nach Maßgabe der erfassten Last des Motors; und ein Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe der bestimmten Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils.
  • Bei der Anordnung dieses Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor bestimmt das Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils nach Maßgabe der erfassten Last des Motors und das Steuer-/Regelmittel steuert/regelt die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe der bestimmten Ventilzeitsteuerung des Einlassventils, wodurch die über das Einlassventil in den Motor gesaugte Ansaugluftmenge gesteuert/geregelt wird. Die Ansaugluftmenge wird daher nach Maßgabe der Last des Motors gesteuert/geregelt und es ist daher möglich, die Ansaugluftmenge in einer genaueren und feiner abgestuften Weise zu steuern/zu regeln als im Stand der Technik und somit zu verhindern, dass die Ansaugluftmenge zu knapp oder übermäßig gewählt wird. Im Ergebnis ist es möglich, eine exzellente Verbrennungsleistung sowie reduzierte Abgasemissionen aufrecht zu erhalten.
  • Es wird bevorzugt, dass das Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils bezüglich einer vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis gleich einem Kompressionsverhältnis wird, verzögert ist, wenn die Last des Motors in einem ersten vorbestimmten Lastbereich liegt, und die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils bezüglich der vorbestimmten Zeitsteuerung vorgestellt wird, wenn die Last des Motors in einem zweiten vorbestimmten Lastbereich liegt, der höher liegt als der erste vorbestimmte Lastbereich.
  • Bei der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils dann, wenn die Last des Motors in einem ersten vorbestimmten Lastbereich liegt, derart bestimmt, dass sie in Bezug auf die vorbestimmte Zeitsteuerung, in welcher in dem Verbrennungstakt des Motors das Expansionsverhältnis gleich dem Kompressionsverhältnis wird (d.h. Ventilschließzeitsteuerung des Otto-Takt-Betriebs), verzögert ist, was es ermöglicht, den Motor in einem Takt mit höherem Expansionsverhältnis zu betreiben, in welchem das Expansionsverhältnis größer als das Kompressionsverhältnis ist (d.h. Miller-Takt). Durch Einstellen des ersten vorbestimmten Niedriglastbereichs auf einen Niedriglastbereich, in welchem ein Problem eines Pumpverlustes aufgrund der Reduzierung der Ansaugluftmenge unter Verwendung des Drosselventils auftritt, wird es daher entbehrlich, die Ansaugluftmenge unter Verwendung des Drosselventils zu reduzieren, wodurch die Ansaugluftmenge unter Vermeidung eines Pumpverlustes auf einen geeigneten Wert in Abhängigkeit von der niedrigen Last eingestellt werden kann, wodurch die Kraftstoffökonomie verbessert wird. Zusätzlich besteht bei niedriger Ansauglufttemperatur oder Motortemperatur im Allgemeinen dann, wenn die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils bezüglich der vorbestimmten Zeitsteuerung auf eine vorgestellte Zeitsteuerung eingestellt ist, in einem Niedriglastbereich die Gefahr des Auftretens einer Verflüssigung von Kraftstoff aufgrund der durch adiabatische Expansion des Gemischs innerhalb des Zylinders bewirkten Absenkung der inneren Zylindertemperatur, wodurch die Verbrennung des Motors instabil wird. Im Gegensatz dazu wird gemäß diesem Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem, wie oben beschrieben, die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils dann, wenn sich der Motor in dem ersten vorbestimmten Lastbereich befindet, in Bezug auf die vorbestimmte Zeitsteuerung auf eine verzögerte Zeitsteuerung eingestellt und durch Setzen des ersten vorbestimmten Lastbereichs auf den zuvor erwähnten Niedriglastbereich, in welchem eine Verflüssigung von Kraftstoff auftreten kann, ist es somit möglich, eine bessere Verbrennungsleistung sicherzustellen, als dann, wenn die Ventilschließzeitsteuerung bezüglich der vorbestimmten Zeitsteuerung vorgestellt ist.
  • Ferner kann allgemein in einem Hochlastbereich des Motors, wenn die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils auf die vorbestimmte Ventilzeitsteuerung eingestellt ist, in welcher das Expansionsverhältnis gleich dem Kompressionsverhältnis wird, ein Rückstoß von Kraftstoff in den Ansaugverteiler auftreten, was zu einer Vergrößerung der in dem Ansaugverteiler verbleibenden Kraftstoffmenge und der an der Innenwand des Ansaugverteilers anhaftenden Kraftstoffmenge führt, wodurch die Genauigkeit von Steuerungen/Regelungen einschließlich einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelung und einer Drehmomentsteuerung/-regelung, insbesondere in einem Übergangsbetrieb des Motors, herabgesetzt werden. Speziell kann eine Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs in Richtung eines fetteren Gemischs eine unnötige Steigerung des Ausgangsdrehmoments und eine Vergrößerung der Menge an unverbranntem HC in den Abgasen verursachen. Zusätzlich kann ein Anhaften des Rückstoßkraftstoffs an Einrichtungen des Einlasssystems, wie den Einlassventilen, in einem karbonisierten Zustand die Funktionslebensdauer der Einrichtungen verkürzen. Diese Probleme werden deutlicher oder ernsthafter, wenn die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils in einem Hochlastbereich des Motors bezüglich der vorbestimmten Zeitsteuerung auf eine verzögerte Zeitsteuerung eingestellt wird, da die Menge an in den Ansaugverteiler zurückgestoßenem Kraftstoff steigt. Ein übermäßig angereichertes Gemisch kann beispielsweise Fehlzündungen des Motors verursachen. Im Gegensatz dazu wird gemäß dem vorliegenden Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem dann, wenn der Motor sich in den zweiten vorbestimmten Lastbereich oberhalb des ersten vorbestimmten Lastbereichs befindet, die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils so bestimmt, dass sie bezüglich der vorbestimmten Ventilzeitsteuerung vorgestellt wird. Durch Setzen des zweiten vorbestimmten Lastbereichs auf den zuvor erwähnten Hochlastbereich, in welchem das oben angesprochene Problem eines Kraftstoffrückstoßes auftreten kann, ist es daher möglich, einen Rückstoß von Kraftstoff in den Ansaugverteiler in einem solchen Hochlastbereich zu verhindern. Im Ergebnis ist es möglich, die Genauigkeit der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelung sowie der Drehmomentsteuerung/-regelung zu verbessern und insbesondere die Steuerungs-/Regelungs-Genauigkeit im Übergangsbetrieb des Motors merklich zu verbessern. Dies ermöglicht es nicht nur, Abgasemissionen zu reduzieren und das Fahrverhalten zu verbessern, sondern verlängert außerdem die Funktionslebensdauer der Einrichtungen des Einlasssystems.
  • Es wird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung durch eine hydraulisch angetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung gebildet ist, welche durch Zuführung eines Öldrucks angetrieben ist, wobei das Steuer-/Regelmittel den zu der hydraulisch angetriebenen Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung zugeführten Öldruck steuert/regelt.
  • Mit der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung durch eine hydraulisch angetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung gebildet, welche durch die Zuführung eines Öldrucks angetrieben wird und verglichen beispielsweise mit einem Fall der Verwendung einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung, welche das Ventilelement eines Einlassventils durch die elektromagnetische Kraft eines Elektromagneten betätigt, ist es möglich, das Einlassventil in einem Bereich höherer Last des Motors zuverlässig zu öffnen und zu schließen, und somit den Energieverbrauch und Betriebsgeräusche des Einlassventils zu reduzieren.
  • Es wird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung so eingerichtet ist, dass sie in der Lage ist, einen Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern.
  • Mit der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung in der Lage, den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern und somit kann durch Steuern/Regeln des Ventilhubbetrags auf einen geringeren Wert die Geschwindigkeit, mit welcher die Ansaugluft in die Verbrennungskammer strömt, vergrößert werden, um den Strom des Gemischs innerhalb des Zylinders zu vergrößern, wodurch ein Verbrennungswirkungsgrad verbessert wird.
  • Es wird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung in der Lage ist, einen Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern und dass das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem ferner ein Ventilhubbetrag-Bestimmungsmittel umfasst, um den Ventilhubbetrag des Einlassventils derart zu bestimmen, dass der Ventilhubbetrag des Einlassventils dann, wenn die Last des Motors in einem dritten vorbestimmten Bereich unterhalb einer vorbestimmten Last liegt, kleiner ist als dann, wenn die Last des Motors nicht unterhalb der vorbestimmten Last liegt, wobei das Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils bezüglich einer vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis gleich einem Kompressionsverhältnis wird, vorgestellt ist, wenn die Last des Motors innerhalb des dritten vorbestimmten Lastbereichs liegt, und wobei das Steuer-/Regelmittel die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe der bestimmten Ventilschließzeitsteuerung und des bestimmten Ventilhubbetrags des Einlassventils steuert/regelt.
  • Wie oben beschrieben, besteht dann, wenn bei geringer Ansauglufttemperatur oder Motortemperatur die Ventilschließzeitsteuerung des Ansaugventils bezüglich der vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in dem Verbrennungstakt des Motors das Expansionsverhältnis gleich dem Kompressionsverhältnis wird, auf eine vorgestellte Zeitsteuerung eingestellt wird, in einem Niedriglastbereich die Gefahr eines Auftretens einer Verflüssigung von Kraftstoff aufgrund einer durch eine adiabatische Expansion des Gemischs innerhalb des Zylinders bewirkten Verringerung der inneren Zylindertemperatur, wodurch die Verbrennung des Motors instabil wird. Im Gegensatz dazu wird bei der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform der Ventilhubbetrag des Einlassventils dann, wenn die Last des Motors sich in dem dritten vorbestimmten Lastbereich unterhalb der vorbestimmten Last befindet, auf einen kleineren Wert gesetzt, als wenn die Last des Motors die vorbestimmte Last ist, so dass die Geschwindigkeit, mit welcher die Ansaugluft in die Verbrennungskammer strömt, vergrößert wird, um die Strömung des Gemischs innerhalb des Zylinders zu verstärken, was zu einer erhöhten Verbrennungsgeschwindigkeit beiträgt. Im Ergebnis ist es durch Setzen des dritten vorbestimmten Lastbereichs auf einen solchen Niedriglastbereich möglich, eine Verflüssigung von Kraftstoff selbst in dem Niedriglastbereich zu verhindern, wodurch eine stabile Verbrennungsleistung des Motors sichergestellt wird.
  • Es wird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung umfasst: Einen Einlasskipphebel zum Betätigen des Einlassventils durch eine Drehbewegung desselben, um das Einlassventil zu öffnen und zu schließen; ein bewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eine erste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welche sich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus zum Variieren einer relativen Phase zwischen der ersten Einlassnockenwelle und der zweiten Einlassnockenwelle; einen ersten Einlassnocken, welcher an der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehung mit der Drehung der ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch zu bewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenk schwenkt; und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwelle zur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebel geschwenkt wird.
  • Bei der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform dreht sich in der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung der erste Einlassnocken nach Maßgabe der Drehung der ersten Einlassnockenwelle, wodurch eine Drehung des Einlasskipphebels um den Drehpunkt verursacht wird, wodurch das Einlassventil betätigt wird, so dass es sich öffnet und schließt. Zwischenzeitlich dreht sich der zweite Einlassnocken nach Maßgabe einer Drehung der zweiten Einlassnockenwelle, wodurch der Drehpunkt, um welchen der Einlasskipphebel geschwenkt wird, bewegt wird, was es möglich macht, den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern. Da ferner der variable Einlassnockenphasen-Mechanismus die relative Phase zwischen der ersten und der zweiten Einlassnockenwelle verändert, ist es möglich, sowohl die Ventilschließzeitsteuerung als auch den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern. Dies bedeutet, dass es bei Verwendung von zwei Einlassnocken und zwei Einlassnockenwellen sowie des variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus möglich ist, eine Einrichtung zur variablen Einlassventilzeitsteuerung zu verwirklichen, welche die Ventilschließzeitsteuerung und den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß verändert.
  • Um die oben genannte zweite Aufgabe zu lösen, wird nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern/Regeln eines Ladedrucks von Ansaugluft mittels einer in einem Einlasskanal bereitgestellten Verdichtungseinrichtung sowie zum variablen Steuern/Regeln einer Ventilschließzeitsteuerung eines Einlassventils in Bezug auf eine Ventilöffnungszeitsteuerung des Einlassventils mittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung bereitgestellt, wobei das Steuer-/Regelsystem umfasst: ein Lasterfassungsmittel zum Erfassen einer Last des Motors; ein Soll-Ladedruck-Einstellmittel zum Einstellen eines Soll-Ladedrucks als ein Sollwert der Ladedrucksteuerung/Regelung nach Maßgabe der erfassten Last des Motors; eine Verdichtungssteuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Verdichtungseinrichtung nach Maßgabe des eingestellten Soll-Ladedrucks; ein Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel zum Einstellen einer Soll-Ventilschließzeitsteuerung als ein Sollwert der Ventilschließzeitsteuerungs-Steuerung-/Regelung des Einlassventils, so dass dann, wenn die erfasste Last des Motors in dem vorbestimmten Hochlastbereich oberhalb einer vorbestimmten Last liegt, die Soll-Ventilschließzeitsteuerung auf eine solche Zeitsteuerung eingestellt wird, dass sich in dem Verbrennungstakt das Expansionsverhältnis dem Kompressionsverhältnis annähert, wenn das Expansionsverhältnis größer als das Kompressionsverhältnis ist und die erfasste Last des Motors höher ist; und
    ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe der eingestellten Soll-Ventilschließzeitsteuerung.
  • Bei der Anordnung dieses Steuer-/Regelsystems für einen Verbrennungsmotor wird die Verdichtungseinrichtung nach Maßgabe des Soll-Ladedrucks als Sollwert einer Soll-Ladedrucksteuerung-/Regelung gesteuert/geregelt und zur selben Zeit wird die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe der Soll-Ventilschließzeitsteuerung als Sollwert einer Ventilschließzeitsteuerungs-Steuerung/Regelung des Einlassventils gesteuert/geregelt. Dabei wird die Soll-Ventilschließzeitsteuerung dann, wenn die erfasste Last des Motors sich in einem vorbestimmten Hochlastbereich oberhalb einer vorbestimmten Last befindet, auf eine solche Zeitsteuerung eingestellt, dass sich das Expansionsverhältnis in dem Verbrennungstakt dem Kompressionsverhältnis annähert, wenn das Expansionsverhältnis größer als das Kompressionsverhältnis ist und die erfasste Last des Motors größer ist. Mit anderen Worten wird in dem vorbestimmten Hochlastbereich eine solche Steuerung/Regelung bereitgestellt, dass bei einer höheren Motorlast das effektive Kompressionsvolumen vergrößert wird. Somit ist es selbst dann, wenn die Last des Motors hoch ist, möglich, einen Anstieg des Ladedrucks, der zur Sicherstellung der angeforderten Motorleistung verwendet wird, zu unterdrücken, wodurch es ermöglicht wird, einen Anstieg der Ansauglufttemperatur zu unterdrücken. In dem vorbestimmten Hochlastbereich ist es somit möglich, eine Grenze der Zündzeitsteuerung, jenseits welcher ein Klopfen beginnt aufzutreten, ohne eine Verzögerung der Zündzeitpunktsteuerung zu erweitern und sowohl den Verbrennungswirkungsgrad als auch die Motorleistung zu verbessern. Im Ergebnis ist es möglich, die Fahreigenschaften und die Marktfähigkeit zu verbessern.
  • Es wird bevorzugt, dass das Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils in Bezug auf eine vorbestimmte Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis gleich einem Kompressionsverhältnis wird, auf eine vorgestellte Zeitsteuerung einstellt, wenn die Last des Motors innerhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
  • Im Allgemeinen gibt es zwei Techniken zur Verwirklichung eines so genannten Taktbetriebs mit hohem Expansionsverhältnis, in welchem das Expansionsverhältnis in dem Verbrennungstakt das Kompressionsverhältnis übersteigt: Die verzögerte Ventilschließtechnik, welche die Ventilschließzeitsteuerung von Einlassventilen bezüglich einer Ventilzeitsteuerung eines so genannten Otto-Taktes (hier im Folgenden bezeichnet als die „Otto-Ventilschließzeitsteuerung") verzögert, sowie eine vorgestellte Ventilschließtechnik, welche dieselbe in Bezug auf die Otto-Ventilschließzeitsteuerung vorstellt. In diesem Fall kann in der ersteren Technik (verzögerte Ventilschließung) ein Rückstoß von Kraftstoff in den Ansaugverteiler auftreten, was Anstiege in der Menge an in dem Ansaugverteiler zurückbleibendem Kraftstoff und der Menge an an der Innenwand des Einlassverteilers anhaftendem Kraftstoff bewirkt, was die Genauigkeit der Steuerungen, einschließlich einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung-/Regelung und einer Drehmomentsteuerung-/Regelung, insbesondere in einem Übergangsbetrieb des Motors, herabsetzt. Genauer gesagt kann eine Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs in Richtung eines fetteren Gemischs eine unnötige Vergrößerung des Ausgabedrehmoments sowie eine Steigerung der Menge an unverbranntem HC in den Abgasen, verursachen. Zusätzlich kann ein Anhaften des Rückschlusskraftstoffs an Einrichtungen des Einlasssystems, wie den Einlassventilen, in einem karbonisierten Zustand die Funktionslebensdauern der Einrichtungen verkürzen. Diese Probleme treten deutlicher oder ernsthafter in einem Hochlastbereich des Motors auf. Im Gegensatz dazu wird gemäß dem vorliegenden Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils dann, wenn sich der Motor in dem vorbestimmten Hochlastbereich befindet, derart bestimmt, dass sie in Bezug auf die vorbestimmte Ventilzeitsteuerung, in welcher in dem Verbrennungstakt des Motors das Expansionsverhältnis gleich dem Kompressionsverhältnis wird (d.h. der Otto-Ventilschließzeitsteuerung), vorgestellt wird. Mit anderen Worten wird der Taktbetrieb mit hohem Expansionsverhältnis durch die letztere Technik (vorgestellte Ventilschließung) realisiert und somit treten die durch die erstere Technik verursachten Probleme auf. Verglichen mit Ersterer (verzögerter Ventilschließungstechnik) ist es im Ergebnis möglich, die Genauigkeit der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelung und der Drehmomentsteuerung/Regelung in dem Hochlastbereich des Motors zu verbessern und insbesondere die Steuer-/Regel-Genauigkeit im Übergangsbetrieb des Motors merklich zu verbessern. Dies ermöglicht es, nicht nur die Abgasemissionen zu reduzieren und die Fahreigenschaften zu verbessern, sondern auch die Funktionslebensdauern der Einrichtungen des Einlasssystems zu verlängern.
  • Es wird bevorzugt, dass das Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils auf eine Zeitsteuerung einstellt, in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis größer ist als ein Kompressionsverhältnis, wenn die Last des Motors ein vorbestimmter Niedriglastbereich unterhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs ist.
  • Bei der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils dann, wenn die Last des Motors sich innerhalb des vorbestimmten Niedriglastbereichs unterhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs befindet, auf eine Zeitsteuerung eingestellt, in welcher in dem Verbrennungstakt des Motors das Expansionsverhältnis größer ist als das Kompressionsverhältnis, wodurch der Motor in dem Takt mit hohem Expansionsverhältnis betrieben wird. Dies erübrigt es, die Ansaugluftmenge unter Verwendung des Drosselventils zu reduzieren und es ist daher möglich, die Ansaugluftmenge auf einen geeigneten Wert in Abhängigkeit von der niedrigen Last des Motors einzustellen, während ein Pumpverlust verhindert wird und dadurch die Kraftstoffökonomie verbessert wird.
  • Es wird bevorzugt, dass das Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils in Bezug auf eine vorbestimmte Zeitsteuerung, in welcher in dem Verbrennungstakt des Motors das Expansionsverhältnis gleich dem Kompressionsverhältnis wird, auf eine verzögerte Zeitsteuerung einstellt.
  • Wie oben beschrieben, werden zur Verwirklichung eines Taktbetriebs mit hohem Expansionsverhältnis die folgenden zwei Techniken herkömmlich eingesetzt: Die verzögerte Ventilschließtechnik zum Verzögern der Ventilschließzeitsteuerung von Einlassventilen in Bezug auf die Otto-Ventilschließzeitsteuerung sowie die vorgestellte Ventilschließtechnik zum Vorstellten derselben bezüglich der Otto-Ventilschließzeitsteuerung. Im Falle der letzteren Technik besteht dann, wenn die Ansaugtemperatur oder die Motortemperatur gering ist, die Gefahr des Auftretens einer Verflüssigung von Kraftstoff aufgrund einer durch ein adiabatische Expansion des Gemischs innerhalb des Zylinders verursachten Absenkung der inneren Zylindertemperatur, wodurch die Verbrennung des Motors instabil wird. Im Gegensatz dazu ist bei der Anordnung der bevorzugten Ausführungsform der Taktbetrieb bei hohem Expansionsverhältnis durch Einstellen der Ventilschließzeitsteuerung der Einlassventile auf eine in Bezug auf die Otto-Ventilschließzeitsteuerung verzögerte Zeiteinstellung realisiert, was es ermöglicht, das oben beschriebene Problem einer Verflüssigung des Kraftstoffs in dem vorbestimmten Niedriglastbereich zu verhindern, wodurch eine stabile Verbrennungsleistung des Motors sichergestellt wird.
  • Es wird bevorzugt, dass das Soll-Ladedruck-Einstellmittel den Soll-Ladedruck bei höherer Motorlast auf einen kleineren Wert einstellt, wenn die Last des Motors innerhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
  • Bei der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform wird der Soll-Ladedruck dann, wenn die Last des Motors innerhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt, auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die Last des Motors größer ist. Daher kann bei höherer Motorlast der Grad des Anstiegs der Ansauglufttemperatur reduziert werden. Durch Setzen dieses Hochlastbereichs auf einen solchen Lastbereich, in welchem das Auftreten eines Klopfens wahrscheinlich ist, ist es somit möglich, die Grenze der Zündzeitsteuerung, jenseits welcher ein Klopfen beginnt aufzutreten, ohne eine Verzögerung der Zündzeitsteuerung zu erweitern.
  • Es wird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung durch eine hydraulisch angetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung gebildet ist, welche durch die Zuführung eines Öldrucks angetrieben wird, und dass das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelmittel den der hydraulisch angetriebenen Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung zugeführten Öldruck steuert/regelt.
  • Bei der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung durch eine hydraulisch angetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung gebildet, welche durch die Zufuhr von Öldruck angetrieben wird, und verglichen beispielsweise mit einem Fall einer Verwendung der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung, die das Ventilelement eines Einlassventils durch die elektromagnetische Kraft eines Elektromagneten betätigt, ist es somit möglich, das Einlassventil in einem höheren Lastbereich des Motors zuverlässig zu öffnen und zu schließen und einen Energieverbrauch sowie Betriebsgeräusche des Einlassventils zu reduzieren.
  • Es wird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung derart eingerichtet ist, dass sie dazu in der Lage ist, einen Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern.
  • Bei der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung derart eingerichtet, dass sie imstande ist, den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern und daher kann durch Steuern/Regeln des Ventilhubbetrags auf einen geringeren Wert die Geschwindigkeit, mit der die Ansaugluft in die Verbrennungskammer strömt, vergrößert werden, um die Strömung des Gemischs innerhalb des Zylinders zu vergrößern, so dass ein Verbrennungswirkungsgrad verbessert wird.
  • Es wird bevorzugt, dass die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung umfasst: einen Einlasskipphebel zum Betätigen des Einlassventils durch eine Drehbewegung desselben, um das Einlassventil zu öffnen und zu schließen; ein bewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eine erste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welche sich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus zum Variieren einer relativen Phase zwischen der ersten Einlassnockenwelle und der zweiten Einlassnockenwelle; einen ersten Einlassnocken, welcher an der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehung mit der Drehung der ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch zu bewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenk schwenkt; und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwelle zur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebel geschwenkt wird.
  • Bei der Anordnung dieser bevorzugten Ausführungsform dreht sich in der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung der erste Einlassnocken nach Maßgabe der Drehung der ersten Einlassnockenwelle, wodurch eine Drehung des Einlasskipphebels um den Drehpunkt bewirkt wird, welche das Einlassventil betätigt, um dieses zu öffnen und zu schließen. Zwischenzeitlich dreht sich der zweite Einlassnocken nach Maßgabe der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle, wodurch der Drehpunkt, um welchen der Einlasskipphebel verschwenkt wird, bewegt wird, was eine wunschgemäße Veränderung des Ventilhubbetrags des Einlassventils ermöglicht. Da ferner der variable Einlassnockenphasen-Mechanismus die relative Phase zwischen der ersten und der zweiten Einlassnockenwelle verändert, ist es möglich, sowohl die Ventilschließzeitsteuerung als auch den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern. Das bedeutet, dass es durch Verwendung zweier Einlassnocken und zweier Einlassnockenwellen sowie des variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus möglich ist, eine Einrichtung zur variablen Einlassventilzeitsteuerung zu verwirklichen, welche die Ventilschließzeitsteuerung und den Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß verändern kann.
  • Es wird bevorzugt, dass der Motor umfasst: ein erstes Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff, um den Kraftstoff in einen Zylinder einzuleiten, und eine Ansaugluft-Kühleinrichtung, welche in dem Einlasskanal an einer Stelle stromabwärts der Verdichtungseinrichtung angeordnet ist, zum Kühlen von Ansaugluft von der Verdichtungseinrichtung, wobei die Ansaugluft-Kühleinrichtung umfasst: lipophile Filmplatten, an deren Oberfläche lipophile Filme mit einer Affinität für Kraftstoff ausgebildet sind, und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in Richtung der lipophilen Filmplatten, um dadurch den Kraftstoff dem Zylinder zuzuleiten.
  • Bei der Anordnung der bevorzugten Ausführungsform wird Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt und wird außerdem von dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil der Ansaugluftkühleinrichtung in Richtung zu den lipophilen Filmplatten eingespritzt. Da auf den Oberflächen der lipophilen Filmplatten lipophile Filme ausgebildet sind, welche eine Affinität für Kraftstoff aufweisen, wird Kraftstoff in dünnen Filmen auf den lipophilen Filmen ausgebildet und dann durch die Wärme der Ansaugluft verdampft, deren Temperatur durch den Verdichtungsbetrieb der Verdichtungseinrichtung zur Bildung eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff erhöht worden ist, und zur selben Zeit wird die Ansaugluft gekühlt, indem ihr Verdampfungswärme entzogen wird, welche für die Verdampfung des Kraftstoffs verwendet wird. Somit kann bei der Bildung des Gemischs der Ansaugluft-Kühleffekt erhalten werden, wodurch die Grenze der Zündzeitsteuerung, jenseits welcher ein Klopfen beginnt aufzutreten, ohne Verzögerung der Zündzeitsteuerung weiter ausgedehnt werden.
  • Es wird bevorzugt, dass das Steuer-/Regelsystem ferner ein Kraftstoffeinspritzverhältnis-Einstellmittel umfasst, um ein erstes Kraftstoffeinspritzverhältnis einer von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu einer dem Zylinder zuzuführenden Kraftstoffmenge sowie ein zweites Kraftstoffeinspritzverhältnis einer durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu der dem Zylinder zuzuführenden Kraftstoffmenge nach Maßgabe der Last des Motors derart einzustellen, dass das zweite Kraftstoffeinspritzverhältnis größer ist, wenn die Last des Motors höher ist.
  • Im Allgemeinen wird dann, wenn die Last des Motors höher ist, der Ladedruck auf einen höheren Wert gesetzt, wodurch der Grad des Anstiegs der Ansauglufttemperatur vergrößert wird. Im Gegensatz dazu wird bei der Anordnung in dieser bevorzugten Ausführungsform das von dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil zuzuführende zweite Kraftstoffeinspritzverhältnis auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Last des Motors größer ist, und es ist somit möglich, effizienter und in geeigneterer Weise durch die Ansaugluft-Kühleinrichtung die Ansaugluft-Kühlwirkungen in Abhängigkeit von dem Grad des Anstiegs der Ansauglufttemperatur zu erhalten.
  • Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Darstellung, welche schematisch die Anordnung eines Verbrennungsmotors zeigt, auf welchen ein Steuer-/Regelsystem (Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem/Steuer-/Regelsystem) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet ist;
  • 2 ist eine Darstellung, welche schematisch die Anordnung eines Aufbaus zur variablen Einlassventilbetätigung und eines Aufbaus zur variablen Auslassventilbetätigung für den Motor zeigt;
  • 3 ist eine Blockdarstellung, welche schematisch die Anordnung des Steuer-/Regelsystems zeigt;
  • 4 ist eine Darstellung, welche schematisch die Anordnung einer Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung zeigt;
  • 5 ist eine Darstellung, welche schematisch die Anordnung des Aufbaus zur variablen Einlassventilbetätigung und des Aufbaus zur variablen Auslassventilbetätigung in einer Draufsicht zeigt;
  • 6 ist eine Darstellung, welche schematisch die Anordnung eines Einlassventil-Betätigungsmechanismus des Aufbaus zur variablen Einlassventilbetätigung zeigt;
  • 7 ist eine Darstellung, welche schematisch die Anordnung eines variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus zeigt;
  • 8 ist eine Darstellung, welche schematisch die Anordnung eines variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus zeigt;
  • 9 ist eine Darstellung, welche schematisch die Anordnung einer Variation des variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus zeigt;
  • 10 ist eine Darstellung, welche schematisch die Anordnung eines variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus zeigt;
  • 11 ist eine Darstellung, welche für eine Erläuterung von Nockenprofilen eines Haupteinlassnockens und eines Nebeneinlassnockens nützlich ist;
  • 12A ist eine Darstellung, welche einen Betriebszustand des Einlassventil-Betätigungsmechanismus zeigt, in welchem eine Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 0 Grad gesetzt ist;
  • 12B ist eine Darstellung, welche eine Ventilhubkurve und dergleichen eines Einlassventils zeigt; welche für eine Erläuterung des Betriebs des Einlassventils nützlich ist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 0 Grad gesetzt ist;
  • 13A ist eine Darstellung, welche einen Betriebszustand des Einlassventil-Betätigungsmechanismus zeigt, in welchem die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 90 Grad gesetzt ist;
  • 13B ist eine Darstellung, welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Einlassventils zeigt und für eine Erläuterung des Betriebs des Einlassventils nützlich ist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 90 Grad gesetzt ist;
  • 14A ist eine Darstellung, welche einen Betriebszustand des Einlassventil-Betätigungsmechanismus zeigt, in welchem die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 120 Grad gesetzt ist;
  • 14B ist eine Darstellung, welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Einlassventils zeigt, welche bei einer Erläuterung des Betriebs des Einlassventils nützlich ist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 120 Grad gesetzt ist;
  • 15A ist eine Darstellung, welche einen Betriebszustand des Einlassventil-Betätigungsmechanismus zeigt, in welchem die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 180 Grad gesetzt ist;
  • 15B ist eine Darstellung, welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Einlassventils zeigt, welche bei der Erläuterung des Betriebs des Einlassventils nützlich ist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 180 Grad gesetzt ist
  • 16 ist eine Darstellung, welche Veränderungen des Ventilhubbetrags und der Ventilzeitsteuerung des Einlassventils zeigt und für eine Erläuterung des Betriebs des Einlassventils nützlich ist, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi von 120 Grad auf 180 Grad verändert wird;
  • 17 ist eine Darstellung, welche für eine Erläuterung von Nockenprofilen eines Hauptauslassnockens und eines Nebenauslassnockens nützlich ist;
  • 18 ist eine Darstellung, welche eine Ventilhubkurve und dergleichen eines Auslassventils zeigt, welche für eine Erläuterung des Betriebs des Auslassventils nützlich ist, wenn eine Nebenauslassnockenphase θmse gleich 0 Grad ist;
  • 19 ist eine Darstellung, welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Auslassventils zeigt, welche für eine Erläuterung des Betriebs des Auslassventils nützlich ist, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse gleich 45 Grad ist;
  • 20 ist eine Darstellung, welche eine Ventilhubkurve und dergleichen des Auslassventils zeigt, welche für eine Erläuterung des Betriebs des Auslassventils nützlich ist, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse gleich 90 Grad ist;
  • 21 ist eine Darstellung, welche die Ventilhubkurve und dergleichen des Auslassventils zeigt, welche für eine Erläuterung des Betriebs des Auslassventils nützlich ist, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse gleich 150 Grad ist und gehalten wird;
  • 22 ist eine Blockdarstellung, welche schematisch einen Teil der Anordnung der Steuer-/Regelsystems zur Steuerung/Regelung eines Drosselventilmechanismus, des variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus sowie des variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus zeigt;
  • 23 ist eine Blockdarstellung, welche schematisch die Konfiguration eines Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
  • 24 ist eine Darstellung, welche die jeweiligen Gruppen von mathematischen Ausdrücken zeigt, mit welchen eine Zylinderansaugluftmenge Gcyl berechnet wird, und mathematische Ausdrücke eines Vorhersagealgorithmus einer Zustandsvorhersageeinrichtung eines ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
  • 25 ist eine Darstellung, welche mathematische Ausdrücke eines Identifikationsalgorithmus eines integrierten Identifizierers des ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
  • 26 ist eine Darstellung, welche mathematische Ausdrücke eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitts des ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
  • 27 ist eine Darstellung, welche die mathematischen Ausdrücke zeigt, welche zur Erläuterung eines Verfahrens zum Ableiten einer Gleichung (19) in 26 nützlich sind;
  • 28 ist eine Darstellung, welche eine Phasenebene und eine Schaltlinie zeigt und zum Erläutern des Verschiebungsmodus-Steuer-Regelalgorithmus nützlich ist;
  • 29 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel eines Konvergenzverhaltens eines Folgefehlers Es zeigt, der auftritt, wenn ein Schaltfunktions-Einstellparameter Ss durch den Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt verändert wird;
  • 30 ist eine Blockdarstellung, welche schematisch die Konfiguration eines zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
  • 31 ist eine Darstellung, welche die mathematischen Ausdrücke eines Vorhersagealgorithmus einer Zustandsvorhersageeinrichtung des zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
  • 32 ist eine Darstellung, welche mathematische Ausdrücke eines Identifikationsalgorithmus eines integrierten Identifizierers des zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
  • 33 ist eine Darstellung, welche mathematische Ausdrücke eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitts des zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts zeigt;
  • 34 ist ein Flussdiagramm, welches eine Hauptroutine zum Ausführen eines Motorsteuer-/Regelprozesses zeigt;
  • 35 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine zum Ausführen eines Kraftstoff-Steuer-/Regelprozesses zeigt;
  • 36 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung bei der Berechnung eines angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng zeigt;
  • 37 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine zum Ausführen eines Prozesses zum Berechnen der Zylinderansaugluftmenge Gcyl und einer Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd zeigt;
  • 38 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung bei der Berechnung eines Basiswertes Gcyl_cmd_base der Soll-Ansaugluftmenge zeigt;
  • 39 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei der Berechnung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten Kgcyl_af zeigt;
  • 40 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei einer Berechnung eines Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre zeigt;
  • 41 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine zum Durchführen eines Ladedruck-Steuer-/Regelprozesses zeigt;
  • 42 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei einer Berechnung eines Basiswerts Dut_wg_base einer Steuer-/Regeleingabe für ein Ladedruck-Regelventil zeigt;
  • 43 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei einer Berechnung eines Soll-Ladedrucks Pc_cmd zeigt;
  • 44 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine zum Durchführen eines Einlassventil-Steuer-/Regelprozesses zeigt;
  • 45 ist eine Fortsetzung des Flussdiagramms aus 44;
  • 46 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung bei einer Berechnung eines Katalysatoraufwärmwerts θmsi_cw einer Soll-Nebeneinlassnockenphase zeigt;
  • 47 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung in einer Berechnung eines normalen Betriebswerts θmi_drv einer Soll-Haupteinlassnockenphase zeigt;
  • 48 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung in einer Berechnung eines Basiswerts θmsi base einer Soll-Nebeneinlassnockenphase zeigt;
  • 49 ist ein Flussdiagramm, welches eine Unterroutine zum Ausführen eines Drosselventil-Steuer-/Regelprozesses zeigt;
  • 50 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel einer Tabelle zur Verwendung in einer Berechnung eines Katalysatoraufwärmwerts THcmd_ast eines Soll-Öffnungsgrades zeigt;
  • 51 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung in einer Berechnung eines normalen Betriebswerts THcmd_drv des Soll-Öffnungsgrades zeigt;
  • 52 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel eines Kennfeldes zur Verwendung bei einer Berechnung eines Ausfallsicherungswerts THcmd_fs des Soll-Öffnungsgrades zeigt;
  • 53 ist eine Darstellung, welche ein Beispiel eines Betriebs des Steuer-/Regelsystems zeigt, das zur Steuerung/Regelung des Motors ausgeführt wird, und
  • 54 ist eine Blockdarstellung, welche schematisch die Anordnung einer Variation des Steuer-/Regelsystems zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen. Es wird sich zunächst auf die 1 und 2 bezogen. Schematisch gezeigt ist dort die Anordnung eines Verbrennungsmotors 3 (hier im Folgenden einfach als „der Motor 3" bezeichnet), auf welchen ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem/Steuer-/Regelsystem 1 für einen Verbrennungsmotor (hier im Folgenden als das „Steuer-/Regelsystem 1" bezeichnet") gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet ist. 3 zeigt schematisch die Anordnung des Steuer-/Regelsystems 1. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Steuer-/Regelsystem 1 eine elektronische Steuer-/Regeleinheit (ECU) 2. Die ECU 2 führt Steuer-/Regelprozesse aus, wie sie im Folgenden beschrieben werden, einschließlich einem Prozess zur Steuerung/Regelung der Ventilzeitsteuerung von Einlassventilen 6 sowie einen Ladedruck-Steuer-/Regelprozess auf Grundlage von Betriebszuständen des Motors 3.
  • Der Motor 3 ist ein Vierzylinder-Reihen-Benzinmotor, welcher an einem nicht gezeigten Kraftfahrzeug installiert ist, und weist erste bis vierte Zylinder #1 bis #4 auf (siehe 5). Ferner umfasst der Motor 3 Hauptkraftstoffeinspritzventile 4 (von welchen lediglich eines gezeigt ist) (erstes Kraftstoffeinspritzventil) und Zündkerzen 5 (von welchen lediglich eine gezeigt ist), welche für die jeweiligen Zylinder #1 bis #4 vorgesehen sind. Die Hauptkraftstoffeinspritzventile 4 und die Zündkerzen 5 sind alle durch jeweilige Zylinderköpfe 3a montiert. Für eine direkte Einspritzung von Kraftstoff in die Verbrennungskammer des zugeordneten Zylinders ist jedes Hauptkraftstoffeinspritzventil 4 elektrisch mit der ECU 2 verbunden und wird durch eine Steuer-/Regeleingabe von der ECU 2 hinsichtlich seiner Kraftstoffeinspritzmenge und seiner Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung gesteuert/geregelt.
  • Ferner ist jede Zündkerze 5 ebenfalls elektrisch mit der ECU 2 verbunden. Wird an die Zündkerze 5 eine Hochspannung auf Grundlage eines Signals von der ECU 2 mit einer der Zündzeitsteuerung entsprechenden Zeitsteuerung angelegt, so verursacht die Zündkerze 5 eine Funkenentladung und zündet dadurch ein Gemisch in der Verbrennungskammer.
  • Ferner umfasst der Motor 3 auf einer Zylinder-für-Zylinder-Basis ein Einlassventil 6 und ein Auslassventil 7, welche eine Einlassöffnung bzw. eine Auslassöffnung öffnen und schließen, eine Variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40, welche das Einlassventil 6 zum Öffnen und Schließen desselben betätigt und zur selben Zeit die Ventilzeitsteuerung und den Ventilhubbetrag des Einlassventils 6 ändert, sowie eine variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90, welche das Auslassventil 7 zum Öffnen und Schließen desselben betätigt und zur selben Zeit die Ventilzeitsteuerung und den Ventilhubbetrag des Auslassventils 7 verändert. Details der variablen Einlassventilbetätigungsanordnung 40 und der variablen Auslassventilbetätigungsanordnung 90 werden hier im Folgenden beschrieben. Ferner werden das Einlassventil 6 und das Auslassventil 7 durch Ventilfedern 6a bzw. 7a in die Ventilschließrichtungen gedrückt.
  • Ein Magnetrotor 20a ist an einer Kurbelwelle 3b des Motors angebracht. Der Magnetrotor 20a bildet zusammen mit einem MRE (magnetic resistance element = Magnetwiderstandselement)-Abtaster 20b einen Kurbelwinkelsensor 20 (Lasterfassungsmittel). Der Kurbelwinkelsensor 20 liefert entsprechend der Drehung der Kurbelwelle 3b ein CRK-Signal und ein TDC-Signal, welches beides Impulssignale sind, an die ECU 2.
  • Ein Impuls des CRK-Signals wird jedes Mal dann erzeugt, wenn die Kurbelwelle 3b um einen vorbestimmten Winkel (z.B. 30 Grad) rotiert ist. Die ECU 2 bestimmt die Drehzahl NE des Motors 3 (hier im Folgenden als „die Motordrehzahl NE bezeichnet) auf Grundlage des CRK-Signals. Das TDC-Signal zeigt an, dass sich jeder Kolben 3c in dem zugeordneten Zylinder in einer vorbestimmten Kurbelwinkelposition unmittelbar vor der TDC-Position am Beginn des Einlasshubs befindet, und ein Impuls des TDC-Signals wird immer dann erzeugt, wenn die Kurbelwelle 3b sich um einen vorbestimmten Winkel (180 Grad im Beispiel der vorliegenden Ausführungsform) gedreht hat.
  • In einem Einlassrohr 8 (Einlasskanal) des Motors 3 sind eine Turboladereinrichtung 10, eine Zwischenkühleinrichtung 11, eine Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12, ein Drosselventilmechanismus 16 usw. von stromaufwärts nach stromabwärts in der erwähnten Reihenfolge an den jeweiligen Stellen des Einlassrohrs 8 angeordnet.
  • Die Turboladereinrichtung 10 (Vorverdichtereinrichtung) umfasst eine Kompressorschaufel 10a, welche in einem Zwischenabschnitt des Einlassrohrs 8 vorgesehenen Kompressorgehäuse untergebracht ist, eine Turbinenschaufel 10b, welche in einem in einem Zwischenabschnitt des Auslassrohrs 9 bereitgestellten Turbinengehäuse untergebracht ist, eine Welle 10c, welche mit den zwei Schaufeln 10a und 10b integral ausgebildet ist, um diese miteinander zu verbinden, sowie ein Ladedruck-Regelventil 10d.
  • Wird in der Turboladereinrichtung 10 die Turbinenschaufel 10b durch durch das Auslassrohr 9 strömende Abgase zur Drehung angetrieben, so wird die integral mit der Turbinenschaufel 10b ausgebildete Kompressorschaufel 10a ebenfalls gedreht, wodurch Ansaugluft innerhalb des Einlassrohrs 8 unter Druck gesetzt wird, d.h. ein Vorverdichtungsbetrieb wird ausgeführt.
  • Ferner ist das Ladedruck-Regelventil 10d zum Öffnen und Schließen eines Abgasumleitungskanals 9a, welcher die in dem Auslassrohr 9 angeordnete Turbinenschaufel 10b umgeht, bereitgestellt und durch ein mit der ECU 2 verbundenes elektromagnetisches Steuer-/Regelventil implementiert (siehe 3). Das Ladedruck-Regelventil 10d wird bezüglich seines Öffnungsgrades durch eine Steuer-/Regeleingabe Dut_wg von der ECU 2 verändert, wodurch die Strömungsrate von Abgasen, welche durch den Abgasumleitungskanal 9a strömen, mit anderen Worten die Strömungsrate von Abgasen zum Antreiben der Turbinenschaufel 10b, geändert wird. Somit wird der durch die Turboladereinrichtung 10 erzeugte Ladedruck Pc der Einlassluft gesteuert/geregelt.
  • Ferner ist in dem Einlassrohr 8 an einer Stelle stromaufwärts der Kompressorschaufel 10a ein Luftströmungssensor 21 bereitgestellt. Der Luftströmungssensor 21 ist durch ein Heißdraht-Luftströmungsmessgerät gebildet, um eine Menge Gth an Ansaugluft (hier im Folgenden als „die TH-durchlaufende Ansaugluftmenge Gth" bezeichnet), welche durch ein Drosselventil 17 strömt, auf welches sich im Folgenden bezogen wird, zu erfassen, und liefert ein die gemessene TH-durchlaufende Ansaugluftmenge Gth anzeigendes Signal an die ECU 2.
  • Die Zwischenkühleinrichtung 11 ist vom Typ mit Wasserkühlung. Wenn die Ansaugluft die Zwischenkühleinrichtung 11 durchläuft, so kühlt die Zwischenkühleinrichtung die Ansaugluft, deren Temperatur durch den Vorverdichtungsbetrieb (Betrieb des Unter-Druck-Setzens) durch die Turboladereinrichtung 10 erhöht worden ist.
  • Ferner ist zwischen der Zwischenkühleinrichtung 11 und der Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 in dem Einlassrohr 8 ein Ladedrucksensor 22 angeordnet, welcher beispielsweise durch einen Halbleiterdrucksensor gebildet ist. Der Ladedrucksensor 22 erfasst den Druck von Ansaugluft innerhalb des Einlassrohrs 8, welcher durch die Turboladereinrichtung 10 unter Druck gesetzt ist, d.h. den Ladedruck Pc (Absolutdruck), und liefert ein den gemessenen Ladedruck Pc anzeigendes Signal an die ECU 2.
  • Die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 (Ansaugluftkühleinrichtung) verdampft Kraftstoff, um ein Gemisch zu erzeugen, und verringert die Temperatur von Ansaugluft durch Verdampfung des Kraftstoffs. Wie in 4 gezeigt ist, umfasst die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 ein in einem Zwischenabschnitt des Einlassrohrs 8 bereitgestelltes Gehäuse 13, eine große Anzahl lipophiler Filmplatten 14 (von denen nur sechs gezeigt sind), die in dem Gehäuse 13 derart untergebracht sind, dass sie zueinander parallel und im vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, sowie ein Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 (zweites Kraftstoffeinspritzventil).
  • Das Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 ist mit der ECU 2 verbunden und wird bezüglich seiner Kraftstoffeinspritzmenge und seiner Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung durch eine Steuer-/Regeleingabe von der ECU 2 gesteuert/geregelt, um somit Kraftstoff in Richtung der großen Anzahl lipophiler Filmplatten 14 einzuspritzen. Es sollte beachtet werden, dass, wie im Folgenden beschrieben wird, eine Gesamtkraftstoffeinspritzmenge TOUT an Kraftstoff, welche von sowohl dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 als auch dem Hauptkraftstoffeinspritzventil 4 einzuspritzen ist, auf Grundlage der Betriebszustände des Motors 3 bestimmt wird, und dass das Verhältnis von durch das Hauptkraftstoffeinspritzventil 4 einzuspritzendem Kraftstoff zur Gesamtkraftstoffeinspritzmenge TOUT (Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre, auf welches sich im Folgenden bezogen wird) sowie das Verhältnis einer von dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu dieser auf Grundlage der Betriebszustände des Motors 3 bestimmt werden.
  • Ferner sind an den Oberflächen der lipophilen Filmplatten 14 lipophile Filme mit einer Kraftstoffaffinität ausgebildet.
  • Bei der oben genannten Anordnung der Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 wird von dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 eingespritzter Kraftstoff in dünnen Filmen an den Oberflächen der lipophilen Filmplatten 14 durch deren Lipophilität ausgebildet und dann durch die Wärme von Ansaugluft verdampft. Im Ergebnis wird ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff erzeugt und die Ansaugluft wird durch Entzug von Verdampfungswärme gekühlt, welche für die Verdampfung des Kraftstoffs verwendet wird. Ein durch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 bereitgestellter Kühleffekt ermöglicht es, die Ladeeffizienz zu verbessern und eine Betriebsgrenze des Motors 3, innerhalb welcher kein Klopfen auftritt, zu erweitern. Beispielsweise kann in einem Hochlastbetriebszustand des Motors 3 eine Grenze der Zündzeitsteuerung, jenseits welcher ein Klopfen beginnt aufzutreten, in Vorstellrichtung um einen vorbestimmten Kurbelwinkel (z.B. 2 Grad) ausgedehnt werden, wodurch es ermöglicht wird, den Verbrennungswirkungsgrad zu steigern.
  • Ein Drosselventilmechanismus 16 umfasst das Drosselventil 17 und eine TH-Betätigungseinrichtung 18 zum Öffnen und Schließen des Drosselventils 17. Das Drosselventil 17 ist drehbar in einem Zwischenabschnitt des Einlassrohrs 8 derart angeordnet, dass das Drosselventil 17 geschwenkt wird, um den Öffnungsgrad desselben zu verändern, wodurch die TH-durchlaufende Ansaugluftmenge in Gth verändert wird. Die TH-Betätigungseinrichtung 18 ist durch eine Kombination eines mit der ECU verbundenen Elektromotors (nicht gezeigt) und eines Getriebemechanismus (nicht gezeigt) implementiert und wird durch eine Steuer-/Regeleingabe DUTY_th, welche im Folgenden beschrieben wird, von der ECU 2 gesteuert/geregelt, um somit den Öffnungsgrad des Drosselventils 17 zu verändern.
  • Das Drosselventil 17 weist zwei Federn (beide nicht gezeigt) auf, welche an diesem angebracht sind, um das Drosselventil 17 in die Ventilöffnungsrichtung bzw. die Ventilschließrichtung zu drücken. Wenn die Steuer-/Regeleingabe DUTY_th nicht dem TH-Betätigungseinrichtung 18 eingegeben wird, so wird das Drosselventil 17 bei einem vorbestimmten Anfangsventilöffnungsgrad TH_def durch die Zwangskräfte der obigen zwei Federn gehalten. Der Anfangsventilöffnungsgrad TH_def wird auf einen Wert gesetzt (z.B. 7 Grad), welcher einem nahezu vollständig geschlossenen Zustand entspricht, stellt jedoch gleichzeitig eine zum Starten des Motors 3 erforderliche Ansaugluftmenge sicher.
  • In der Nähe des in dem Einlassrohr 8 angeordneten Drosselventils 17 ist ein Drosselventil-Öffnungssensor 23 bereitgestellt, welcher beispielsweise durch ein Potentiometer implementiert ist. Der Drosselventil-Öffnungssensor 23 erfasst den Grad einer tatsächlichen Öffnung (hier im Folgenden als „die Drosselventilöffnunng" bezeichnet), TH des Drosselventils 17 und liefert ein die erfasste Drosselventilöffnung TH anzeigendes Signal an die ECU 2.
  • Ein Abschnitt des Einlassrohrs 8 stromabwärts des Drosselventils bildet einen Ausgleichsbehälter 8a, in welchen ein Einlassrohr-Absolutdrucksensor 24 eingeführt ist. Der Einlassrohr-Absolutdruckssensor 24 ist z.B. durch einen Halbleiterdrucksensor implementiert und erfasst einen Absolutdruck PBA in dem Einlassrohr 8 (hier im Folgenden bezeichnet als „der Einlassrohr-Absolutdruck PBA"), um ein den gemessenen Einlassrohr-Absolutdruck PBA anzeigendes Signal an die ECU 2 zu liefern.
  • Andererseits sind in dem Auslassrohr 9 ein erster und ein zweiter Katalysator 19a und 19b in der erwähnten Reihenfolge von stromaufwärts nach stromabwärts an den jeweiligen Stellen stromabwärts der Turbinenschaufel 10b angeordnet. Die Katalysatoren 19a und 19b entfernen NOx, HC sowie CO aus den Abgasen.
  • Ein Sauerstoffkonzentrationssensor (hier im Folgenden bezeichnet als „der O2-Sensor") 26 ist in das Auslassrohr 9 zwischen dem ersten und dem zweiten Katalysator 19a und 19b eingeführt. Der O2-Sensor 26 umfasst eine Zirkondioxid-Schicht sowie Platinelektroden und erfasst die Konzentration von in den Abgasen stromabwärts des ersten Katalysators 19a enthaltenen Sauerstoffs, um ein die erfasste Sauerstoffkonzentration angebendes Signal an die ECU 2 zu liefern.
  • Ferner ist in das Auslassrohr 9 an einer Position zwischen der Turbinenschaufel 10b und dem ersten Katalysator 19a ein LAF-Sensor 25 eingeführt. Der LAF-Sensor 25 ist durch eine Kombination eines dem O2-Sensor 26 ähnlichen Sensors und einer Detektionsschaltung, wie einem Linearisierer, implementiert und erfasst über einen breiten Bereich des Luft-Kraftstoff Verhältnisses von einem angereicherten Bereich zu einem mageren Bereich linear die Konzentration von in den Abgasen enthaltenem Sauerstoff, um somit ein der erfassten Sauerstoffkonzentration proportionales Detektionssignal an die ECU 2 zu liefern. Die ECU 2 führt die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerung/Regelung in Antwort auf die Ausgaben des LAF-Sensors 25 und des O2-Sensors 26 aus.
  • Als nächstes wird die oben erwähnte variable Einlassventil-Betätigungsanordnung 40 (Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung) beschrieben. Mit Bezugnahme auf 2, 5 und 6 umfasst die variable Einlassventil-Betätigungsanordnung 40 eine Haupteinlassnockenwelle 41 und eine Nebeneinlassnockenwelle 42 (erste und zweite Nockenwellen), zum Betätigen der Einlassventile 6, Einlassventil-Betätigungsmechanismen 50 (von denen lediglich einer gezeigt ist), welche für die jeweiligen Zylinder bereitgestellt sind, um die Einlassventile 6 nach Maßgabe der Drehung der Haupt- und Nebeneinlassnockenwellen 41 und 42 zu öffnen und zu schließen, einen variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60, einen variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 (variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus), sowie drei variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80.
  • Die Haupteinlassnockenwelle 41 ist durch die Zylinderköpfe 3a derart drehbar angebracht, dass sie sich in der Richtung der Anordnung der Zylinder erstreckt. Die Haupteinlassnockenwelle 41 (erste Einlassnockenwelle) umfasst Haupteinlassnocken 43 (erster Einlassnocken), welche für die jeweiligen Zylinder bereitgestellt sind, ein an einem Ende der Haupteinlassnockenwelle 41 bereitgestelltes Kettenrad 47 sowie ein zwischen dem Haupteinlassnocken 43 für den ersten Zylinder #1 und dem Kettenrad 47 angeordnetes Hauptrad 45. Die Einlassnockenwellen 43, das Hauptrad 45 und das Kettenrad 47 sind alle koaxial an der Haupteinlassnockenwelle 41 zur gemeinsamen Drehung mit der Haupteinlassnockenwelle 41 angebracht. Das Kettenrad 47 ist mit der Kurbelwelle 3b durch eine Zeitsteuerkette 48 verbunden, wodurch die Haupteinlassnockenwelle 41 in der Betrachtung in 6 im Uhrzeigersinn (in einer durch einen Pfeil „Y1" gezeigten Richtung) um 360 Grad gedreht wird, wenn die Kurbelwelle 3b sich um 720 Grad dreht.
  • Ferner ist der variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 an dem einen Ende der Haupteinlassnockenwelle 41 bereitgestellt, an welchem das Kettenrad 47 montiert ist. Der variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 verstellt die relative Phase der Haupteinlassnockenwelle 41 bezüglich des Kettenrads 47, d.h. die relative Phase θmi der Haupteinlassnockenwelle 41 (hier im Folgenden bezeichnet als „die Haupteinlassnockenphase θmi") in Bezug auf die Kurbelwelle 3b, kontinuierlich in Vorwärtsrichtung oder in Verzögerungsrichtung. Dieser Betrieb des variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 wird im Folgenden im Detail beschrieben.
  • Ferner ist ein Haupteinlassnockenwinkelsensor 27 am anderen Ende der Haupteinlassnockenwelle 41 gegenüber dem Ende, an dem das Kettenrad 37 montiert ist, angeordnet. Ähnlich dem Kurbelwinkelsensor 20 ist der Haupteinlassnockenwinkelsensor 27 durch einen Magnetrotor und einen MRE-Abtaster implementiert (beide nicht gezeigt) und liefert ein Haupteinlassnockensignal, welches ein Impulssignal ist, zusammen mit einer Drehung der Haupteinlassnockenwelle 41 an die ECU 2. Ein Impuls des Haupteinlassnockensignals wird jedes Mal dann erzeugt, wenn sich die Haupteinlassnockenwelle 41 um einen vorbestimmten Nockenwinkel (z.B. 1 Grad) gedreht hat, und die ECU 2 berechnet (erfasst) die Haupteinlassnockenphase θmi auf Grundlage des Haupteinlassnockensignals sowie des CRK-Signals.
  • Ähnlich der Haupteinlassnockenwelle 41 ist auch die Nebeneinlassnockenwelle 42 (zweite Einlassnockenwelle) drehbar durch die Zylinderköpfe 3a der Zylinder gelagert und erstreckt sich parallel zur Haupteinlassnockenwelle 41. Die Nebeneinlassnockenwelle 42 weist daran angebrachte Nebeneinlassnocken 44 (zweiter Einlassnocken) für die jeweiligen Zylinder sowie ein Nebenrad 46 auf, welches an dieser angebracht ist und dieselbe Anzahl an Zahnradzähnen aufweist, wie die Anzahl an Zahnradzähnen des Hauptrades 45 und denselben Durchmesser aufweist wie das Hauptrad 45. Das Nebenrad 46 ist koaxial an 2der Nebeneinlassnockenwelle 42 montiert, um sich gemeinsam mit dieser zu drehen.
  • Sowohl das Hauptrad 45 als auch das Nebenrad 46 werden durch jeweilige Spannfedern (nicht gezeigt) so gespannt, dass sie stets im Kämmeingriff miteinander stehen und derart konfiguriert, dass ein Auftreten eines Totgangs der kämmenden Zähne des Haupt- und Nebenrads 45 und 46 durch einen Totgang-Kompensations-Mechanismus (nicht gezeigt) verhindert wird. Aufgrund des Kämmeingriffs der Zähne der Zahnräder 45 und 46 wird die Nebeneinlassnockenwelle 42 zusammen mit der Drehung der Haupteinlassnockenwelle 41 mit derselben Drehgeschwindigkeit wie die der Haupteinlassnockenwelle 41 nach der Darstellung von 6 gegen den Uhrzeigersinn (in einer durch einen Pfeil „Y2" angezeigten Richtung) gedreht.
  • Außerdem ist der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 40 (variabler Einlassnockenphasen-Mechanismus) an einem Ende der Nebeneinlassnockenwelle 42 in Richtung der Zeitsteuerkette 48 bereitgestellt. Der variable Nebeneinlassnockenwellenmechanismus 70 verändert kontinuierlich die relative Phase der Nebeneinlassnockenwelle 42 bezüglich der Haupteinlassnockenwelle 41, mit anderen Worten, die relative Phase θmsi des Nebeneinlassnockens 44 für den ersten Zylinder #1 bezüglich des Haupteinlassnockens 43 für denselben (hier im Folgenden bezeichnet als „die Nebeneinlassnockenphase θmsi"). Details des variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 erden im Folgenden beschrieben.
  • Ferner ist ein Nebeneinlassnockenwinkelsensor 28 an dem anderen Ende der Nebeneinlassnockenwelle 42 gegenüber dem Ende, an dem der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 bereitgestellt ist, bereitgestellt. Ähnlich dem Haupteinlassnockenwinkelsensor 27 ist auch der Nebeneinlassnockenwinkelsensor 28 durch eine Magnetrotor und einen MRE-Abtaster (beide nicht gezeigt) implementiert und liefert ein Nebeneinlassnockensignal, welches ein Impulssignal ist, zusammen mit der Drehung der Nebeneinlassnockenwelle 42 an die ECU 2. Ein Impuls des Nebeneinlassnockensignals wird immer dann erzeugt, wenn die Nebeneinlassnockenwelle 42 sich um einen vorbestimmten Nockenwinkel gedreht hat (z.B. 1 Grad), und die ECU 2 berechnet die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf Grundlage des Nebeneinlassnockensignals, des Haupteinlassnockensignals sowie des CRK-Signals.
  • Von den vier Nebeneinlassnocken 44 ist der Nebeneinlassnocken 44 für den ersten Zylinder #1 koaxial an der Nebeneinlassnockenwelle 42 zur gemeinsamen Drehung mit dieser angebracht, während die anderen Nebeneinlassnocken 44 für den zweiten bis vierten Zylinder #2 bis #4 mit der Nebeneinlassnockenwelle 42 über die jeweiligen variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 verbunden sind. Die variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 verändern kontinuierlich die jeweiligen relativen Phasen θssi#i der Nebeneinlassnocken 44 für den zweiten bis vierten Zylinder #2 bis #4 in Bezug auf den Nebeneinlassnocken 44 für den ersten Zylinder #1 (hier im Folgenden bezeichnet als „die Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i"), und zwar unabhängig voneinander, was im Folgenden im Detail beschrieben wird. Es sollte bemerkt werden, dass das Symbol #i, welches in den Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i verwendet wird, eine Zylinderzahl repräsentiert und so gesetzt wird, dass #i einen Wert von #2 bis #4 repräsentiert. Dasselbe trifft auf Teile der folgenden Beschreibung zu, welche das Symbol #i verwenden.
  • Ferner sind mit der ECU 2 drei Nebeneinlassnockenwinkelsensoren 29 bis 31 für #2 bis #4 elektrisch verbunden (siehe 3). Die jeweiligen Nebeneinlassnockenwinkelsensoren 29 bis 31 für #2 bis #4 liefern Nebeneinlassnockensignale für #2 bis #4, welche Impulssignale sind, zusammen mit der Drehung der Nebeneinlassnocken 44 für den zweiten bis vierten Zylinder #2 bis #4 an die ECU 2. Jeder Impuls der Nebeneinlassnockensignale wird immer dann erzeugt, wenn ein jeweiliger der Nebeneinlassnocken 44 für den zweiten bis vierten Zylinder #2 bis #4 sich um einen vorbestimmten Nockenwinkel gedreht hat (z.B. 1 Grad), und die ECU 2 berechnet die Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i auf Grundlage der Nebeneinlassnockensignale für #2 bis #4, des Nebeneinlassnockensignals, des Haupteinlassnockensignals und des CRK-Signals.
  • Jeder Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50 umfasst die zugehörigen Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44, einen Einlasskipphebel 51 zum Öffnen und Schließen des zugehörigen Einlassventils 6 und einen Verbindungsmechanismus 52, welcher den Einlasskipphebel 51 trägt. Die Nockenprofile des Haupt- und Nebeneinlassnockens 43 und 44 werden im Folgenden beschrieben.
  • Der Verbindungsmechanismus 52 ist vom Typ einer Vier-Gelenkverbindung und umfasst ein erstes Glied 53, welches im Wesentlichen parallel zum Einlassventil 6 verläuft, ein oberes und ein unteres zweites Glied 54 und 54, welche parallel zueinander angeordnet sind, eine Vorspannfeder 55 sowie eine Rückstellfeder 56. An einem unteren Ende des ersten Glieds 53 ist ein mittlerer Abschnitt des Einlasskipphebels 51 durch einen Stift 51c schwenkbar angebracht und an einem oberen Ende des ersten Glieds 53 ist eine drehbare Rolle 53a bereitgestellt.
  • An einem Ende des Einlasskipphebels 51 weist dieser eine drehbare Rolle 51a in Richtung zu dem Haupteinlassnocken 43 auf und an einem zu dem Einlassventil 6 hin weisenden Ende weist er eine an diesen montierte Einstellschraube 51b auf. Der Ventilzwischenraum zwischen dem unteren Ende der Einstellschraube 51b und dem oberen Ende des Einlassventils 6 wird auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, auf den sich im Folgenden bezogen wird. Ferner ist ein Ende der Vorspannfeder 55 am Einlasskipphebel 51 festgelegt und das andere Ende derselben ist an dem ersten Glied 53 festgelegt. Der Einlasskipphebel 51 wird durch die Spannkraft der Vorspannfeder 55 nach der Ansicht von 6 in Richtung des Uhrzeigersinns gespannt, wodurch sich der Einlasskipphebel 51 stets über die Rolle 51a in Anlage mit dem Haupteinlassnocken 43 befindet.
  • Wenn sich bei der oben beschriebenen Anordnung der Haupteinlassnocken 43 nach der Ansicht in 6 im Uhrzeigersinn dreht, so rollt die Rolle 51a an der Nockenfläche des Haupteinlassnockens 43 ab, wodurch sich der Einlasskipphebel 51 nach Maßgabe des Nockenprofils des Haupteinlassnockens 43 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn um den als Schwenkpunkt wirkenden Stift 51c verschwenkt. Die Schwenkbewegung des Einlasskipphebels 51 verursacht eine vertikale Hubbewegung der Einstellschraube 51b zum Öffnen und Schließen des Einlassventils 6.
  • Ferner ist jeweils ein Ende sowohl des oberen als auch des unteren zweiten Glieds 54 und 54 schwenkbar mit einem Stift 54a mit dem zugeordneten Zylinderkopf 3a verbunden und jeweils das andere Ende der Glieder ist über einen Stift 54b mit einem vorbestimmten Abschnitt des ersten Glieds 53 schwenkbar verbunden. Ferner ist ein Ende der Rückholfeder 56 am oberen zweiten Glied 54 festgelegt und das andere Ende derselben ist an dem zugeordneten Zylinderkopf 3a festgelegt. Das obere zweite Glied 54 wird durch die Spannkraft der Rückholfeder 56 nach der Ansicht von 6 in die Richtung entgegen des Uhrzeigersinns gespannt, wodurch sich das erste Glied 53 über die Rolle 53a stets in Anlage mit dem zugeordneten Nebeneinlassnocken 44 befindet.
  • Wenn sich bei der oben beschriebenen Anordnung der Nebeneinlassnocken 44 nach der Ansicht von 6 im Uhrzeigersinn dreht, so rollt die Rolle 53a an der Nockenfläche des Nebeneinlassnockens 44 ab, wodurch das erste Glied 53 nach Maßgabe des Nockenprofils des Nebeneinlassnockens 44 vertikal bewegt wird. Im Ergebnis wird der als Schwenkpunkt wirkende Stift 51c, um welchen der Einlasskipphebel 51 geschwenkt wird, vertikal zwischen einer untersten Position (in 6 gezeigte Position) und einer obersten Position (in 15 gezeigte Position) desselben bewegt. Dies verändert die Position der Einstellschraube 51b, welche für eine Hubbewegung durch den Einlasskipphebel 51 betätigt wird, wenn der Einlasskipphebel 51 wie zuvor beschrieben, geschwenkt wird.
  • Ferner ist vorgesehen, dass die Nockennase des Haupteinlassnockens 43 höher ist als die des Nebeneinlassnockens 44, und ein Verhältnis zwischen der Höhe der Nockennase des Haupteinlassnockens 43 und der Höhe der Nockennase des Nebeneinlassnockens 44 ist auf einen Wert gesetzt, welcher gleich einem Verhältnis zwischen dem Abstand von der Einstellschraube 51b zum Mittelpunkt der Rolle 51a und dem Abstand von der Einstellschraube 51b zum Mittelpunkt des Stifts 51c ist. Mit anderen Worten wird das Verhältnis zwischen den Höhen der zwei Nockennasen derart gesetzt, dass dann, wenn der Einlasskipphebel 51 durch die Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44 betätigt wird, der durch die Nockennase des Haupteinlassnockens 43 bewirkte Betrag vertikaler Bewegung der Einstellschraube 51b und der durch die Nockennase des Nebeneinlassnockens 44 bewirkte Betrag vertikaler Bewegung der Einstellschraube 51b einander gleich werden.
  • Als nächstes wird der oben erwähnte variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 7 umfasst der variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 ein Gehäuse 61, ein Flügelrad 62 mit drei Schaufeln, eine Öldruckpumpe 63 und einen Elektromagnetventilmechanismus 64.
  • Das Gehäuse 61 ist integral mit dem oben beschriebenen Kettenrad 47 ausgebildet und ist durch drei Trennwände 61a unterteilt, welche in gleichen Abständen ausgebildet sind. Das Flügelrad 62 ist koaxial an dem Ende der Haupteinlassnockenwelle 41 montiert, an welchem das Kettenrad 47 montiert ist, und zwar derart, dass sich das Flügelrad 62 von der Haupteinlassnockenwelle 41 aus radial nach außen erstreckt, und das Flügelrad 62 ist drehbar in dem Gehäuse 61 untergebracht. Ferner weist das Gehäuse 61 drei Vorstellkammern 65 und drei Verzögerungskammern 66 auf, welche jeweils zwischen einer der Trennwände 61a und einer der drei Schaufeln des Flügelrads 62 ausgebildet sind.
  • Die Öldruckpumpe 63 ist mechanisch und mit der Kurbelwelle 3b verbunden. Wenn sich die Kurbelwelle 3b dreht, so saugt die Öldruckpumpe 63 zur Druckerzeugung über einen unteren Teil eines Ölkanals 67c Schmieröl an, welches in einer Ölwanne 3d des Motors gespeichert ist, und führt das unter Druck gesetzte Öl dem Elektromagnetventilmechanismus 64 über den verbleibenden Teil des Ölkanals 67c zu.
  • Der Elektromagnetventilmechanismus 64 ist durch eine Kombination aus einem Kolbenventilmechanismus 64a und einem Elektromagneten 64b gebildet und ist mit den Vorstellkammern 65 und den Verzögerungskammern 66 über einen Vorstellölkanal 67a und einen Verzögerungsölkanal 67b derart verbunden, dass von der Öldruckpumpe 63 zugeführter Öldruck an die Vorstellkammern 65 und an die Verzögerungskammern 66 als Vorstellöldruck Pad und Verzögerungsöldruck Prt ausgegeben werden. Der Elektromagnet 64b des Elektromagnetventilmechanismus 64 ist elektrisch mit der ECU 2 verbunden und spricht auf eine Steuer-/Regeleingabe DUTY_mi der ECU 2 an, um ein Kolbenventilelement des Kolbenventilmechanismus 64a innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs nach Maßgabe der Steuer-/Regeleingabe DUTY_mi zu bewegen, so dass sowohl der Vorstellöldruck Pad als auch der Verzögerungsöldruck Prt verändert werden.
  • In dem wie oben konstruierten variablen Haupteinlassnockenphasen- Mechanismus 60 wird während eines Betriebs der Öldruckpumpe 63 der Elektromagnetventilmechanismus 64 nach Maßgabe der Steuer-/Regeleingabe DUTY_mi betrieben, um den Vorstellkammern 65 den Vorstellöldruck Pad und den Verzögerungskammern 66 den Verzögerungsöldruck Prt zuzuleiten, wodurch die relative Phase zwischen dem Flügelrad 62 und dem Gehäuse 64 in Vorstellrichtung verändert wird (d.h. vorgestellt wird) oder in einer Verzögerungsrichtung verstellt wird (d.h. verzögert wird). Im Ergebnis wird die oben beschriebene Haupteinlassnockenphase θmi innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. innerhalb eines Bereichs von Nockenwinkeln von 45 bis 60 Grad) kontinuierlich vorgestellt und verzögert. Es sollte beachtet werden, dass der variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 einen Verriegelungsmechanismus (nicht gezeigt) umfasst, welcher einen Betrieb des variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 verriegelt, wenn ein von der Öldruckpumpe 63 zugeführter Öldruck gering ist. Genauer wird verhindert, dass der variable Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 die Haupteinlassnockenphase θmi ändert, wodurch die Haupteinlassnockenphase θmi auf einem Wert blockiert wird, welcher für einen Leerlauf oder ein Starten des Motors 3 geeignet ist.
  • Als nächstes wird der zuvor erwähnte variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 8 umfasst der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 ein Gehäuse 71, ein Flügelrad 72 mit einer Schaufel, einen Öldruckkolbenmechanismus 73 sowie einen Elektromotor 74.
  • Das Gehäuse 71 ist integral mit dem Rad 46 der Nebeneinlassnockenwelle 42 ausgebildet und weist eine darin definierte Flügelradkammer 75 auf, welche im Querschnitt eine sektorale Form aufweist. Das Flügelrad 72 ist koaxial an dem Ende der Nebeneinlassnockenwelle 42 in Richtung der Zeitsteuerkette 48 derart montiert, dass es sich von der Nebeneinlassnockenwelle 42 aus nach außen erstreckt, und ist drehbar in der Flügelradkammer 75 untergebracht. Das Flügelrad 72 unterteilt die Flügelradkammer 75 in eine erste und eine zweite Flügelradkammer 75a und 75b.
  • Ferner ist ein Ende einer Rückholfeder 72a an dem Flügelrad 72 befestigt und ein anderes Ende derselben ist an dem Gehäuse 71 befestigt. Das Flügelrad 72 wird durch die Rückholfeder 72a in eine nach der Ansicht von 8 entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete Richtung gespannt, d.h. in die Richtung der Reduzierung des Volumens der ersten Flügelradkammer 75a.
  • Andererseits umfasst der Öldruckkolbenmechanismus 73 einen Zylinder 73a und einen Kolben 73b. Der Innenraum des Zylinders 73a steht mit der ersten Flügelradkammer 75 über einen Ölkanal 76 in Verbindung. Der Innenraum des Zylinders 73a, der Ölkanal 76 und die erste Flügelradkammer 75 sind mit Arbeitsöl gefüllt. Ferner steht die zweite Flügelradkammer 75b mit der Außenumgebung in Verbindung.
  • Der Kolben 73b weist eine Zahnstange 77 auf, welche mit diesem verbunden ist. Ein Ritzel 78, welches mit der Zahnstange 77 kämmt, ist an der Antriebswelle des Elektromotors 74 koaxial montiert. Der Elektromotor 74 ist elektrisch mit der ECU 2 verbunden und spricht auf eine Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi von der ECU 2 an, um das Ritzel 78 zur Drehung anzutreiben, wodurch der Kolben 73b über die Zahnstange 77 innerhalb des Zylinders 73a verschoben wird. Dadurch wird der Öldruck Psd innerhalb der ersten Flügelradkammer 75a verändert und das Flügelrad 72 wird in Abhängigkeit von der Balance zwischen dem wie oben beschrieben geänderten Öldruck Psd und der Spannkraft der Rückholfeder 72a im Uhrzeigersinn oder entgegen des Uhrzeigersinns gedreht. Im Ergebnis wird die Einlassnockenphase θmsi innerhalb eines bestimmten Bereichs (z.B. innerhalb eines Nockenwinkelbereichs von 0 bis 180 Grad, auf welchen sich im Folgenden bezogen wird) vorgestellt oder verzögert.
  • Wie oben beschrieben, ändert der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 die Nebeneinlassnockenphase θmsi unter Verwendung des Öldruckkolbenmechanismus 73 und des Elektromotors 74 anstelle der Öldruckpumpe 63 und des Elektromagnetventilmechanismus 74, welcher für den oben beschriebenen variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 verwendet werden. Dies liegt daran, dass für den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 eine höhere Ansprechempfindlichkeit benötigt wird als für den variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60, da der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 zur Einstellung der Menge an in jeden Zylinder gesaugter Ansaugluft verwendet wird. Wenn daher für den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 keine hohe Ansprechempfindlichkeit benötigt wird (z.B. wenn dieser zur Ausführung lediglich einer Steuerung/Regelung aus verzögerter Schließsteuerung/Regelung und vorgestellter Schließsteuerung/Regelung des Einlassventils 6 zur Steuerung/Regelung der Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6, welche im Folgenden beschrieben wird, benötigt wird), so können ähnlich wie beim variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 die Öldruckpumpe 63 und der Elektromagnetventilmechanismus 64 anstelle des Öldruckkolbenmechanismus 73 und des Elektromotors 74 eingesetzt werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass, wie in 9 gezeigt, der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 mit einer Rückholfeder 72b versehen sein kann, um das Flügelrad 72 nach der Ansicht von 9 in Richtung des Uhrzeigersinns zu spannen, wobei eine Spannkraft auf den gleichen Wert gesetzt werden kann wie der der Rückholfeder 72a und wobei eine in 9 gezeigte neutrale Position des Flügelrads 72 auf eine Position eingestellt werden kann, welche einem Wert der Nebeneinlassnockenphase θmsi entspricht, auf die die Nebeneinlassnockenphase θmsi am häufigsten eingeregelt wird. Mit dieser Konfiguration des variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 kann eine Zeitdauer, über welcher das Flügelrad 72 in seiner neutralen Position gehalten wird, während des Betriebs des variablen Nebeneinlassnockenphasen- Mechanismus 70 verlängert werden, wodurch es ermöglicht wird, eine längere Zeit, während der Elektromotor 74 nicht in Betrieb ist, zu gewährleisten, so dass eine Reduzierung des elektrischen Energieverbrauchs ermöglicht wird.
  • Als nächstes werden die zuvor erwähnten variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 beschrieben. Da die drei variablen Verbindungs-Einlassnocken-Mechanismen 80 dieselbe Konstruktion aufweisen, wird beispielhaft ein variabler Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 zum Ändern einer Verbindungs-Einlassnockenphase θssi#2 des Nebeneinlassnockens 44 für den zweiten Zylinder #2 beschrieben. Der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 wird zur Einstellung einer Gleichgewichtszustandsveränderung der Ansaugluftmenge zwischen den Zylindern verwendet und muss nicht notwendigerweise eine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweisen. Demzufolge ist diese Mechanismus 80 im Wesentlichen ähnlich dem variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 konfiguriert, welcher oben beschrieben wurde. Genauer umfasst der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80, wie in 10 gezeigt, ein Gehäuse 81, ein Flügelrad 82, eine Öldruckpumpe 83 und einen Elektromagnetventilmechanismus 84.
  • Das Gehäuse 81 ist integral mit dem Nebeneinlassnocken 44 für den zweiten Zylinder #2 ausgebildet und mit einer Trennwand 81a versehen. Das Flügelrad 82 ist koaxial an einem Zwischenabschnitt der Nebeneinlassnockenwelle 42 montiert und drehbar in dem Gehäuse 81 untergebracht. Ferner weist das Gehäuse 81 eine Vorstellkammer 85 und eine Verzögerungskammer 86 auf, welche zwischen der Trennwand 81a und entgegengesetzten inneren Wänden des Flügelrads 82 gebildet sind.
  • Ähnlich der zuvor erwähnten Öldruckpumpe 63 ist die Öldruckpumpe 83 mechanisch und mit der Kurbelwelle 3b verbunden. Wenn sich die Kurbelwelle 3b dreht, so saugt die Öldruckpumpe 83 zur Anlegung von Druck über einen unteren Teil eines Ölkanals 87c ein in der Ölwanne 3d es Motors 3 gespeichertes Schmieröl an und führt das unter Druck gesetzte Öl dem Elektromagnetventilmechanismus 84 über den verbleibenden Teil des Ölkanals 87c zu.
  • Ähnlich in dem oben beschriebenen Elektromagnetventilmechanismus 64 ist der Elektromagnetventilmechanismus 84 durch eine Kombination eines Kolbenventilmechanismus 84a und eines Elektromagneten 84b gebildet und steht über einen Vorstellölkanal 87a und einen Verzögerungsölkanal 87b mit der Vorstellkammer 85 und der Verzögerungskammer 86 derart in Verbindung, dass von der Öldruckpumpe 83 zugeführter Öldruck an die Vorstellkammer 85 und die Verzögerungskammer 86 als Vorstellöldruck Pad und Verzögerungsöldruck Prt ausgegeben werden. Der Elektromagnet 84b des Elektromagnetventilmechanismus 84 ist elektrisch mit der ECU 2 verbunden und spricht auf eine Steuer-/Regeleingabe DUTY_ssi#2 der ECU 2 an, um ein Kolbenventilelement des Kolbenventilmechanismus 84a innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs nach Maßgabe der Steuer-/Regeleingabe DUTY_ssi#2 zu bewegen, um dadurch sowohl den Vorstellöldruck Pad als auch den Verzögerungsöldruck Prt zu verändern.
  • In dem oben genannten variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 wird während eines Betriebs der Öldruckpumpe 83 der Elektromagnetventilmechanismus 84 nach Maßgabe der Steuer-/Regeleingabe DUTY_ssi#2 betätigt, um den Vorstellöldruck Pad und den Verzögerungsöldruck Prt der Vorstellkammer 85 bzw. der Verzögerungskammer 86 zuzuführen, wodurch die relative Phase zwischen dem Flügelrad 82 und dem Gehäuse 84 vorgestellt oder verzögert wird. Als Ergebnis wird die zuvor erwähnte Verbindungs-Einlassnockenphase θssi#2 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (z.B. innerhalb eines Bereichs von Nockenwinkeln von 0 bis 30 Grad) vorgestellt oder verzögert. Es sollte beachtet werden, dass der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 mit einem Blockiermechanismus (nicht gezeigt) versehen ist, welcher den Betrieb des variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen- Mechanismus 80 blockiert, wenn der von der Öldruckpumpe 83 zugeführte Öldruck gering ist. Genauer gesagt wird verhindert, dass der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 die Verbindungs-Einlassnockenphase θssi#2 verändert, wodurch die Verbindungs-Einlassnockenphase θssi#2 zu diesem Zeitpunkt auf einem Soll-Steuer-/Regelwert (dem Wert 0, auf welchen sich im Folgenden bezogen wird) blockiert wird.
  • Wenn es nötig ist, die Menge der inneren Abgasrückführung und die Ansaugluftmenge eines jeden Zylinders mit hoher Ansprechempfindlichkeit und hoher Genauigkeit zu steuern/zu regeln, wie bei einem Verbrennungsmotor mit Kompressionszündung, so kann der variable Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismus 80 ähnlich dem variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 konstruiert sein.
  • Als nächstes wird die Betriebsweise der wie oben beschrieben konstruierten Variablen Einlassventilbetätigungsanordnung 40 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44 beschrieben, indem die Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44 des ersten Zylinders #1 als Beispiele herangezogen werden. 11 ist eine Darstellung, welche für das Erläutern der Nockenprofile des Haupt- und Nebeneinlassnockens 43 und 44 nützlich ist und welche einen Betriebszustand der variablen Einlassventilbetätigungsanordnung 40 zeigt, in dem die Nebeneinlassnockenphase θmsi durch den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 auf 0 Grad gesetzt ist, d.h. in welchem zwischen dem Nebeneinlassnocken 44 und dem Haupteinlassnocken 43 kein Nockenphasenunterschied besteht.
  • Eine durch eine Kettenlinie mit einem Punkt in 11 gezeigte Kurve repräsentiert die Menge und die Zeitsteuerung einer Bewegung eines Kontaktpunktes, an dem der Haupteinlassnocken 43 und der Einlasskipphebel 51 miteinander in Kontakt sind, und zwar während einer Drehung des Haupteinlassnockens 43, d.h. die Menge und Zeitsteuerung einer Bewegung der Rolle 51a, während eine in 11 durch eine unterbrochene Linie gezeigte Kurve die Menge und Zeitsteuerung einer Bewegung des ersten Glieds 53, d.h. des Stiftes 51c repräsentiert, und zwar während einer Drehung des Nebeneinlassnockens 44. Dasselbe trifft auf die 12A bis 16 zu, auf welche sich im Folgenden bezogen wird.
  • Ferner repräsentiert eine in 11 durch eine Kettenlinie mit zwei Punkten gezeigte Kurve zum Vergleich die Menge und die Zeitsteuerung einer Bewegung der Einstellschraube 51b, die durch einen Einlassnocken (hier im Folgenden als „der Otto-Einlassnocken" bezeichnet) eines allgemeinen Motors vom Typ mit Otto-Takt (Otto-Motor), d.h. einem Motor, welcher derart betrieben wird, dass ein Expansionsverhältnis und ein Kompressionsverhältnis einander gleich sind, betätigt wird. Eine Kurve, welche erhalten wird, wenn in der Kurve ein das Ventilspiel betreffender Faktor berücksichtigt wird, entspricht einer Ventilhubkurve eines durch den Otto-Einlassnocken betätigten Einlassventils. In der folgenden Beschreibung wird diese Kurve also, falls nötig, als die „Ventilhubkurve" des Otto-Einlassnockens bezeichnet.
  • Wie in 11 gezeigt, ist der Haupteinlassnocken 43 als so genannter Verzögerungsschließnocken konfiguriert, welcher im Vergleich mit dem Fall, dass das Einlassventil 6 durch den Otto-Einlassnocken betätigt wird, das Einlassventil 6 in derselben Hub-Start-Zeitsteuerung oder Ventilöffnungszeitsteuerung öffnet und das Einlassventil 6 während des Kompressionshubs in einer späteren Hub-Ende-Zeitsteuerung oder Ventilschließzeitsteuerung schließt. Ferner weist der Haupteinlassnocken 43 ein Nockenprofil auf, welches derartig gestaltet ist, dass der maximale Ventilhub über einen vorbestimmten Bereich (entsprechend einem Nockenwinkel von beispielsweise 150 Grad) fortgesetzt wird. In der folgenden Beschreibung werden Zustände, in welchen das Einlassventil 6 in einer späteren Zeitsteuerung und in einer früheren Zeitsteuerung geschlossen wird, als der Otto-Einlassnocken, als „die verzögerte Schließung" bzw. „die vorgestellte Schließung" des Einlassventils 6 bezeichnet.
  • Ferner weist der Nebeneinlassnocken 44 ein Nockenprofil auf, welches derart gestaltet ist, dass die Ventilöffnungszeitsteuerung desselben früher eingestellt ist als die des Haupteinlassnockens 43 und dass der maximale Ventilhub über den oben genannten vorbestimmten Bereich (entsprechend einem Nockenwinkel von beispielsweise 150 Grad) fortgesetzt wird.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 12A bis 16 der Betrieb des Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50 beschrieben, welcher ausgeführt wird, wenn das Einlassventil 6 durch die Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44 mit den oben genannten Nockenprofilen tatsächlich betätigt wird. 12A und 12B zeigen ein Beispiel des Betriebs des Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50, in welchem die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 0 Grad gesetzt ist. In 12B zeigt eine durch eine durchgezogene Linie gezeigte Kurve die tatsächliche Menge und Zeitsteuerung einer Bewegung der Einstellschraube 51b und eine durch Einbeziehung eines das Ventilspiel betreffenden Faktors erhaltene Kurve entspricht einer Ventilhubkurve, welche die tatsächliche Menge und Zeitsteuerung des Ventilhubs des Einlassventils 6 anzeigt. Daher wird in der folgenden Beschreibung, falls notwendig, die durch die durchgezogene Linie gezeigte Kurve als die Ventilhubkurve des Einlassventils 6 bezeichnet und die Menge und die Zeitsteuerung der Bewegung der Einstellschraube 150b werden als der Ventilhubbetrag bzw. die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6 bezeichnet. Das Gleiche trifft auch auf die 13A bis 16 zu, auf welche sich im Folgenden bezogen wird.
  • Wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 0 Grad gesetzt, so wird der Nebeneinlassnocken 44, wie in 12A gezeigt, während einer Zeitdauer, in welcher der Haupteinlassnocken 43 in einem hohen Abschnitt seiner Nockennase an dem Einlasskipphebel 51 anliegt, an einem hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 53 gehalten. Dies bedeutet, dass während eines Ventilöffnungsbetriebs durch den Haupteinlassnocken 43 der Drehpunkt der Drehbewegung des Einlasskipphebels 51 an seiner untersten Position gehalten wird. Als Ergebnis für den Ventilhubbetrag und die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6 ist, wie in 12B gezeigt, die Ventilöffnungszeitsteuerung die gleiche, die Ventilschließzeitsteuerung ist jedoch im Vergleich mit dem Fall, dass das Einlassventil 6 durch den Otto-Einlassnocken betätigt wird, verzögert. Dies ist ein Zustand, in welchem das Einlassventil 6 durch den Verzögerungsschließnocken betätigt wird.
  • 13A bis 15B zeigen Beispiele des Betriebs des Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50, welcher durchgeführt wird, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi durch den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 auf 90 Grad, 120 Grad bzw. 180 Grad gesetzt ist. Mit anderen Worten zeigen diese Figuren Beispiele für den Betrieb des Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50, wenn die Phase der Nebeneinlassnockenwelle 42 um die jeweiligen Nockenwinkel von 90 Grad, 120 Grad und 180 Grad bezüglich der Haupteinlassnockenwelle 41 vorgestellt ist. Ferner zeigt 16 ein Beispiel des Betriebs des Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50, welcher durchgeführt wird, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi von 120 Grad auf 180 Grad verändert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 13A wird dann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 90 Grad gesetzt wird (ein Wert, welcher gleich θmsiott ist, auf welchen sich im Folgenden bezogen wird), der Nebeneinlassnocken 44 während der zweiten Hälfte der Zeitdauer, in welcher der Haupteinlassnocken 43 am hohen Abschnitt seiner Nockennase an dem Einlasskipphebel 51 anliegt, in Anlage mit dem ersten Glied 53 gehalten, jedoch nicht an dem hohen Abschnitt, sondern an einem niedrigen Abschnitt seiner Nockennase. Im Ergebnis wird, wie in 13B gezeigt, die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils 6, d.h. die Ende-Zeit des durch den Haupteinlassnocken 43 durchgeführten Ventilöffnungsvorgang, früher vorgesehen als dann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 0 Grad gesetzt ist, wodurch die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6 die gleiche wird wie die eines durch den Otto-Einlassnocken betätigten Einlassventils.
  • Wenn ferner die Nebeneinlassnockenphase θmsi größer als 90 Grad ist, z.B. wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 120 Grad gesetzt ist, wie in 14A gezeigt ist, so wird während der Zeitdauer, in welcher sich der Haupteinlassnocken 43 am hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Einlasskipphebel 51 befindet, die Zeitdauer, in welcher sich der Nebeneinlassnocken 44 am hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 53 befindet, kürzer gemacht als dann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi, wie oben beschrieben, auf 90 Grad gesetzt wird. Im Ergebnis wird die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils 6, wie in 14B gezeigt, noch früher eingestellt als dann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf 90 Grad gesetzt ist, und im Vergleich mit dem Fall des durch den Otto-Einlassnocken betätigten Einlassventils ist die Ventilöffnungszeitsteuerung die gleiche, die Ventilschließzeitsteuerung ist jedoch früher eingestellt. Dies ist ein Zustand des Einlassventils 6, in welcher es durch einen Vorstellungsschließnocken betätigt wird.
  • Wenn ferner, wie in 16 gezeigt, die Nebeneinlassnockenphase θmsi von den oben erwähnten 120 Grad auf 180 Grad verändert wird, so wird während der Zeitdauer, in welcher der Haupteinlassnocken 43 am hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Einlasskipphebel 51 ist, die Zeitdauer, in welcher der Nebeneinlassnocken 44 am hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 53 gehalten wird, fortschreitend reduziert. Als Folge davon wird die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils 6 fortschreitend vorgestellt und der Ventilhubbetrag des Einlassventils 6 wird von seinem Maximalwert fortschreitend reduziert. Wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi durch den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70, wie oben beschrieben, derart eingestellt, dass der Ventilhubbetrag des Einlassventils 6 von seinem Maximalwert fortschreitend reduziert wird, so ist es möglich, die Strömungsgeschwindigkeit von in der Verbrennungskammer strömender Ansaugluft zu erhöhen, um die Strömung des Gemischs innerhalb des ersten Zylinders #1 zu steigern und dadurch eine Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrads zu ermöglichen.
  • Wenn schließlich die Nebeneinlassnockenphase θmsi gleich 180 Grad wird, wie in 15A gezeigt ist, so wird der Nebeneinlassnocken 44 während der Zeitdauer, in welcher sich der Einlassnocken 43 am hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Einlasskipphebel 51 befindet, am niedrigen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 53 gehalten. Demzufolge wird, wie in 15B gezeigt, der Bewegungsbetrag der Einstellschraube 51b stark verkleinert und sein Maximalwert wird leicht geringer eingestellt als das Ventilspiel. Im Ergebnis wird dann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi gleich 180 Grad ist, eine Betätigung des Einlassventils 6 durch die Einstellschraube 51b verhindert, wodurch das Einlassventil 6 in einem geschlossenen Zustand gehalten wird.
  • Obwohl die oben beschriebene variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 derart konfiguriert ist, dass die Ventilhubkurve des Einlassventils 6 dann, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi gleich 90 Grad ist, gleich der eines durch den Otto-Einlassnocken betätigten Einlassventils wird, kann doch der Wert der Nebeneinlassnockenphase θmsi, welche bewirkt, dass der Ventilhubbetrag gleich dem eines durch den Otto-Einlassnocken betätigten Einlassventils wird, durch Ändern der Nockenprofile des Haupt- und Nebeneinlassnockens 43 und 44 wunschgemäß verändert werden.
  • Als nächstes wird die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 beschrieben, welche im Wesentlichen ähnlich der oben beschriebenen variablen Einlassventilbetätigungsanordnung 40 konfiguriert ist und welche umfasst: eine Hauptauslassnockenwelle 91 und eine Nebenauslassnockenwelle 92 zum Antreiben der Auslassventile 7, Auslassventil-Betätigungsmechanismen 100 (von welchen lediglich einer in 2 gezeigt ist), welche für die jeweiligen Zylinder bereitgestellt sind, um die zugehörigen Auslassventile 7 nach Maßgabe einer Drehung der Haupt- und Nebenauslassnockenwelle 91 und 92 zu öffnen und zu schließen, einen variablen Hauptauslassnockenphasen-Mechanismus 110, einen variablen Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 sowie drei variable Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130.
  • Die Hauptauslassnockenwelle 91 umfasst Hauptauslassnocken 93, welche für die jeweiligen Zylinder bereitgestellt sind, ein an dieser integral montiertes Hauptrad 95 sowie ein an einem Ende derselben bereitgestelltes Kettenrad 97. Ähnlich dem Kettenrad 47 der Haupteinlassnockenwelle 41 ist das Kettenrad 97 mit der Kurbelwelle 3b über eine Zeitsteuerkette 48 verbunden, wodurch die Hauptauslassnockenwelle 91 um 360 Grad gedreht wird, wenn sich die Kurbelwelle 3b um 720 Grad dreht.
  • Der variable Hauptauslassnockenphasen-Mechanismus 110 verstellt die relative Phase der Hauptauslassnockenwelle 91 bezüglich dem Kettenrad 97, d.h. die relative Phase θme der Hauptauslassnockenwelle 91 bezüglich der Kurbelwelle 3b (hier im Folgenden bezeichnet als „die Hauptauslassnockenphase θme"), kontinuierlich in Vorstellrichtung oder in Verzögerungsrichtung. Der variable Hauptauslassnockenphasen-Mechanismus 110 ist ähnlich aufgebaut wie der oben beschriebene Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 und somit wird auf eine detaillierte Beschreibung desselben verzichtet.
  • Ferner ist ein Hauptauslassnockenwinkelsensor 32 an dem anderen Ende der Hauptauslassnockenwelle 91, gegenüber dem Ende, an welchem das Kettenrad 97 montiert ist, angeordnet. Ähnlich dem Haupteinlassnockenwinkelsensor 27 ist der Hauptauslassnockenwinkelsensor 32 durch eine Kombination aus einem Magnetrotor und einem MRE-Abtaster (beide nicht gezeigt) implementiert und liefert ein Hauptauslassnockensignal, welches ein Impulssignal ist, mit Drehung der Hauptauslassnockenwelle 91 an die ECU 2. Ein Impuls des Hauptauslassnockensignals wird immer dann erzeugt, wenn sich die Auslassnockenwelle 91 um einen vorbestimmten Nockenwinkel (z.B. 1 Grad) gedreht hat, und die ECU 2 berechnet die Hauptauslassnockenphase θme auf Grundlage des Hauptauslassnockensignals und des CRK-Signals.
  • Andererseits weist die Nebenauslassnockenwelle 92 an dieser montierte Nebenauslassnocken 94 für die jeweiligen Zylinder sowie ein Nebenrad 96 auf, welches dieselbe Anzahl von Zahnradzähnen wie das Hauptrad 95 aufweist. Ähnlich den oben beschriebenen Haupt- und Nebenrädern 45 und 46 werden Haupt- und Nebenrad 95 und 96 beide durch nicht gezeigte Spannfedern gespannt, so dass sie sich stets im Eingriff miteinander befinden, und sind so konfiguriert, dass durch einen Totgang-Kompensationsmechanismus (nicht gezeigt) das Auftreten eines Totgangs der kämmenden Zähne von Haupt- und Nebenrad 95 und 96 verhindert wird. Die Räder 95 und 96 kämmen miteinander, wodurch bei einer Drehung der Hauptauslassnockenwelle 91 die Nebenauslassnockenwelle 92 mit derselben Drehzahl gedreht wird wie die Hauptauslassnockenwelle 91, und zwar in einer zu dieser entgegengesetzten Drehrichtung.
  • Der variable Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 verändert kontinuierlich die relative Phase der Nebenauslassnockenwelle 92 in Bezug auf das Rad 96, mit anderen Worten die relative Phase θmse der Nebenauslassnockenwelle 92 in Bezug auf die Hauptauslassnockenwelle 91 (im Folgenden bezeichnet als „die Nebenauslassnockenphase θmse"). Der variable Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 ist ähnlich aufgebaut wie der zuvor genannte variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 und somit wird auf eine detaillierte Beschreibung desselben verzichtet.
  • Ein Nebenauslassnockenwinkelsensor 33 ist an einem Ende der Nebenauslassnockenwelle 92 bereitgestellt, welches einem Ende derselben gegenüberliegt, an dem der variable Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 bereitgestellt ist. Ähnlich dem Hauptauslassnockenwinkelsensor 32 ist der Nebeneinlassnockenwinkelsensor 33 durch eine Kombination aus einem Magnetrotor und einem MRE-Abtaster (beide nicht gezeigt) implementiert und liefert mit einer Drehung der Nebenauslassnockenwelle 92 ein Nebenauslassnockensignal, welches ein Impulssignal ist, an die ECU 2. Ein Impuls des Nebenauslassnockensignals wird immer dann erzeugt, wenn sich die Nebenauslassnockenwelle 92 um einen vorbestimmten Nockenwinkel (z.B. 1 Grad) gedreht hat. Die ECU berechnet die Nebenauslassnockenphase θmse auf Grundlage des Nebenauslassnockensignals, des Hauptauslassnockensignals sowie des CRK-Signals.
  • Von vier Nebenauslassnocken 94 ist der Nebenauslassnocken 94 für den ersten Zylinder #1 koaxial an der Nebenauslassnockenwelle 92 montiert, um sich gemeinsam mit der Nebenauslassnockenwelle 92 zu drehen, während die anderen Nebenauslassnocken 94 für den zweiten bis vierten Zylinder #2 bis #4 mit der Nebenauslassnockenwelle 92 über die zugeordneten variablen Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130 jeweils verbunden sind. Die variablen Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130 verändern kontinuierlich die relativen Phasen (im Folgenden bezeichnet als „die Verbindungs-Auslassnockenphasen") θsse#2 bis θsse#4 der Nebenauslassnocken 94 jeweils für den zweiten bis vierten Zylinder #2 bis #4 in Bezug auf den Nebenauslassnocken 94 für den ersten Zylinder #1, und zwar unabhängig voneinander. Die variablen Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130 sind ähnlich den variablen Verbindungs-Eilassnockenphasen-Mechanismen 80 konstruiert und somit wird auf eine detaillierte Beschreibung derselben verzichtet.
  • Jeder Auslassventil-Betätigungsmechanismus 100 ist ähnlich dem Einlassventil-Betätigungsmechanismus 50 konstruiert und umfasst die zugeordneten Haupt- und Nebenauslassnocken 93 und 94, einen Auslasskipphebel 101 zum Öffnen und Schließen des zugeordneten Auslassventils 7 sowie einen Gelenkmechanismus 102 zum Tragen des Auslasskipphebels 101. Die Haupt- und Nebenauslassnocken 93 und 94 weisen dieselben Nockenprofile auf wie die Haupt- bzw. Nebeneinlassnocken 43 bzw. 44. Da ferner der Auslasskipphebel 101 und der Gelenkmechanismus 102 ähnlich dem Einlasskipphebel 51 bzw. dem Gelenkmechanismus 52 konstruiert sind, wird auf eine detaillierte Beschreibung dieser verzichtet, jedoch weist der Auslasskipphebel 101 eine Einstellschraube 101b ähnlich der Einstellschraube 51b auf, welche an einem Ende desselben montiert ist, das einem Ende gegenüberliegt, an dem der Hauptauslassnocken 93 montiert ist, und ist schwenkbar durch ein erstes Glied 103 getragen.
  • Als nächstes wird der Betrieb der wie oben beschrieben konstruierten variablen Auslassventilbetätigungsanordnung 90 beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden der Haupt- und der Nebenauslassnocken 93 und 94 unter beispielhafter Heranziehung des Haupt- und Nebenauslassnockens 93 und 94 des ersten Zylinders #1 beschrieben. 17 ist eine Darstellung, welche zur Erläuterung der Nockenprofile des Haupt- und des Nebenauslassnockens 93 und 94 nützlich ist und welche ein Beispiel des Betriebs der variablen Auslassventilbetätigungsanordnung 90 zeigt, welcher dann durchgeführt wird, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse durch den variablen Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 auf 0 Grad eingestellt ist.
  • Eine durch eine Kettenlinie mit einem Punkt in 17 gezeigte Kurve repräsentiert den Betrag und die Zeitsteuerung einer Bewegung eines Kontaktpunktes, an welchem der Hauptauslassnocken 93 und der Auslasskipphebel 101 miteinander in Kontakt sind, und zwar während einer Drehung des Hauptauslassnockens 93, während eine in 17 durch eine unterbrochene Linie gezeigte Kurve den Betrag und die Zeitsteuerung einer Bewegung des ersten Glieds 103 repräsentiert, und zwar während einer Drehung des Nebenauslassnockens 94. Dasselbe trifft auf die 18 bis 21 zu, auf welche sich im Folgenden bezogen wird.
  • Ferner repräsentiert eine durch eine Kettenlinie mit zwei Punkten in 17 gezeigte Kurve zum Vergleich den Betrag und die Zeitsteuerung einer Bewegung der Einstellschraube 101b, welche durch einen Auslassnocken (hier im Folgenden bezeichnet als „der Otto-Auslassnocken") des allgemeinen Motors vom Typ mit Otto-Takt (Otto-Motor) betätigt wird. Eine Kurve, welche dadurch erhalten wird, dass in der Kurve ein auf das Ventilspiel bezogener Faktor mitberücksichtigt wird, entspricht einer Ventilhubkurve eines durch den Otto-Auslassnocken betätigten Auslassventils. In der folgenden Beschreibung wird diese Kurve daher, falls nötig, als „die Ventilhubkurve" des Otto-Auslassnockens bezeichnet.
  • Wie in 17 gezeigt ist, ist der Hauptauslassnocken 93 mit einem so genannten Vorstellöffnungsnocken ausgebildet, welcher verglichen mit dem Otto-Auslassnocken das Auslassventil 7 mit derselben Ventilschließzeitsteuerung schließt und dieses während des Expansionshubs mit einer früheren Zeitsteuerung öffnet. Ferner weist der Hauptauslassnocken 93 ein Nockenprofil auf, welches derart konfiguriert ist, dass der maximale Ventilhub über einen vorbestimmten Bereich (entsprechend einem Nockenwinkel von z.B. 90 Grad) fortgesetzt wird.
  • Ferner weist der Nebenauslassnocken 94 verglichen mit dem Hauptauslassnocken 93 ein Nockenprofil auf, welches derart konfiguriert ist, dass das Auslassventil 7 für eine längere Zeitdauer geöffnet ist und der maximale Ventilhub über einen vorbestimmten längeren Bereich (entsprechend einem Nockenwinkel von z.B. 150 Grad) fortgesetzt wird.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die 18 bis 21 der Betrieb des Auslassventil-Betätigungsmechanismus 100 beschrieben, welcher ausgeführt wird, wenn das Auslassventil 7 durch den Haupt- und Nebenauslassnocken 93 und 94 mit den oben beschriebenen Nockenprofilen tatsächlich betätigt wird. 18 zeigt ein Beispiel des Betriebs des Auslassventil-Betätigungsmechanismus 100, bei welchem die Nebenauslassnockenphase θmse auf 0 Grad eingestellt ist. Es sollte beachtet werden, dass eine durch eine durchgezogene Linie in 18 gezeigte Kurve den tatsächlichen Betrag und die tatsächliche Zeitsteuerung einer Bewegung der Einstellschraube 101b zeigt und, wie oben beschrieben, im Wesentlichen der Ventilhubkurve des Auslassventils 7 entspricht. Daher wird bei der folgenden Beschreibung die durch die durchgezogene Linie gezeigte Kurve, falls nötig, als die Ventilhubkurve des Auslassventils 7 bezeichnet und der tatsächliche Betrag und die tatsächliche Zeitsteuerung einer Bewegung der Einstellschraube 101b werden als der Ventilhubbetrag bzw. die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 7 bezeichnet. dasselbe trifft auf die 19 bis 21 zu, auf welche sich im Folgenden bezogen wird.
  • Wenn die Nebenauslassnockenphase θmse gleich 0 Grad ist, so ist die Haupteinlassnockenphase θmsi, wie oben beschrieben, gleich 180 Grad und somit wird während einer Zeitdauer, in welcher sich der Hauptauslassnocken 93 an einem hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Auslasskipphebel 101 befindet, der Nebenauslassnocken 94 an einem niedrigen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 101 gehalten. Im Ergebnis ist, wie in 18 gezeigt, der Bewegungsbetrag der Einstellschraube 101b sehr klein und sein Maximalwert ist geringfügig kleiner als das Ventilspiel. Wenn daher die Nebenauslassnockenphase θmse gleich 0 Grad ist, so wird eine Betätigung des Auslassventils 7 durch die Einstellschraube 101b verhindert, wodurch das Auslassventil 7 in einem geschlossenen Zustand gehalten wird.
  • 19 bis 21 zeigen Beispiele eines Betriebs des Auslassventils 7, welcher dann ausgeführt wird, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse durch den variablen Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 auf 45 Grad, 90 Grad bzw. 150 Grad eingestellt ist. Mit anderen Worten zeigen diese Figuren Beispiele für einen Betrieb des variablen Auslassnockenphasen-Mechanismus 110, welche dann ausgeführt werden, wenn die Phase der Nebenauslassnockenwelle 92 durch jeweilige Beträge, entsprechend Nockenwinkeln von 45 Grad, 90 Grad und 150 Grad in Bezug auf die Hauptauslassnockenwelle 91 vorgestellt ist.
  • Bei der oben beschriebenen Anordnung des Auslassventil-Betätigungsmechanismus 100 wird dann, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse vergrößert wird, mit anderen Worten, wenn die Phase der Nebenauslassnockenwelle 92 in Bezug auf die Hauptauslassnockenwelle 91 vorgestellt wird, eine Zeitdauer, in welcher der Nebenauslassnocken 94 an einem hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem ersten Glied 103 gehalten wird, während der Zeitdauer, in welcher der Hauptauslassnocken 93 an einem hohen Abschnitt seiner Nockennase in Anlage mit dem Auslasskipphebel 101 ist, verlängert. Wie in den 19 bis 21 gezeigt ist, wird dann im Ergebnis bei einer Vergrößerung der Nebenauslassnockenphase θmse die Ventilöffnungszeitsteuerung des Auslassventils 7 früher eingestellt.
  • Genauer gesagt befindet sich das Auslassventil 7 in dem Beispiel von 19, in welchem die Nebenauslassnockenphase θmse gleich 45 Grad ist, in einem durch einen Verzögerungsöffnungsnocken betätigten Zustand, in welchem im Vergleich mit dem Fall, dass das Auslassventil 7 durch den Otto-Auslassnocken betätigt wird, die Ventilschließzeitsteuerung die gleiche ist und die Ventilöffnungszeitsteuerung früher eingestellt ist. Ferner ist in dem in 20 gezeigten Beispiel, in welchem die Nebenauslassnockenphase θmse auf 90 Grad gesetzt ist, die Ventilzeitsteuerung des Auslassventils 7 gleich der eines durch den Otto-Auslassnocken betätigten Auslassventils. Ferner befindet sich das Auslassventil 7 dann, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse größer als 90 Grad ist, z.B. wenn die Nebenauslassnockenphase θmse gleich 150 Grad ist, wie in 21 gezeigt, in einem durch einen Vorstellschließnocken betätigten Zustand, in welchem im Vergleich mit einem Fall, in dem das Auslassventil 7 durch den Otto-Auslassnocken betätigt wird, die Ventilschließzeitsteuerung dieselbe ist und die Ventilöffnungszeitsteuerung früher eingestellt ist. Obwohl dies nicht gezeigt ist, sind die Auslassventil-Betätigungsmechanismen 100 derart konfiguriert, dass in dem Bereich der Auslassnockenphase θmse von 0 bis 60 Grad der Ventilhubbetrag des Auslassventils 7 vergrößert wird, wenn die Nebenauslassnockenphase θmse größer wird.
  • Es sind nun, wie in 3 gezeigt, mit der ECU 2 ein Einlassrohrtemperatursensor 34, ein Beschleunigungseinrichtungs-Öffnungssensor 35 (Lasterfassungsmittel) sowie ein Zündschalter (im Folgenden bezeichnet als „der IG.SW") 36 verbunden. Der Einlassrohrtemperatursensor 34 erfasst eine Lufttemperatur TB im Einlassrohr 8 und liefert ein die gemessene Lufttemperatur TB anzeigendes Signal an die ECU 2. Der Beschleunigungspedal-Öffnungssensor 35 erfasst einen niedergetretenen Betrag (hier im Folgenden bezeichnet als „die Beschleunigerpedalöffnung") AP eines Beschleunigerpedals (nicht gezeigt) des Fahrzeugs und liefert ein die gemessene Beschleunigerpedalöffnung AP anzeigendes Signal an die ECU 12. Ferner wird der IG.SW 36 durch den Betrieb eines Zündschlüssels (nicht gezeigt) an- oder abgeschaltet und liefert ein den Ein-/Aus-Zustand desselben anzeigendes Signal an die ECU 2.
  • Als nächstes wird die ECU 2 beschrieben. Die ECU 2 ist durch einen Mikrocomputer implementiert, welcher eine Ein-/Ausgabe-Schnittstelle, eine Zentraleinheit (CPU), einen RAM und einen ROM enthält, welche nicht gezeigt sind. Die ECU 2 bestimmt Betriebszustände des Motors 3 auf Grundlage der von den oben erwähnten Sensoren 20 bis 35 gelieferten Detektionssignale und des Ausgabesignals des IG.SW 36. Ferner führt die ECU 2 Steuer-/Regelprozesse aus, welche im Detail hier im Folgenden beschrieben werden, und zwar nach Maßgabe von aus dem ROM gelesenen Steuer-/Regelprogrammen und unter Verwendung von in dem RAM gespeicherten Daten, usw. Es sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform die ECU 2 Startlast-Erfassungsmittel, Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel, Steuer-/Regelmittel, Soll-Ladedruck-Einstellmittel, Vorverdichtungs-Steuer-/Regelmittel, Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel, Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/ Regelmittel sowie Kraftstoffeinspritzverhältnis-Einstellmittel bildet.
  • Unter Bezugnahme auf 22 umfasst das Steuer-/Regelsystem 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen DUTY_th-Berechnungsabschnitt 200, einen Gcyl-Berechnungsabschnitt 210, einen Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 sowie einen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Steuer/Regelabschnitt 230, welche alle durch die ECU 2 implementiert sind. In dem DUTY_th-Berechnungsabschnitt 200 wird, wie im Folgenden beschrieben, ein Soll-Öffnungsgrad TH_cmd, welcher ein Soll-Wert einer Drosselventilöffnung TH ist, nach Maßgabe einer Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd berechnet und ferner wird die Steuer-/Regeleingabe DUTY_th für den Drosselventilmechanismus 16 auf Grundlage des Soll-Öffnungsgrades TH_cmd berechnet.
  • Der Gcyl-Berechnungsabschnitt 210 berechnet durch eine in 24 gezeigte Gleichung (1) eine Zylinderansaugluftmenge Gcyl an Ansaugluft, welche schätzungsweise in einen Zylinder zu saugen ist. In dieser Gleichung (1) repräsentieren die Symbole VB und R sowie TB das Volumen des inneren des Einlassrohrs 8, eine vorbestimmte Gaskonstante bzw. eine Temperatur innerhalb des Einlassrohrs 8. Ferner repräsentiert das Symbol n eine diskretisierte Zeit und zeigt an, dass alle diskreten Daten (Zeitreihendaten) mit (n), (n-1), oder dergleichen Daten sind, welche bei vorbestimmter Wiederholungsperiode (z.B. synchron mit einer Eingabe des TDC-Signals oder auf eine feste Zeitperiode gesetzt) abgetastet werden. Ferner zeigt der Datenwert mit (n) an, dass dieser einen momentanen Wert besitzt, und der Datenwert mit (n-1) zeigt an, dass dieser einen unmittelbar vorhergehenden Wert besitzt. Dies trifft außerdem auf diskrete Daten zu, auf welche sich im Folgenden bezogen wird. Ferner werden in der gesamten Beschreibung bei der Erläuterung die Symbole (n), (n-1), usw., welche anzeigen, dass die damit versehenen Daten diskrete Daten sind, falls angebracht, weggelassen.
  • Der Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 berechnet eine Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi für den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 auf Grundlage der durch den Gcyl-Berechnungsabschnitt 210 berechneten Zylinderansaugluftmenge Gcyl usw.. Details des Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitts 220 werden im Folgenden beschrieben.
  • Ferner ist der Verbindungs-Einlassnockenphasen-Steuer/Regelabschnitt 230 für ein Korrigieren einer Veränderung der Ansaugluftmenge zwischen den Zylindern vorgesehen und auf seine detaillierte Beschreibung wird hier verzichtet, jedoch werden durch die Bereitstellung des adaptiven Beobachters 231 usw. drei Soll-Einlassnockenphasen θssi#i cmd (#i = #2 bis #4) berechnet, gemäß welchen die Steuer-/Regeleingaben DUTY_ssi#2 bis DUTY_ssi#4 berechnet werden. Diese Steuer-/Regeleingaben DUTY_ssi#2 bis DUTY_ssi#4 werden dann an die drei variablen Einlassnockenphasen-Änderungsmechanismen 80 jeweils ausgegeben, wodurch die Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#2 bis θssi#4 des zweiten bis vierten Zylinders #2 bis #4 bezüglich des ersten Zylinders #1 gesteuert/geregelt werden.
  • Als nächstes wird der Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 beschrieben. Wie in 23 gezeigt ist, umfasst der Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 einen ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 (Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel), welcher eine Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd berechnet, sowie einen zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225, welcher die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi berechnet.
  • Der erste SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 (Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel) berechnet die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd mit einem selbstabgleichenden Vorhersage-Polzuweisungs-Steuer-/Regelalgorithmus, auf welchen sich im Folgenden bezogen wird, derart, dass die Zylinderansaugluftmenge Gcyl sich der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd annähert und die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf einen Basiswert θmsi base beschränkt ist, auf welchen sich im Folgenden bezogen wird, und zwar auf Grundlage der Zylinderansaugluftmenge Gcyl, der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd sowie einem angeforderten Antriebsdrehmoment TRQ_eng. Der erste SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 umfasst eine Zustandsvorhersageeinrichtung 222, einen integrierten Identifizierer 223 sowie einen Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt 224.
  • Zunächst wird die Zustandsvorhersageeinrichtung 222 beschrieben. Mit einem im Folgenden beschriebenen Vorhersagealgorithmus sagt (berechnet) die Zustandsvorhersageeinrichtung 222 eine vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl vorher, welche ein vorhergesagter Wert der Zylinderansaugluftmenge Gcyl ist.
  • Wenn zunächst ein gesteuertes/geregeltes Objekt, welchem die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi eingegeben wird und von welchem die Zylinderansaugluftmenge Gcyl ausgegeben wird, als ein ARX-Modell (autoregressives Modell mit exogener Eingabe) modelliert wird, welches ein Modell mit diskretem Zeitsystem ist, so kann eine in 24 gezeigte Gleichung (2) erhalten werden. In dieser Gleichung (2) repräsentiert das Symbol d eine Totzeit, welche in Abhängigkeit von den Charakteristiken des gesteuerten/geregelten Objekts bestimmt wird. Ferner repräsentieren die Symbole a1, a2 und b1 Modellparameter, welche nacheinander durch den integrierten Identifizierer 223 identifiziert werden, wie im Folgenden beschrieben wird.
  • Wird dann die Gleichung (2) durch den diskreten Zeitbetrag [d-1] in Zukunftsrichtung verschoben, so kann eine in 24 gezeigte Gleichung (3) erhalten werden. Ferner kann dann, wenn durch die Gleichungen (4) und (5) in 24 unter Verwendung der Modellparameter a1, a2 und b1 Matrizen A und B definiert werden und die Gleichung (3) durch wiederholte Verwendung einer Rekursionsformel derselben verändert wird, um Zukunftswerte [Gcyl (n+d–2), Gcyl (n+d–3)] auf der linken Seite der Gleichung (3) zu eliminieren, eine in 24 gezeigte Gleichung (6) erhalten werden.
  • Obwohl es möglich ist, die vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl unter Verwendung der Gleichung (6) zu berechnen, können eine zu kleine Ordnung des Modells, eine nicht lineare Charakteristik des gesteuerten/geregelten Objekts usw. eine stationäre Abweichung sowie Modellierungsfehler in der vorhergesagten Ansaugluftmenge Pre_Gcyl verursachen.
  • Um dieses Problem zu vermeiden, berechnet die Zustandsvorhersageeinrichtung 222 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl unter Verwendung einer in 24 gezeigten Gleichung (7) anstatt der Gleichung (6). Diese Gleichung (7) kann dadurch erhalten werden, dass zu der rechten Seite der Gleichung (6) ein Kompensationsparameter γ1 zum Kompensieren der stationären Abweichung sowie der Modellierungsfehler addiert wird.
  • Als nächstes wird der integrierte Identifizierer 223 beschrieben. Mit einem sequenziellem Identifizierungsalgorithmus, welcher nachfolgend beschrieben wird, identifiziert der integrierte Identifizierer 223 einen Vektor θ s von Matrixkomponenten α1, α2 und βj von Modellparametern sowie den Kompensationsparameter γ1 in der zuvor erwähnten Gleichung (7) derart, dass ein Identifikationsfehler ide, welcher gleich der Differenz zwischen der vorhergesagten Ansaugluftmenge Pre_Gcyl und der Zylinderansaugluftmenge Gcyl ist, minimiert wird (d.h. derart, dass die vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl gleich der Zylinderansaugluftmenge Gcyl wird).
  • Genauer wird ein Vektor θs(n) unter Verwendung von Gleichungen (8) bis (13) berechnet, welche in 25 gezeigt sind. Die transponierte Matrix des Vektors θ(n) ist durch eine in 25 gezeigte Gleichung (12) definiert. Ferner repräsentiert in der Gleichung (8) das Symbol KPs(n) einen Vektor eines Verstärkungskoeffizienten und der Verstärkungskoeffizient KPs(n) wird durch die Gleichung (9) berechnet. In der Gleichung (9) repräsentiert das Symbol Ps(n) eine quadratische Matrix der Ordnung (d+2), welche durch die Gleichung (10) definiert ist, und das Symbol ξs(n) repräsentiert einen Vektor, dessen transponierte Matrix durch die Gleichung (13) definiert ist. Ferner wird ein Identifikationsfehler ide(n) in der Gleichung (8) durch die Gleichung (11) berechnet.
  • In dem oben beschriebenen Identifikationsalgorithmus wird durch Setzen der Wichtungsparameter λ1 und λ2 in der Gleichung (10) einer der folgenden Identifikationsalgorithmen ausgewählt:
    λ1 = 1, λ2 = 0: Algorithmus mit fester Verstärkung;
    λ1 = 1, λ2 = 1: Algorithmus nach der Methode der kleinsten Quadrate;
    λ1 = 1, λ2 = λ: Algorithmus mit fortschreitend reduzierter Verstärkung; und
    λ1 = λ, λ2 = 1: Algorithmus nach der Methode gewichteter kleinster Quadrate,
    wobei λ ein vorbestimmter Wert ist, welcher so gesetzt ist, dass 0 < λ < 1.
  • Es sollte beachtet werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform das Verfahren der gewichteten kleinsten Quadrate eingesetzt wird, um in optimaler Weise sowohl Identifikationsgenauigkeit als auch Konvergenzrate, mit welcher der Vektor θs sich dem Optimalwert annähert, zu gewährleisten.
  • Als nächstes wird der Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt (hier im Folgenden bezeichnet als „der SLD-Steuer-/Regelabschnitt") 224 beschrieben. Der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 224 berechnet die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd auf Grundlage eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus derart, dass sich die Zylinderansaugluftmenge Gcyl der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd annähert und gleichzeitig die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf einen Basiswert θmsi_base beschränkt ist. Im Folgenden wird der Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus beschrieben.
  • In dem Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus wird zunächst eine in 26 gezeigte Gleichung (14) als Modell für ein gesteuertes/geregeltes Objekt verwendet. Diese Gleichung (14) wird durch Verschieben der oben erwähnten Gleichung (6) in 24 um den diskreten Zeitbetrag [1] in Zukunftsrichtung erhalten.
  • Wenn das durch die Gleichung (14) ausgedrückte Modell des gesteuerten/geregelten Objekts verwendet wird, so wird eine Schaltfunktion σs wie folgt gesetzt: Wie durch eine Gleichung (15) in 26 ausgedrückt ist, wird die Schaltfunktion σs dann, wenn ein Folgefehler Es als die Differenz zwischen der Zylinderansaugluftmenge Gcyl und der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd definiert wird, als lineare Funktion von Zeitreihendaten (diskreten Daten) des Folgefehlers Es gesetzt, wie durch eine Gleichung (16) in 26 ausgedrückt ist. Es sollte beachtet werden, dass das in Gleichung (16) verwendete Symbol Ss einen Schaltfunktions-Einstellparameter repräsentiert.
  • Wenn in dem Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus die Schaltfunktion σs wie in der vorliegenden Ausführungsform und gezeigt in 28 durch zwei Zustandsvariablen [Es(n), Es(n–1)] gebildet ist, so ist ein durch die beiden Zustandsvariablen gebildeter Phasenraum eine zweidimensionale Phasenebene, in welcher die Längsachse und die Horizontalachse jeweils durch die Zustandsvariablen definiert sind und in der Phasenebene liegt eine Kombination von zwei Werten der Zustandsvariablen, welche die Bedingung σs = 0 erfüllen, auf einer geraden Linie, welche als Schaltlinie bezeichnet wird und welche durch einen mathematischen Ausdruck [Es(n) = –Ss·Es(n–1)] ausgedrückt wird.
  • Der oben genannte mathematische Ausdruck [Es(n) = –Ss·Es(n–1)] drückt ein Zeitverschiebungssystem erster Ordnung ohne Eingabe aus. Wird daher der Schaltfunktions-Einstellparameter Ss derart gesetzt, dass beispielsweise –1 < Ss < 1, und stabilisiert sich gleichzeitig das Zeitverschiebungssystem erster Ordnung, so nähert sich die Kombination der zwei Zustandsvariablen [Es(n), Es(n–1)] im Laufe der Zeit einem Gleichgewichtspunkt an, bei welchem die beiden Werte jeweils gleich einem Wert 0 werden. Genauer ausgedrückt ist es möglich zu bewirken, dass sich die Zylindereinlassluftmenge Gcyl der Soll-Einlassluftmenge Gcyl_cmd annähert (sich zu dieser hin verschiebt), indem bewirkt wird, dass der Folgefehler Es sich einem Wert 0 annähert. Es sollte beachtet werden, dass eine asymptotische Annäherung der zwei Werte der Zustandsvariablen [Es(n), Es (n–1)] an die Schaltlinie als „der Annäherungsmodus" (englisch: „reaching mode") und ein Verschiebungsverhalten der zwei Werte zu dem Gleichgewichtspunkt als „der Verschiebungsmodus" (englisch: „sliding mode") bezeichnet werden.
  • In diesem Fall wird dann, wenn der Schaltfunktions-Einstellparameter Ss auf einen positiven Wert gesetzt wird, das durch die Gleichung [Es(n) = –Ss·Es (n–1)] ausgedrückte Zeitverschiebungssystem erster Ordnung ein System mit oszillierender Stabilität, was für das Konvergenzverhalten der Zustandsvariablen [Es(n), Es(n–1)] nicht bevorzugt ist. Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform der Schaltfunktions-Einstellparameter Ss so gesetzt, wie durch eine Gleichung (17) in 26 ausgedrückt. Wenn der Schaltfunktions-Einstellparameter Ss wie oben beschrieben gesetzt wird, so ist, wie in 29 gezeigt, eine Konvergenzrate, mit welcher sich der Folgefehler Es einem Wert 0 annähert, d.h. eine Konvergenzrate, mit welcher sich die Zylinderansaugluftmenge Gcyl der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd annähert, für einen geringeren Absolutwert des Schaltfunktions-Einstellparameters Ss höher. Wie oben beschrieben wurde, ermöglicht es der Schaltfunktions-Einstellparameter Ss in der Verschiebungsmodus-Steuerung/Regelung, das Konvergenzverhalten und die Konvergenzrate der Zylinderansaugluftmenge Gcyl, welche sich der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd annähern sollte, wunschgemäß anzugeben.
  • Wie durch eine Gleichung (18) in 26 ausgedrückt ist, ist ferner eine Steuer-/Regeleingabe Uspas(n) [= θmsi_cmd(n)] zum Setzen der Kombination der Zustandsvariablen [Es(n), Es(n–1)] auf die Schaltlinie definiert als die Gesamtsumme einer äquivalenten Steuer-/Regeleingabe Ueq(n), einer Annäherungsgesetzeingabe Urch(n) sowie einer Ventil-Steuer-/Regeleingabe Uvt(n).
  • Die äquivalente Steuer-/Regeleingabe Ueq(n) ist zur Beschränkung der Kombination aus [Es(n), Es(n–1)] auf die gerade Schaltlinie und ist speziell durch eine in 26 gezeigte Gleichung (19) definiert. Die Gleichung (19) wird wie folgt abgeleitet: Wird eine in 27 gezeigte Gleichung (22) auf Grundlage der Gleichung (16) wie oben beschrieben geändert, so kann eine in 27 gezeigte Gleichung (23) erhalten werden. Wenn dann die Gleichung (23) durch wiederholte Verwendung einer Rekursionsformel derselben verändert wird, so kann eine in 27 gezeigte Gleichung (24) erhalten werden. Ferner kann dann, wenn die Therme der Nebeneinlassnockenphase θmsi in Gleichung (24) gemeinsam verändert werden, eine in 27 gezeigte Gleichung (25) erhalten werden. Nachfolgend wird in der Gleichung (25) auf ihrer linken Seite eine Nebeneinlassnockenphase θmsi(n) ersetzt durch die äquivalente Steuer-/Regeleingabe Ueq(n) und gleichzeitig werden auf ihrer rechten Seite ein künftiger Wert Gcyl(n+d–1) und dergleichen der Zylinderansaugluftmenge ersetzt durch den vorhergesagten Wert_Pre_Gcyl auf Grundlage der Beziehung Pre_Gcyl(n) ≒ Gcyl(n+d–1), welche zuvor beschrieben wurde, wodurch die Gleichung (19) abgeleitet wird.
  • Die Annäherungsgesetzeingabe Urch(n) dient dazu, eine Annäherung der Kombination [Es(n), Es(n–1)] an die gerade Schaltlinie zu bewirken, wenn sich die Kombination von der geraden Schaltlinie aufgrund einer Störung oder eines Modellierungsfehlers verschoben hat, und ist insbesondere durch eine in 26 gezeigte Gleichung (20) definiert.
  • Ferner ist die Ventil-Steuer-/Regeleingabe Uvt(n) eine vorwärts koppelnde Eingabe zur Beschränkung der Nebeneinlassnockenphase θmsi auf ihren Basiswert θmsi_base. Genauer ist sie definiert als ein Wert, welcher gleich dem Basiswert θmsi_base ist, wie durch eine Gleichung (21) in 26 ausgedrückt ist. Es sollte beachtet werden, dass der Basiswert θmsi_base nach Maßgabe des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng berechnet wird, wie im Folgenden beschrieben wird.
  • In dem ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 berechnet die Zustandsvorhersageeinrichtung 222, wie oben beschrieben, die vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl mit dem Zustandsvorhersagealgorithmus, welchem der Kompensationsparameter γ1 hinzugefügt wurde, und nachfolgend identifiziert der integrierte Identifizierer 223 den Kompensationsparameter γ1. Dies ermöglicht es, die vorhergesagte Ansaugluftmenge Pre_Gcyl genau zu berechnen, wobei die zuvor erwähnte stationäre Abweichung sowie der Modellierungsfehler kompensiert werden.
  • Ferner ist der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 224 in der Lage, durch die Annäherungsgesetzeingabe Urch und die äquivalente Steuer-/Regeleingabe Ueq eine Annäherung der Folgefehlerkonvergenz Es auf einen Wert von 0 zu bewirken. Dies bedeutet, dass es möglich ist, die Konvergenz der Zylinderansaugluftmenge Gcyl gegen die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd zu bewirken und gleichzeitig das Konvergenzverhalten und die Konvergenzrate derselben wunschgemäß durch Konfiguration des Schaltfunktions-Einstellparameters Ss anzugeben. Dies ermöglicht es, die Konvergenzrate, mit welcher sich die Zylinderansaugluftmenge Gcyl der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd annähert, auf einen geeigneten Wert in Abhängigkeit der Charakteristiken des gesteuerten/geregelten Objekts (Einlasssystem einschließlich dem variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70) zu setzen. Somit kann die Steuerbarkeit/Regelbarkeit des vorliegenden Systems verbessert werden.
  • Ferner ermöglicht es die Ventil-Steuer-/Regeleingabe Uvt zusätzlich, die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf den Basiswert θmsi_base derselben zu beschränken, und gleichzeitig ist es möglich, dass sich die Zylinderansaugluftmenge Gcyl der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd korrekt annähert, während ein Einfluss der Ventil-Steuer-/Regeleingabe Uvt kompensiert wird, da der Kompensationsparameter γ1 in die äquivalente Steuer-/Regeleingabe Ueq eingeschlossen ist.
  • Als nächstes wird der oben erwähnte zweite SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 beschrieben. Der zweite SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 berechnet die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi nach Maßgabe der Nebeneinlassnockenphase θmsi und der Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd mit einem Steuer-/Regelalgorithmus, welcher ähnlich dem Steuer-/Regelalgorithmus des ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 ist, mit Ausnahme eines Teils desselben, und, wie in 30 gezeigt ist, umfasst der zweite SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 eine Zustandsvorhersageeinrichtung 226, einen integrierten Identifizierer 227 und einen Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt 228.
  • Mit dem gleichen Vorhersagealgorithmus wie der der Zustandsvorhersageeinrichtung 222, sagt die Zustandsvorhersageeinrichtung 226 eine vorhergesagte Nebeneinlassnockenphase Pre_θmsi vorher (berechnet diese), welche ein vorhergesagter Wert der Nebeneinlassnockenphase θmsi ist.
  • Genauer wird eine in 31 gezeigte Gleichung (26) als ein Modell für ein gesteuertes/geregeltes Objekt verwendet. In der Gleichung (26) repräsentiert das Symbol dx eine Totzeit, welche in Abhängigkeit von Charakteristiken eines gesteuerten/geregelten Objekts bestimmt wird und die Symbole a1', a2' und b1' repräsentieren Modellparameter. Ferner repräsentiert das Symbol m eine diskretisierte Zeit und zeigt an, dass jeder diskrete Datenwert mit einem Symbol (m) oder dergleichen ein Datenwert ist, welcher bei einer vorbestimmten Wiederholungsperiode abgetastet ist, welche kürzer ist als die Abtastperiode zum Abtasten der diskreten Daten mit dem zuvor beschriebenen Symbol (n). Dies trifft auch auf die diskrete Daten zu, auf welche sich im Folgenden bezogen wird. In der Erläuterung der vorliegenden Beschreibung werden das Symbol (m) und ähnliche andere Symbole, welche anzeigen, dass die damit versehenen Daten diskrete Daten sind, weggelassen, falls es angebracht ist. Es sollte beachtet werden, dass der Grund, weshalb die Abtastperiode zum Abtasten aller diskreten Daten in der Gleichung (26) auf eine Periode gesetzt ist, welche kürzer ist als die Abtastperiode zum Abtasten aller diskreten Daten in der oben beschriebenen Gleichung (2) der folgende ist: Ist die Konvergenzrate, mit welcher der zweite SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 eine Annäherung der Nebeneinlassnockenphase θmsi an die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd bewirkt, geringer als die Konvergenzrate, mit welcher der erste SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 eine Annäherung der Zylinderansaugluftmenge Gcyl an die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd bewirkt, so wird die Steuerbarkeit/Regelbarkeit des Systems herabgesetzt, und deshalb wird die Abtastperiode zum Abtasten aller diskreten Daten in der Gleichung (26) im Hinblick auf eine Vermeidung der Herabsetzung und einer Gewährleistung ausgezeichneter Steuerbarkeit/Regelbarkeit des Systems verkürzt.
  • Wenn die Matrizen A' und B' durch in 31 gezeigte Gleichungen (27) und (28) unter Verwendung der Modellparameter a1', a2' und b1' definiert und wird die Gleichung (26) ähnlich wie im Fall der oben beschriebenen Zustandsvorhersageeinrichtung 222 verändert, so wird eine in 31 gezeigte Gleichung (29) abgeleitet. In der Gleichung (29) repräsentiert das Symbol γ' einen Kompensationsparameter ähnlich dem Kompensationsparameter γ1 zum Kompensieren einer stationären Abweichung sowie eines Modellierungsfehlers.
  • Ferner identifiziert der integrierte Identifizierer 227 ebenfalls mit einem sequenziellen Identifikationsalgorithmus ähnlich dem des integrierten Identifizierers 223 einen Vektor θs' von Matrixkomponenten α1', α2' sowie βj' von Modellparametern sowie den Kompensationsparameter γ1' in der oben genannten Gleichung (29) derart, dass ein Identifikationsfehler ide', welcher die Differenz angibt zwischen der vorhergesagten Nebeneinlassnockenphase Pre θmsi und der Nebeneinlassnockenphase θmsi, minimiert wird (d.h. derart, dass die vorhergesagte Nebeneinlassnockenphase Pre_θmsi gleich wird der Nebeneinlassnockenphase θmsi).
  • Genauer wird ein Vektor θs' (m) durch in 32 gezeigte Gleichungen (30) bis (35) berechnet. Diese Gleichungen (30) bis (35) sind ähnlich den oben beschriebenen Gleichungen (8) bis (13) konfiguriert und auf eine Beschreibung derselben wird somit verzichtet.
  • Als nächstes wird der Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelabschnitt (hier im Folgenden bezeichnet als „der SLD-Steuer-/Regelabschnitt") 228 beschrieben. Der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 228 berechnet die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi auf Grundlage eines Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus derart, dass sich die Nebeneinlassnockenphase θmsi der Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd annähert.
  • Genauer wird die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi mit einem durch Gleichungen (36) bis (41) in 33 ausgedrückten Algorithmus berechnet. Dies bedeutet, dass dann, wenn ein Folgefehler Es' definiert ist als die Differenz zwischen der Nebeneinlassnockenphase θmsi und der Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd, wie durch Gleichung (36) in 33 ausgedrückt, eine Schaltfunktion σs' sowie ein Schaltfunktions-Einstellparameter Ss' durch die Gleichungen (37) bzw. (38) definiert werden.
  • Ferner ist die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi, wie durch die Gleichung (39) in 33 ausgedrückt, als die Gesamtsumme einer äquivalenten Steuer-/Regeleingabe Ueq' und einer Annäherungsgesetzeingabe Urch' definiert. Die äquivalente Steuer-/Regeleingabe Ueq' und die Annäherungsgesetz-Eingabe Urch' sind durch die Gleichungen (40) bzw. (41) definiert. Wie durch die Gleichung (39) ausgedrückt ist, wird der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 228 lediglich dafür benötigt, die Nebeneinlassnockenphase θmsi derart zu steuern/zu regeln, dass sie sich der Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd annähert, und somit wird bei den Eingabekomponenten der Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi auf die oben angesprochene Ventil-Steuer-/Regeleingabe Uvt verzichtet.
  • Wie oben beschrieben, berechnet auch in dem zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 die Zustandsvorhersageeinrichtung 226 die vorhergesagte Nebeneinlassnockenphase Pre_θmsi mit dem Zustandsvorhersagealgorithmus, welchem der Kompensationsparameter γ1' hinzugefügt wurde, und der integrierte Identifizierer 227 identifiziert sequenziell den Kompensationsparameter γ1', so dass es möglich ist, die vorhergesagte Nebeneinlassnockenphase Pre_θmsi genau zu berechnen, während die stationäre Abweichung sowie der Modellierungsfehler kompensiert werden.
  • Ferner ist der SLD-Steuer-/Regelabschnitt 227 mit der Annäherungsgesetz-Eingabe Urch' und der äquivalenten Steuer-/Regeleingabe Ueq' in der Lage, eine Annäherung der Nebeneinlassnockenphase θmsi an die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd zu bewirken, und ist gleichzeitig in der Lage, durch eine Konfiguration des Schaltfunktions-Einstellparameters Ss' das Konvergenzverhalten sowie die Konvergenzrate der Nebeneinlassnockenphase θmsi je nach Wunsch anzugeben. Im Ergebnis kann die Konvergenzrate, mit welcher sich die Nebeneinlassnockenphase θmsi der Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd annähert, in Abhängigkeit von den Charakteristiken eines gesteuerten/geregelten Objekts (dem System einschließlich dem variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 (auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, um so die Steuerbarkeit/Regelbarkeit des Systems zu verbessern.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Antwort der Steuerung/Regelung durch den zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 dann, wenn die Werte der oben genannten zwei Schaltfunktions-Einstellparameter Ss und Ss' so gesetzt sind, dass sie einer Beziehung 1 < Ss < Ss' < 0 folgen, im Vergleich mit der der Steuerung/Regelung durch den ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 verstärkt werden kann, wodurch es ermöglicht wird, die Steuerbarkeit/Regelbarkeit des Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitts 220, d.h. die Annäherung der Zylinderansaugluftmenge Gcyl an die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd zu verbessern.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 34 ein Motor-Steuer-/Regelprozess einschließlich eines Prozesses zum Steuern/Regeln einer Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6 beschrieben, welche durch die ECU 2 ausgeführt werden. Diese Figur zeigt ein Flussdiagramm einer Hauptroutine zum Ausführen des Motor-Steuer-/Regelprozesses. In diesem Programm wird zunächst in einem Schritt 1 (in abgekürzter Form in 34 als S1 gezeigt, wobei auch die folgenden Schritte in abgekürzter Form gezeigt werden) ein Kraftstoff-Steuer-/Regelprozess ausgeführt. Dieser Prozess wird ausgeführt, um das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng, das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre, die Zylinderansaugluftmenge Gcyl, die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd sowie die Kraftstoffeinspritzbeträge TOUT_main und Tout_sub in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Motors 3 zu berechnen. Details des Prozesses werden im Folgenden beschrieben.
  • In einem Schritt 2 wird dann ein Ladedruck-Steuer-/Regelprozess ausgeführt. Dieser Prozess ist zum Berechnen einen Steuer-/Regeleingabe DUT_wg für das Ladedruck-Regelventil 10d in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Motors 3 und Details desselben werden im Folgenden beschrieben.
  • Als nächstes wird in Schritt 3 ein Einlassventil-Steuer-/Regelprozess ausgeführt. Diese Prozess ist zum Berechnen der zuvor erwähnten Steuer-/Regeleingaben DUTY_mi, DUTY_msi und DUTY_ssi#2 bis DUTY_ssi#4 in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors 3 und Details desselben werden im Folgenden beschrieben.
  • Als nächstes wird in Schritt 4 ein Auslassventil-Steuer-/Regelprozess ausgeführt. Obwohl auf eine detaillierte Beschreibung hier verzichtet wird, ist dieser Prozess zum Berechnen von Steuer-/Regeleingaben DUTY_me, DUTY_mse sowie DUTY_sse#2 bis DUTY_sse#4 für den oben erwähnten variablen Hauptauslassnockenphasen-Mechanismus 110, den variablen Nebenauslassnockenphasen-Mechanismus 120 sowie die variablen Verbindungs-Auslassnockenphasen-Mechanismen 130 in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors 3.
  • Als nächstes wird in einem Schritt 5 ein Drosselventil-Steuer-/Regelprozess ausgeführt. Dieser Prozess ist zum Berechnen der zuvor erwähnten Steuer-/Regeleingabe DUTY_th in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors 3 und Details desselben werden im Folgenden beschrieben.
  • Es wird dann in einem Schritt 6 ein Zündzeitsteuerungs-Steuer-/Regelprozess ausgeführt, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird. Obwohl auf eine detaillierte Beschreibung des Zündzeitsteuerungs-Steuer-/Regelprozesses verzichtet wird, so ist dieser Prozess zum Berechnen einer Zündzeitsteuerung, in welcher ein Gemisch durch die Zündkerze 5 in Abhängigkeit von den Betriebszuständen des Motors 3 gezündet wird.
  • Als nächstes wird der in Schritt 1 durchgeführte Kraftstoff-Steuer-/ Regelprozess unter Bezugnahme auf 35 beschrieben. Wie in 35 gezeigt ist, wird in dem vorliegenden Programm zuerst in einem Schritt 10 bestimmt, ob ein Einlass-/Auslass-Ventilfehlerflag F_VLVNG oder ein Drosselventilfehlerflag F_THNG gleich 1 ist oder nicht. Das Einlass-/Auslass-Ventilfehlerflag F_VLVNG wird dann auf 1 gesetzt, wenn die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 oder die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 fehlerhaft ist, während es dann, wenn sich beide Einheiten 40 und 90 im Normalzustand befinden, es auf 0 gesetzt ist. Ferner wird das Drosselventil-Fehlertlag F_THNG auf 1 gesetzt, wenn der Drosselventilmechanismus 16 fehlerhaft ist, während dann, wenn der Drosselventilmechanismus 16 sich im Normalzustand befindet, dieses auf 0 gesetzt wird.
  • Ist die Antwort auf die Frage in Schritt 10 negativ (NEIN), d.h. befinden sich die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40, die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 sowie der Drosselventilmechanismus 16 alle im Normalzustand, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 11, in welchem das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng (ein eine Last anzeigender Parameter) nach Maßgabe der Motordrehzahl NE sowie der Beschleunigungspedalöffnung AP durch Durchsuchen eines in 36 gezeigten Kennfeldes berechnet wird.
  • Die vorbestimmten Werte AP1 bis AP3 der Beschleunigungspedalöffnung AP in 36 sind derart gesetzt, dass sie eine Beziehung AP1 > AP2 > AP3 erfüllen und der vorbestimmte Wert AP1 ist auf den Maximalwert der Beschleunigungspedalöffnung AP, d.h. auf den maximalen niedergetretenen Betrag des Beschleunigungspedals, gesetzt. Wie in 36 gezeigt ist, wird in dem Kennfeld das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb eines Bereichs NE </= NER2 (vorbestimmter Wert) auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Motordrehzahl NE höher und die Beschleunigungspedalöffnung AP größer ist. Dies geschieht deshalb, weil das angeforderte Motordrehmoment größer ist, wenn die Last des Motors 3 höher ist. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn AP = AP1, das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb eines Bereichs NER1 (vorbestimmter Wert) < NE </= NER2 auf den maximalen Wert gesetzt wird. Ferner wird das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb eines Bereichs NER2 < NE auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Beschleunigungspedalöffnung AP größer ist, und wird auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die Motordrehzahl NE höher ist. Dies geht zurück auf die Ausgabecharakteristik des Motordrehmoments bezüglich der Motordrehzahl NE.
  • In einem dem Schritt 11 folgenden Schritt 12 wird bestimmt, ob das in dem Schritt 11 berechnete angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert für einen Schichtverbrennungsbetrieb TRQ_disc ist oder nicht. Es sollte beachtet werden, dass der Ausdruck „Schichtverbrennungsbetrieb" einen Betrieb bedeuten soll, in welchem eine Kraftstoffeinspritzung in jeden Zylinder von dem Hauptkraftstoffeinspritzventil 4 während des Kompressionshubs des Kolbens durchgeführt wird, um somit eine Schichtverbrennung des Gemischs zu bewirken.
  • Ist die Antwort auf die Frage von Schritt 12 zustimmend (JA), d.h. sollte der Schichtverbrennungsbetrieb ausgeführt werden, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 13, in welchem ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_disc für den Schichtverbrennungsbetrieb durch Durchsuchen einer Tabelle (nicht gezeigt) nach Maßgabe des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng berechnet wird. In dieser Tabelle ist das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_disc für den Schichtverbrennungsbetrieb auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten sehr mageren Bereichs (z.B. Luft/Kraftstoff = 30 bis 40) gesetzt.
  • Als nächstes schreitet das Programm zu einem Schritt 14, in welchem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD auf das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_disc für den Schichtverbrennungsbetrieb gesetzt wird. Danach schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 15, in welchem das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre als das erste Kraftstoffeinspritzverhältnis auf einen vorbestimmten Maximalwert Rtmax (100%) gesetzt wird. Dies verursacht, dass die Kraftstoffeinspritzung von dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 gestoppt wird, wie im Folgenden beschrieben wird. Das Programm schreitet dann weiter zu einem Schritt 16, in welchem die Zylinderansaugluftmenge Gcyl und die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd berechnet werden.
  • Im einzelnen werden die Zylinderansaugluftmenge Gcyl und die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd durch ein in 37 gezeigtes Programm berechnet. Das bedeutet, dass zunächst in einem Schritt 30 in 37 die Zylinderansaugluftmenge Gcyl durch die oben erwähnte Gleichung (1) berechnet wird.
  • Es wird dann in einem Schritt 31 ein Basiswert Gcyl_cmd_base der Soll-Ansaugluftmenge nach Maßgabe der Motordrehzahl NE und des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng durch Durchsuchen eines in 38 gezeigten Kennfeldes berechnet. Es sollte beachtet werden, dass vorbestimmte Werte TRQ_eng 1 bis TRQ_eng 3 des angeforderten Antriebsdrehmoments in diesem Kennfeld so gesetzt sind, dass sie der Beziehung TRQ_eng 1 > TRQ_eng 2 > TRQ_eng 3 genügen. Wie in 38 gezeigt ist, wird der Basiswert Gcyl_cmd_base der Soll-Ansaugluftmenge auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Motordrehzahl NE höher ist oder das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies liegt daran, dass dann, wenn die Last des Motors 3 höher ist, eine größere Motorleistung angefordert wird, was eine größere Ansaugluftmenge nötig macht.
  • In einem Schritt 32 wird dann ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Kgcyl_af nach Maßgabe des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD durch Durchsuchen einer in 39 gezeigten Tabelle berechnet. In dieser Tabelle wird der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizient Kgcyl_af auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD ein fetterer Wert ist. Dies liegt daran, dass die benötigte Ansaugluftmenge kleiner wird, wenn das Luft-Kraftstoff Verhältnis des Gemischs fetter eingestellt wird. Es sollte beachtet werden, dass ein Wert KCMDST in 39 einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
  • Als nächstes schreitet das Programm zu einem Schritt 33, in welchem das Produkt (Kgcyl_af·Gcyl_cmd_base) des Basiswerts der Soll-Ansaugluftmenge und des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten auf die Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd gesetzt wird, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 35 schreitet das Programm nach einer Ausführung des oben beschriebenen Schritts 16 zu einem Schritt 17, in welchem ein Kraftstoffeinspritz-Steuer-/Regelprozess ausgeführt wird. Dieser Prozess ist zum Berechnen von Steuer-/Regeleingaben an die Haupt- und Nebenkraftstoffeinspritzventile 4 und 15 und zwar in der folgenden Weise:
    Zuerst werden die Hauptkraftstoffeinspritzmengen TOUT_main, welche die Kraftstoffeinspritzmenge des Hauptkraftstoffeinspritzventils 4 ist, sowie die Nebenkraftstoffeinspritzmenge Tout_sub, welche die Kraftstoffeinspritzmenge des Nebenkraftstoffeinspritzventils 15 ist, berechnet. Genauer wird für jeden Zylinder auf Grundlage der Betriebszustände des Motors 3 und des oben beschriebenen Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses KCMD eine endgültige Zylinder-für-Zylinder-Gesamtkraftstoffeinspritzmenge TOUT berechnet und es werden dann die Haupt- und Nebenkraftstoffeinspritzmengen TOUT_main sowie Tout_sub durch die folgenden Gleichungen (42) und (43) jeweils berechnet: TOUT_main = [TOUT·Rt_Pre]/100 (42) TOUT_sub = [TOUT·(100 – Rt_Pre])]/100 (43)
  • Unter Bezugnahme auf die Gleichung (43) dann, wenn Rt_Pre=Rtmax (100 (%)), ist dasθ zweite Kraftstoffeinspritzverhältnis [(100 – Rt_Pre/100) der Menge des durch das Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 einzuspritzenden Kraftstoffs gleich einem Wert 0, mit anderen Worten gilt TOUT_sub = 0, woraus verständlich ist, dass die Kraftstoffeinspritzung von dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 angehalten wird.
  • Es werden dann die Steuer-/Regeleingaben für das Haupt- und das Nebenkraftstoffeinspritzventil 4 und 15 nach Maßgabe der Haupt- und Nebenkraftstoffeinspritzmenge TOUT_main sowie Tout_sub durch Durchsuchen jeweiliger Tabellen (nicht gezeigt) berechnet. Nach Ausführung des oben beschriebenen Schritts 17 wird das vorliegende Programm beendet.
  • Ist andererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 12 negativ (NEIN), so wird beurteilt, dass der Motor 3 nicht in einem Schichtverbrennungsbetrieb, sondern in einem Vorgemisch-Magerverbrennungsbetrieb als einem der homogenen Verbrennungsbetriebsmodi betrieben werden sollte und das Programm schreitet weiter zu einem Schritt 18, in welchem ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_lean für den Vorgemisch-Magerbetrieb gemäß dem angeforderten Antriebsdrehmoment TRQ_eng durch Durchsuchen einer nicht gezeigten Tabelle berechnet wird. Es sollte beachtet werden, dass in dieser Tabelle das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_lean für den Vorgemisch-Magerbetrieb auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Mager-Bereichs (z.B. Luft/Kraftstoff = 18 bis 21) gesetzt wird.
  • Als nächstes schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 19, in welchem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD auf ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD_lean für den Vorgemisch-Magerbetrieb gesetzt wird. Als nächstes wird dann in einem Schritt 20 das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre nach Maßgabe des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng durch Durchsuchen einer in 40 gezeigten Tabelle berechnet. In den folgenden Tabellen und Kennfeldern, einschließlich dem Kennfeld in 40, sind vorbestimmte Werte TRQ_idle, TRQ_disc, TRQ_ott sowie TRQ1 bis TRQ4 der angeforderten Antriebsdrehmomente TRQ_eng so gesetzt, dass sie einer Beziehung TRQ_idle < TRQ_disc < TRQ1 < TRQott < TRQ2 < TRQ3 < TRQ4 genügen. Ferner repräsentiert TRQ_idle einen vorbestimmten Wert (einen einen ersten vorbestimmten Lastbereich definierenden Wert) für einen Leerlaufbetrieb des Motors 3. Ferner entspricht der vorbestimmte Wert TRQ2 einer vorbestimmten Last, welche in den beigefügten Ansprüchen erwähnt wird.
  • Wie in 40 gezeigt ist, wird in der Tabelle innerhalb eines Bereichs TRQ1 < TRQ_eng < TRQ4 das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies geschieht aus dem folgenden Grund: Wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist, so wird der Ladedruck Pc so gesteuert/geregelt, dass er höher ist, was einen Anstieg in der Temperatur der Ansaugluft verursacht, so dass es wahrscheinlich wird, dass ein Klopfen in dem Motor 3 auftritt. Zum Vermeiden des Auftretens eines solchen Klopfens ist es somit notwendig, den Effekt der Abkühlung in der Ansaugluft durch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 durch Steigern der Kraftstoffeinspritzmenge Tout_sub des Nebenkraftstoffeinspritzventils 15 zu steigern. Somit wird das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre auf die oben genannte Weise gesetzt.
  • Ferner ist in der Tabelle das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre in einem Bereich, in welchem das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng nicht kleiner ist als der vorbestimmte Wert TRQ4 auf einen vorbestimmten Minimalwert Rtmin (10%) gesetzt, und ist in einem Bereich, in welchem das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng nicht größer ist als der vorbestimmte Wert TRQ1 auf den vorbestimmten Maximalwert Rtmax gesetzt.
  • Nach der Ausführung des Schritts 20 werden die Schritte 16 und 17 ausgeführt, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Ist andererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 10 zustimmend (JA), d.h. ist die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40, die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 oder der Drosselventilmechanismus 60 fehlerhaft, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 21, in welchem das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng auf einen vorbestimmten Wert TRQ_fs für eine Fehlerzeit gesetzt wird. Danach schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 22, in welchem das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre auf den zuvor erwähnten Maximalwert Rtmax gesetzt wird. Es werden dann die Schritte 16 und 17 ausgeführt, wie oben beschrieben, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Als nächstes wird ein Ladedruck-Steuer-/Regelprozess unter Bezugnahme auf die 41 beschrieben. Wie in 41 gezeigt ist, wird in dem Programm für diesen Prozess als erstes in einem Schritt 40 bestimmt, ob das Einlass-/Auslassventil-Fehlertlag F_VLVNG oder das Drosselventil-Fehlerflag F_THNG gleich 1 ist oder nicht.
  • Ist die Antwort auf die oben genannte Frage negativ (NEIN), d.h. sind sowohl die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40, als auch die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 sowie der Drosselventilmechanismus 16 allesamt im Normalzustand, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 41, in welchem bestimmt wird, ob ein Motorstartflag F_ENGSTART gleich 1 ist oder nicht. Das Motorstartflag F_ENGSTART wird gesetzt, indem in einem nicht gezeigten Bestimmungsprozess aus der Motordrehzahl NE und der Ausgabe des IG SW 36 bestimmt wird, ob sich der Motor in einem Startbetrieb befindet oder nicht, d.h. ein Ankurbeln des Motors 3 wird ausgeführt. Genauer wird das Motorstartflag F_ENGSTART auf 1 gesetzt, wenn der Motor im Startbetrieb ist, und wird anderenfalls auf 0 gesetzt.
  • Ist die Antwort auf die Frage von Schritt 41 zustimmend (JA), d.h. befindet sich der Motor in dem Startbetrieb, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 43, in welchem die Steuer-/Regeleingabe DUTY_wg auf das Ladedruck-Regelventil 10d auf einen vorbestimmten vollständig geöffneten Wert Dut_wgmax gesetzt wird, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird. Im Ergebnis wird das Ladedruck-Regelventil 10d in einen vollständig geöffneten Zustand gesteuert, wodurch der Vorverdichtungsbetrieb durch die Turboladereinrichtung 10 im Wesentlichen angehalten wird.
  • Ist andererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 41 negativ (NEIN), d.h. befindet sich der Motor nicht in einem Startbetrieb, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 42, in welchem bestimmt wird, ob ein Katalysatoraufwärmflag F_CATHOT gleich 1 ist oder nicht. Das Katalysatoraufwärmflag F_CATHOT wird auf 1 gesetzt, wenn nach dem Start des Motors die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung ausgeführt wird, und andernfalls auf 0. Die Katalysatoraufwärmsteuerung ist zur schnellen Aktivierung des Katalysators nach dem Start des Motors und wird unmittelbar nach Abschluss des Startens (Ankurbelns) des Motors begonnen. Wenn die Ausführungszeitdauer Tcat zur Messung einer Dauer der Katalysatoraufwärmsteuerung einen vorbestimmten Wert erreicht, so wird die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung beendet und gleichzeitig wird das Katalysatoraufwärmflag F_CATHOT auf 0 gesetzt.
  • Ist die Antwort auf die Frage des Schritts 42 zustimmend (JA), d.h. liegt ein Zeitpunkt während der Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung vor, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 44 und ähnlich dem Schritt 43 wird die Steuer-/Regeleingabe DUT_wg für das Ladedruck-Regelventil 10d auf den zuvor erwähnten vollständig geöffneten Wert Dut_wgmax gesetzt, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Wenn andererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 42 negativ (NEIN) ist, d.h. wenn sich der Motor weder in dem Startbetrieb befindet, noch die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung ausgeführt wird, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 45, in welchem ein Basiswert DUT_wg_bs der Steuer-/Regeleingabe DUT_wg nach Maßgabe des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng durch Durchsuchen einer in 42 gezeigten Tabelle berechnet wird.
  • Wie in 42 gezeigt ist, ist in dieser Tabelle innerhalb eines Bereichs TRQ1 < TRQ_eng < TRQ2 der Basiswert DUT_wg_bs auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies liegt daran, dass es zum Erhöhen der Ladeeffizienz durch den Vorverdichtungsbetrieb nötig ist, den Ladedruck Pc zu vergrößern, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Ferner wird innerhalb eines Bereichs TRQ2 </= TRQ_eng </= TRQ3 der Basiswert DUT_wg_bs auf einen vorbestimmten vollständig geschlossenen Wert Dut_wgmin gesetzt. Dies geschieht, um einen maximalen Vorverdichtungseffekt in Abhängigkeit von einer Motorlast in einem Hochlastbereich zu erzielen. Ferner wird der Basiswert DUT_wg_bs innerhalb eines Bereichs TRQ3 < TRQ_eng auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies geschieht zur Vermeidung des Auftretens eines Klopfens in dem Motor 3.
  • Als nächstes wird in einem Schritt 46 ein Soll-Ladedruck Pc_cmd nach Maßgabe des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng durch Durchsuchen einer in 43 gezeigten Tabelle berechnet. Wie in 43 gezeigt ist, ist in dieser Tabelle innerhalb eines Bereichs TRQ_idle </= TRQ_eng </= TRQ2 der Soll-Ladedruck Pc_cmd auf einen größeren Wert gesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies geschieht dafür, um, wie oben beschrieben, die Ladeeffizienz durch den Vorverdichtungsbetrieb zu steigern. Ferner wird innerhalb eines Bereichs TRQ2 < TRQ_eng < TRQ3 der Soll-Ladedruck Pc_cmd auf einen vorbestimmten Wert gesetzt. Dies geschieht zum Erzielen des maximalen Vorverdichtungseffekts, wie zuvor beschrieben wurde. Ferner wird innerhalb eines Bereichs TRQ3 < TRQ_eng < TRQ4 der Soll-Ladedruck Pc_cmd auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies geschieht zur Vermeidung des Auftretens eines Klopfens in dem Motor 3. Das Symbol Patm in 43 repräsentiert Umgebungsluftdruck. Dasselbe trifft auf die 44 usw. zu, auf welche sich im Folgenden bezogen wird.
  • Als nächstes schreitet das Programm zu einem Schritt 47, in welchem die Steuer-/Regeleingabe DUT_wg mit einem I-P-Steuer-/Regelalgorithmus berechnet wird, welcher durch die folgende Gleichung (44) ausgedrückt wird, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird. Somit wird der Ladedruck Pc so geregelt, dass er sich dem Soll-Ladedruck Pc_cmd annähert.
  • DUT_wg = DUT_wg_bs + Kpwg·Pc + Kiwg·Σ(Pc-Pc_cmd) (44) wobei Kpwg eine P-Term-Verstärkung und Kiwg eine I-Term-Verstärkung repräsentieren.
  • Ist andererseits die Antwort auf die Frage von Schritt 40 zustimmend (JA), d.h. ist die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40, die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 oder der Drosselventilmechanismus 16 fehlerhaft, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 48, in welchem die Steuer-/Regeleingabe DUT_wg für das Ladedruck-Regelventil 10d ähnlich den oben beschriebenen Schritten 43 und 44 auf einen vollständig geöffneten Wert Dut_wgmax gesetzt wird, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Als nächstes wird der zuvor erwähnte Einlassventil-Steuer-/Regelprozess in dem Schritt 3 unter Bezugnahme auf die 44 und 45 beschrieben. Wie in 44 gezeigt ist, wird in dem Programm für diesen Prozess als erstes in einem Schritt 60 bestimmt, ob das Einlass-/Auslass-Ventilfehlerflag F_VLVNG gleich 1 ist oder nicht. Ist die Antwort auf diese Frage negativ (NEIN), d.h. sind die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 und die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 beide im Normalzustand, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 61, in welchem bestimmt wird, ob das Motorstartflag F_ENGSTART gleich 1 ist oder nicht.
  • Ist die Antwort auf diese Frage zustimmend (JA), d.h. befindet sich der Motor im Startbetrieb, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 62, in welchem eine Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd, welche ein Sollwert in einer Haupteinlassnockenphase θmi ist, auf einen vorbestimmten Leerlaufwert θmi idle für den Leerlaufbetrieb des Motors 3 gesetzt wird.
  • Das Programm schreitet dann weiter zu einem Schritt 63, in welchem die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd auf einen vorbestimmten Startwert θmsi_st zum Starten des Motors 3 gesetzt wird. Der vorbestimmte Startwert θmsi_st wird als vorbestimmter Wert für die verzögerte Schließung des Einlassventils 6 gesetzt. Danach schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 64, in welchem die Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd (#i = #2 bis #4) alle auf 0 gesetzt werden.
  • Als nächstes schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 65 in 45, in welchem die Steuer-/Regeleingabe DUTY_mi für den variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 nach Maßgabe der Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd durch Durchsuchen einer nicht gezeigten Tabelle berechnet wird. Danach wird in dem folgenden Schritt 66 die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi für den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 nach Maßgabe der Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd durch Durchsuchen einer nicht gezeigten Tabelle berechnet. Es sollte beachtet werden, dass in dem Schritt 66 die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi durch dieselbe Methode berechnet werden kann, wie sie in einem Schritt 74 eingesetzt wird, auf welchen sich im Folgenden bezogen wird.
  • Es werden dann in einem Schritt 67 die Steuer-/Regeleingaben DUTY_ssi#i für die variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 nach Maßgabe der Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd durch Durchsuchen einer nicht gezeigten Tabelle berechnet, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 44 schreitet das Programm dann, wenn die Antwort auf die Frage des Schritts 61 negativ (NEIN) ist, d.h. wenn sich der Motor nicht im Startbetrieb befindet, weiter zu einem Schritt 68, in welchem bestimmt wird, ob das oben erwähnte Katalysatoraufwärmflag F_CATHOT gleich 1 ist oder nicht. Ist die Antwort auf die Frage zustimmend (JA), d.h. wird die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung ausgeführt, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 69, in welchem die Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd auf den oben erwähnten vorbestimmten Leerlaufwert θmi_idle gesetzt wird.
  • Das Programm schreitet dann weiter zu einem Schritt 70, in welchem ein Katalysatoraufwärmwert θmsi_cw der Soll-Nebeneinlassnockenphase nach Maßgabe der Ausführungszeitdauer Tcat für die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung durch Durchsuchen einer in 46 gezeigten Tabelle berechnet wird. In dieser Figur repräsentiert das Symbol θmsiott (Wert entsprechend einer vorbestimmten Zeitsteuerung) einen Otto-Phasenwert (= Nockenwinkel von 90 Grad) der Nebeneinlassnockenphase θmsi, welche bewirkt, dass die Ventilzeitsteuerung des Einlassventils 6 mit der des durch den Otto-Einlassnocken angetriebenen Einlassventils zusammenfällt. Dasselbe trifft auf die folgende Beschreibung zu.
  • In einem Schritt 71 wird dann die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd auf den Katalysatoraufwärmwert θmsi_cw gesetzt, woraufhin in einem Schritt 72 die Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd (#i = #2 bis #4) ähnlich dem oben beschriebenen Schritt 64 alle auf 0 gesetzt werden.
  • Als nächstes schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 73 in 45, in welchem die Steuer-/Regeleingabe DUTY_mi für den variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 nach Maßgabe der Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd und der Haupteinlassnockenphase θmi berechnet wird. Diese Steuer-/Regeleingabe DUTY_mi wird mit demselben Algorithmus berechnet wie der zuvor erwähnte Steuer-/Regelalgorithmus des zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts 225.
  • In einem Schritt 74 wird dann mit dem Steuer-/Regelalgorithmus des zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts 225 die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi für den variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 berechnet. Genauer wird die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi mit dem durch die Gleichung (29) ausgedrückten Vorhersagealgorithmus, dem durch die Gleichungen (30) bis (35) ausgedrückten Identifizierungsalgorithmus sowie dem durch die Gleichungen (36) bis (41) ausgedrückten Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus berechnet.
  • Als nächstes werden in einem Schritt 75 die Steuer-/Regeleingaben DUTY_ssi#i (#i = #2 bis #4) für die variablen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Mechanismen 80 nach Maßgabe der in dem Schritt 72 berechneten Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd und der Verbindungs-Einlassnockenphase θssi#i berechnet, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird. Die Steuer-/Regeleingaben DUTY_ssi#i werden mit demselben Algorithmus berechnet, wie er für eine Berechnung der Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi verwendet wurde.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 44 schreitet das Programm dann, wenn die Antwort auf die Frage des Schritts 68 negativ (NEIN) ist, d.h. wenn sich der Motor nicht im Startbetrieb befindet und zur selben Zeit die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung nicht ausgeführt wird, zu einem Schritt 76, in welchem ein Normalbetriebswert θmi drv der Soll-Einlassnockenphase nach Maßgabe des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng und der Motordrehzahl NE durch Durchsuchen eines in 47 gezeigten Kennfeldes berechnet wird.
  • In 47 werden vorbestimmte Werte NE1 bis NE3 der Motordrehzahl NE so gesetzt, dass sie der Beziehung NE1 > NE2 > NE3 genügen. Dasselbe trifft auf die folgende Beschreibung zu. In diesem Kennfeld wird der Normalbetriebswert θmi_drv auf einen stärker vorgestellten Wert gesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist oder wenn die Motordrehzahl NE höher ist. Dies geschieht, um durch ein Vorstellen der Haupteinlassnockenphase θmi und damit ein Vorstellen der Öffnungs-/Schließzeitsteuerung des Einlassventils 6, wenn die Last des Motors höher ist, die Leistung des Motors 3 im ausreichenden Maß zu gewährleisten.
  • Danach wird in einem Schritt 77 die Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd auf den Normalbetriebswert θmi_drv gesetzt. Danach schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 78, in welchem der oben beschriebene Basiswert θmsi_base (Wert entsprechend der Soll-Ventilschließzeitsteuerung) der Nebeneinlassnockenphase θmsi nach Maßgabe des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng durch Durchsuchen einer in 48 gezeigten Tabelle berechnet wird.
  • Wie in 48 gezeigt ist, ist in dieser Tabelle der Basiswert θmsi_base innerhalb eines Bereichs TRQ_eng < TRQ_disc, d.h. innerhalb eines Schichtverbrennungsbetriebsbereichs des Motors 3, auf einen festen Wert auf der Seite verzögerter Schließung eingestellt. Dies dient dem Stabilisieren des Verbrennungszustands in einem solchen Niedriglastbereich, in welchem der Schichtverbrennungsbetrieb ausgeführt wird. Ferner wird der Basiswert θmsi_base so gesetzt, dass innerhalb eines Bereichs TRQ_disc </= TRQ_eng </= TRQott der Grad der verzögerten Schließung des Einlassventils 6 kleiner wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies dient dazu, eine Erhöhung der Menge an Kraftstoffrückstoß in den Einlassverteiler zu vermeiden, der entsprechend des Grades verzögerter Schließung des Einlassventils 6 verursacht wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Gilt ferner TRQ_eng = TRQott (Grenzwert des ersten und zweiten vorbestimmten Lastbereichs), so wird der Basiswert θmsi_base auf den Otto-Phasenwert θmsiott (Wert entsprechend der vorbestimmten Zeitsteuerung) eingestellt.
  • Ferner wird der Basiswert θmsi_base so gesetzt, dass innerhalb eines Bereichs von TRQott < TRQ_eng < TRQ2 der Grad der vorgestellten Schließung des Einlassventils größer wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies dient dazu, den Verbrennungswirkungsgrad durch Taktbetrieb mit hohem Expansionsverhältnis zu erhöhen.
  • Ferner wird der Basiswert θmsi_base so gesetzt, dass innerhalb eines Bereichs von TRQ2 </= TRQ_eng < TRQ4 der Grad vorgestellter Schließung des Einlassventils 6 kleiner wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies erfolgt aus folgenden Grund: In einem solchen Hochlastbereich wie im Bereich von TRQ2 </= TRQ_eng < TRQ4 ist der Vorverdichtungsbetrieb begrenzt, um so das Auftreten von Klopfen in dem Motor 3 zu verhindern, wie im Folgenden hierin beschrieben, so dass dann, wenn der Grad vorgestellter Schließung des Einlassventils 6 so gesteuert/geregelt wird, dass er in einem Zustand, in dem die Ladeeffizienz durch die Begrenzung des Vorverdichtungsbetriebs verringert wird, groß ist, das durch den Motor 3 erzeugte Drehmoment verringert wird. Um die Verringerung des durch den Motor 3 erzeugten Drehmoments auszugleichen, wird daher der Basiswert θmse base so gesetzt, dass der Grad vorgestellter Schließung des Einlassventils 6 kleiner wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist.
  • In einem Schritt 79, der auf den Schritt 78 folgt, wird die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi-cmd mit dem vorhergehend erwähnten Steuer-/Regelalgorithmus des ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitts 221 berechnet. Genauer wird die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd mit dem durch die Gleichung (7) ausgedrückten Vorhersagealgorithmus, dem durch die Gleichungen (8) bis (13) ausgedrückten Identifikationsalgorithmus und dem durch die Gleichungen (15) bis (21) ausgedrückten Verschiebungsmodus-Steuer-/Regelalgorithmus berechnet.
  • Anschließend werden in einem Schritt 80 die Soll-Verbindungs-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd (#i = #2 bis #4) mit dem Steuer-/Regelalgorithmus des oben beschriebenen Verbindungs-Einlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitts 230 berechnet. Anschließend werden die Schritte 73 bis 75 in 45 wie hier zuvor beschrieben ausgeführt, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 44 schreitet das Programm dann, wenn die Antwort auf die Frage des Schritts 60 zustimmend ist (JA), d.h. wenn die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 oder die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 fehlerhaft ist, weiter zu einem Schritt 81, in welchem die Soll-Haupteinlassnockenphase θmi_cmd auf den vorbestimmten Leerlaufwert θmi_idle eingestellt wird. Anschließend schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 82, in welchem die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd auf einen vorbestimmten Ausfallsicherungswert θmsi_fs gesetzt wird.
  • Anschließend schreitet das Programm zu einem Schritt 83, in welchem ähnlich der Schritte 64 und 72 die Soll-Einlassnockenphasen θssi#i_cmd (#i = #2 bis #4) alle auf 0 gesetzt werden. Danach werden wie oben beschrieben die Schritte 65 bis 67 in 45 ausgeführt, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Als nächstes wird der oben erwähnte Drosselventil-Steuer-/Regelprozess im Schritt 5 unter Bezugnahme auf 49 beschrieben. Wie in 49 gezeigt, wird in dem Programm dieses Prozesses zunächst in einem Schritt 120 bestimmt, ob das Einlass-/Auslassventil-Fehlerflag F_VLVNG gleich 1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf diese Frage negativ ist (NEIN), d.h. wenn sich die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 und die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 beide im Normalzustand befinden, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 121, in welchem bestimmt wird, ob das Motorstartflag F_ENGSTART gleich 1 ist oder nicht.
  • Wenn die Antwort auf diese Frage zustimmend ist (JA), d.h. wenn der Motor im Startbetrieb ist, dann schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 122, in welchem der Soll-Öffnungsgrad TH_cmd auf einen vorbestimmten Startwert THcmd_st gesetzt wird. Dieser vorbestimmte Startwert THcmd_st wird auf einen Wert gesetzt, der geringfügig größer ist als ein Leerlaufwert THcmd_idle, auf welchen im Folgenden Bezug genommen wird. Anschließend schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 123, in welchem die Steuer-/Regeleingabe DUTY_th für den Drosselventilmechanismus 16 berechnet wird, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird. Die Steuer-/Regeleingabe DUTY_th wird speziell entsprechend dem Soll-Öffnungsgrad TH_cmd durch Durchsuchen einer Tabelle (nicht gezeigt) berechnet.
  • Wenn andererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 121 negativ ist (NEIN), d.h. wenn der Motor nicht im Startbetrieb ist, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 124, in welchem bestimmt wird, ob das oben erwähnte Katalysator-Aufwärmflag F_CATHOT gleich 1 ist oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage zustimmend ist (JA), d.h. wenn die Katalysator-Aufwärmsteuerung/-regelung durchgeführt wird, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 125, in welchem ein Katalysatoraufwärmwert THcmd_ast des Soll-Öffnungsgrads entsprechend der oben erwähnten Ausführungszeitdauer Tcat für die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung berechnet wird, indem eine in 50 gezeigte Tabelle durchsucht wird.
  • In 50 stellt das Symbol THcmd_idle einen Leerlaufwert dar, der für den Leerlauf des Motors 3 verwendet wird. Wie in 50 in dieser Tabelle gezeigt, wird der Katalysatoraufwärmwert THcmd_ast auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Ausführungszeitdauer Tcat kürzer ist, bevor die Ausführungszeitdauer Tcat einen vorbestimmten Wert Tcat1 erreicht, während der Katalysatoraufwärmwert THcmd_ast, nachdem die Ausführungszeitdauer Tcat den vorbestimmten Wert Tcat1 erreicht hat, auf den Leerlaufwert THcmd_idle gesetzt wird.
  • Anschließend schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 126, in welchem der Soll-Öffnungsgrad TH_cmd auf den Katalysatoraufwärmwert THcmd_ast gesetzt wird. Anschließend wird der Schritt 123 wie oben beschrieben ausgeführt, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Wenn andererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 124 negativ ist (NEIN), d.h. wenn der Motor nicht im Startbetrieb ist und wenn zu der selben Zeit die Katalysatoraufwärmsteuerung/-regelung nicht ausgeführt wird, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 127, in welchem ein Normalbetriebswert THcmd_drv des Soll-Öffnungsgrads entsprechend dem angeforderten Antriebsdrehmoment TRQ_eng und der Motordrehzahl NE berechnet wird, indem ein in 51 gezeigtes Kennfeld durchsucht wird.
  • Wie in 51 gezeigt, wird in diesem Kennfeld der Normalbetriebswert THcmd_drv auf einen größeren Wert gesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist oder die Motordrehzahl NE höher ist. Dies erfolgt deshalb, weil dann, wenn die Last auf dem Motor 3 größer ist, eine größere Menge an Ansaugluft erforderlich ist, um eine größere Motorleistung zu gewährleisten.
  • Anschließend wird in einem Schritt 128 der Soll-Öffnungsgrad THcmd auf den Normalbetriebswert THcmd_drv gesetzt. Danach wird der Schritt 123 wie oben beschrieben ausgeführt, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Wenn andererseits die Antwort auf die Frage des Schritts 120 zustimmend ist (JA), d.h. wenn die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 oder die variable Auslassventilbetätigungsanordnung 90 fehlerhaft ist, so schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 129, in welchem ein Ausfallsicherungswert THcmd_fs des Soll-Öffnungsgrads entsprechend der Beschleunigungspedalöffnung AP und der Motordrehzahl NE berechnet wird, indem ein in 52 gezeigtes Kennfeld durchsucht wird. Wie in 52 gezeigt, wird in diesem Kennfeld der Ausfallsicherungswert THcmd_fs auf einen größeren Wert gesetzt, wenn die Beschleunigungspedalöffnung AP größer ist oder wenn die Motordrehzahl NE höher ist. Dies erfolgt aus dem selben Grund wie oben beschrieben für die Berechnung des Normalbetriebswerts THcmd_drv.
  • Anschließend schreitet das Programm weiter zu einem Schritt 130, in welchem der Soll-Öffnungsgrad TH_cmd auf den Fehlerzeitwert THcmd_fs gesetzt wird. Anschließend wird der Schritt 123 ausgeführt, wie oben beschrieben, woraufhin das vorliegende Programm beendet wird.
  • Es sollte bemerkt werden, dass durch die obigen Steuer-/Regelverfahren jede der Steuer-/Regeleingaben DUTY_mi, DUTY_msi, DUTY_ssi#i, DUTY_me, DUTY_mse, DUTY_sse#i und DUTY_th auf ein Impulssignal, ein Stromsignal oder ein Spannungssignal gesetzt werden, deren relative Einschaltdauer entsprechend dem Ergebnis der Berechnung eingestellt werden.
  • Es wird als Nächstes der Betrieb des für die Motorsteuerung/-regelung ausgeführten Steuer-/Regelsystems, welches oben beschrieben wurde, mit Bezug auf 53 für jeden der folgenden Bereiche (L1) bis (L6) des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng beschrieben. TRQ_idle </= TRQ_eng < TRQ_disc (L1)
  • In diesem Bereich wird entsprechend der Einstellung des oben beschriebenen Basiswerts θmsi_base die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf einen in etwa festen Wert auf der Seite verzögerter Schließung gesteuert/geregelt. Ferner wird der Ansaugrohr-Absolutdruck PBA auf einen in etwa festen Wert, der geringfügig niedriger ist als der Atmosphärendruck Patm, gesteuert/geregelt, da die Ansaugluftmenge auf ein Maß gesteuert/geregelt ist, das durch das Drosselventil 17 nicht verringert werden kann. Ferner wird die Zylinderansaugluftmenge Gcyl auf einen in etwa festen Wert gesteuert/geregelt. Das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre wird auf den Maximalwert Rtmax gesetzt; das Soll-Luft-Kraftstoff Verhältnis KCMD wird auf einen Wert innerhalb des oben erwähnten sehr mageren Bereichs gesetzt und der Schichtverbrennungsbetrieb wird durchgeführt. TRQ_disc </= TRQ_eng </= TRQ1 (L2)
  • In diesem Bereich wird entsprechend der Einstellung des oben beschriebenen Basiswerts θmsi_base die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf einen Wert gesteuert/geregelt, der in Bezug auf den entsprechenden gesetzten Wert, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb des oben beschriebenen Bereichs (L1) liegt, beachtlich verzögert ist, und gleichzeitig so, dass der Grad an verzögerter Schließung des Einlassventils 6 kleiner wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Ferner wird die Zylinderansaugluftmenge Gcyl auf einen kleineren Wert als den entsprechenden Wert innerhalb des Bereichs (L1) gesteuert/geregelt und gleichzeitig so, dass er größer wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Ferner wird das Soll-Luft-Kraftstoff Verhältnis KCMD so gesteuert/geregelt, dass ein Wert innerhalb des oben erwähnten mageren Bereichs gehalten wird, der fetter ist als die Werte, die eingestellt werden, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb des Bereichs (L1) liegt. Der Ansaugrohr-Absolutdruck PBA und das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre werden beide so gesteuert/geregelt, dass die entsprechenden eingestellten Werte, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb des Bereichs (L1) liegt, gehalten werden. TRQ1 < TRQ_eng </= TRQott (L3)
  • In diesem Bereich wird entsprechend der Einstellung des oben beschriebenen Basiswerts θmsi_base die Nebeneinlassnockenphase so gesteuert/geregelt, dass sie die selbe Tendenz aufweist wie dann, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb des Bereichs (L2) liegt. Insbesondere wenn TRQ_eng gleich TRQott ist, wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf den Otto-Phasenwert θmsiott gesteuert/geregelt, was bedeutet, dass der Motor 3 zu einem Otto-Taktbetrieb gesteuert/geregelt wird. Ferner werden sowohl das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD als auch die Zylinderansaugluftmenge Gcyl derart gesteuert/geregelt, dass sie dieselben Richtungen aufweisen wie dann, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb des Bereichs (L2) liegt. Ferner wird innerhalb dieses Bereichs (L3) der Vorverdichtungsbetrieb durch die Turboladervorrichtung 10 durchgeführt, wobei der Ansaugrohr-Absolutdruck PBA auf einen höheren Wert gesteuert/geregelt wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Ferner wird das Hauptkraftstoffeinspritzverhältnis Rt_Pre auf einen kleineren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Anders ausgedrückt wird die Kraftstoffeinspritzmenge Tout_sub des Nebenkraftstoffeinspritzventils 15 auf einen größeren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies dient dazu, die Kühlungswirkung durch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 zu erreichen. TRQott < TRQ_eng < TRQ2 (L4)
  • In diesem Bereich wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi derart gesteuert/geregelt, dass der Grad der vorgestellten Schließung des Einlassventils 6 größer wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies dient dazu, den Verbrennungswirkungsgrad durch den Taktbetrieb mit hohem Expansionsverhältnis zu steigern, wie vorhergehend beschrieben. Ferner werden die Zylinderansaugluftmenge Gcyl, das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD, die Hauptkraftstoffeinspritzrate Rt_Pre und der Einlassrohrabsolutdruck derart gesteuert/geregelt, dass sie dieselben Richtungen aufweisen wie dann, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng innerhalb des Bereichs (L3) liegt. Insbesondere wird der Einlassrohrabsolutdruck PBA ähnlich dem Vorstehenden auf einen größeren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Dies dient dazu, die Ladeffizienz während des Vorverdichtungsbetriebs zu erhöhen, um ein durch den Motor 3 erzeugtes Drehmoment zu erhöhen, um so die Verringerung des Drehmoments, die hervorgerufen wird, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf die Seite vorgestellter Schließung gesteuert/geregelt wird, auszugleichen. TRQ2 </= TRQ_eng < TRQ4 (L5)
  • In diesem Bereich wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi derart gesteuert/geregelt, dass der Grad der vorgestellten Schließung des Einlassventils 6 kleiner wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist, was zu einer Erhöhung des effektiven komprimierten Volumens der Ansaugluft führt. Dies dient dazu, die Verringerung des durch den Motor 3 erzeugten Drehmoments auszugleichen, indem die Nebeneinlassnockenphase θmsi gesteuert/geregelt wird, da wie vorhergehend beschrieben, das durch den Motor 3 erzeugte Drehmoment verringert wird, wenn der Grad vorgestellter Schließung des Einlassventils 6 so gesteuert/geregelt wird, dass er in einem Zustand, in dem die Ladeeffizienz durch die Beschränkung des Vorverdichtungsbetriebs verringert wird, groß ist.
  • Ferner wird der Einlassrohrabsolutdruck PBA so gesteuert/geregelt, dass ein fester Wert im Bereich von TRQ2 </= TRQ_eng </= TRQ3 gehalten wird, und wird auf einen kleineren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng im Bereich von TRQ3 < TRQ_eng < TRQ4 größer ist. Ferner wird die Hauptkraftstoffeinspritzrate Rt_Pre auf einen kleineren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist, entsprechend dem innerhalb des Bereichs (L3). Wie oben beschrieben, wird innerhalb des Bereichs (L5) der von der Turboladereinrichtung 10 durchgeführte Vorverdichtungsbetrieb begrenzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist, und gleichzeitig wird der durch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 bewirkte Kühlungseffekt so gesteuert/geregelt, dass er erhöht wird. Dies ermöglicht es, zu vermeiden, dass in dem Motor 3 Klopfen auftritt, ohne die Verzögerungs-Steuerung/Regelung zur Verzögerung der Zündzeitsteuerung durchzuführen. Es sollte angemerkt werden, dass bei dem herkömmlichen Motor, der mit einer Turboladervorrichtung ausgestattet ist, im Motor innerhalb dieses Bereichs (L5) des angeforderten Antriebdrehmoments TRQ_eng Klopfen auftritt, es sei denn, es wird die Verzögerungssteuerung/-regelung zur Verzögerung der Zündzeitsteuerung durchgeführt. TRQ4 </= TRQ_eng (L6)
  • Dieser Bereich entspricht einem Bereich mit sehr hoher Last, so dass es unmöglich ist, durch die Beschränkung des Vorverdichtungsbetriebs durch die Turboladereinrichtung 10 und die Kühlungswirkung durch die Kraftstoff-Verdampfungskühleinrichtung 12 das Auftreten von Klopfen im Motor 3 zu verhindern. Daher wird die Verzögerungsteuerung/-regelung zur Verzögerung der Zündzeitsteuerung durchgeführt. Spezieller wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis KCMD auf einen fetteren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Gleichzeitig wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf den Otto-Phasenwert θmsiott gesteuert/geregelt; die Zylinderansaugluftmenge Gcyl wird auf einen in etwa festen Wert gesteuert/geregelt; die Hauptkraftstoffeinspritzrate Rt_Pre wird auf den Minimalwert Rtmin gesteuert/geregelt und der Einlassrohrabsolutdruck PBA wird so gesteuert/geregelt, dass ein in etwa fester Wert gehalten wird.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß dem Steuer-/Regelsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform der Basiswert θmsi_base der Soll-Nebeneinlassnockenphase dann, wenn der Motor sich innerhalb eines Bereichs von TRQ_idle </= TRQ_eng < TRQott (erster vorbestimmter Lastbereich), d.h. in einem Niedriglastbereich, befindet, entsprechend dem angeforderten Antriebdrehmoment TRQ_eng auf einen Wert der Seite verzögerter Schließung gesteuert/geregelt, während sie auf einen Wert vorgestellter Schließung gesteuert/geregelt wird, wenn der Motor sich innerhalb eines Bereichs von TRQott < TRQ_eng < TRQ4 (zweiter vorbestimmter Lastbereich), d.h. in einem Hochlastbereich, befindet. Anschließend steuert/regelt die Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regeleinheit 220 die Nebeneinlassnockenphase θmsi derart, dass sie gleich dem Basiswert θmsi_base wird. Kurz gesagt wird die Ventilschließzeitsteuerung der Einlassventile 6 abhängig von dem angeforderten Antriebsdrehmoment TRQ auf die Stelle verzögerter Schließung oder die Stelle vorgestellter Schließung gesteuert/geregelt. Demzufolge kann die Ansaugluftmenge, die über das zugeordnete Einlassventil 6 in jeden Zylinder gesaugt wird, abhängig von der Last des Motors 3 gesteuert/geregelt werden, wodurch es möglich wird, die Ansaugluftmenge auf eine genauere und feiner abgestufte Weise als im Stand der Technik zu steuern/regeln und dadurch zu verhindern, dass die Ansaugluftmenge knapp oder überschüssig wird. Demzufolge ist es möglich, hervorragende Verbrennungsleistung und verringerte Abgasemissionen zu erhalten.
  • Ferner wird gemäß des Steuer-/Regelsystems 1 der vorliegenden Ausführungsform die Nebeneinlassnockenphase θmsi auf den Basiswert θmsi_base der Soll-Einlassnockenphase gesteuert/geregelt und gleichzeitig der Ladedruck Pc auf den Soll-Ladedruck Pc_cmd gesteuert/geregelt. Insbesondere wird innerhalb des Bereichs von TRQ2 < TRQ_eng < TRQ4, welche ein Hochlastbereich des Motors ist, in dem herkömmliche Steuerung/Regelung das Auftreten von Klopfen nicht verhindern konnte, ohne eine Verzögerung der Zündzeitsteuerung auszuführen, der Basiswert θmsi_base der Soll-Nebeneinlassnockenphase so gesetzt, dass der Grad der Vorstellung der Ventilschließzeitsteuerung verringert wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Das heißt, der Basiswert θmsi_base der Soll-Nebeneinlassnockenphase wird so gesetzt, dass das effektive Kompressionsvolumen größer ist, wenn die Last des Motors größer ist. Ferner wird innerhalb des Bereichs von TRQ2 < TRQ_eng </= TRQ3 der Soll-Ladedruck Pc_cmd auf einen festen Wert gesetzt, während dieser innerhalb des Bereichs von TRQ3 < TRQ_eng < TRQ4 auf einen kleineren Wert gesetzt wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment größer ist. Anders ausgedrückt wird innerhalb des Bereichs von TRQ2 < TRQ_eng </= TRQ4 der Ladedruck Pc derart gesteuert/geregelt, dass er nicht ansteigt, sondern gehalten/gedrückt wird (beibehalten wird oder verringert wird) und gleichzeitig wird innerhalb des Bereichs von TRQ3 < TRQ_eng < TRQ4 dieser Ladedruck auf einen niedrigeren Wert gesteuert/geregelt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Wie oben beschrieben, wird die Nebeneinlassnockenphase θmsi so gesteuert/geregelt, dass das effektive Kompressionsvolumen erhöht wird, wenn die Last des Motors 3 höher ist, wodurch selbst in einem Hochlastbereich des Motors der Ladedruck Pc zur Gewährleistung der angeforderten Motorleistung auf den gehaltenen/gedrückten (beibehaltenen oder verringerten) Zustand gesteuert/geregelt werden kann, ohne diesen zu erhöhen und eine Erhöhung der Temperatur der Ansaugluft kann somit vermieden werden. Dies ermöglicht es, den Grenzwert der Zündzeitsteuerung, über welchem das Auftreten von Klopfen beginnt, ohne Verzögerung der Zündzeitsteuerung auszudehnen und sowohl Verbrennungswirkungsgrad als auch Motorleistung zu verbessern. Demzufolge ist es möglich, Fahrverhalten und Marktfähigkeit zu verbessern.
  • Ferner wird innerhalb des Bereichs von TRQott < TRQ_eng < TRQ4 der Motor 3 durch die vorgestellte Ventilschließung der Einlassventile 6 in einem Taktbetrieb mit hohem Expansionsverhältnis betrieben wird und daher ist es anders als in einem Fall, in dem die Einlassventile 6 durch die Otto-Einlassnocken betätigt werden, möglich, einen Rückschlag von Kraftstoff in den Einlassverteiler zu verhindern und Erhöhungen der Menge an Kraftstoff, der in dem Einlassverteiler verbleibt, und der Menge an Kraftstoff, der an der Innenwand des Einlassverteilers und dergleichen haftet, zu vermeiden. Dies ermöglicht es, die Genauigkeit der Steuerung/Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und die Drehmomentsteuerung/-regelung in einem Hochlastbereich des Motors zu verbessern. Demzufolge ist es möglich, nicht nur Abgasemissionen zu verringern und das Fahrverhalten zu verbessern, sondern auch die Funktionslebensdauer der in dem Einlasssystem verwendeten Vorrichtungen wie beispielsweise der Einlassventile 6, zu verlängern.
  • Ferner wird der Motor 3 innerhalb des Bereichs von TRQ_idle </= TRQ_eng < TRQott, d.h. wenn der Motor in einem Niedriglastbereich ist, durch die verzögerte Schließung der Einlassventile in einem Taktbetrieb mit hohem Expansionsverhältnis betrieben, wodurch es überflüssig wird, die Ansaugluftmenge durch Verwendung des Drosselventils 17 zu verringern. Dies ermöglicht es, die Ansaugluftmenge abhängig von der Niedriglast des Motors auf einen entsprechenden Wert einzustellen, dabei Pumpverlust zu verhindern und dadurch die Kraftstoffökonomie zu verbessern. Außerdem ist es im Unterschied zu einem Fall, in dem der Taktbetrieb mit hohem Expansionsverhältnis durch die vorgestellte Ventilschließung der Einlassventile 6 verwirklicht wird, möglich, die Verflüssigung von Kraftstoff in den Zylindern und eine instabile Verbrennung in einem Niedriglastbereich zu verhindern, wenn die Ansauglufttemperatur oder Motortemperatur niedrig ist, wodurch eine hervorragende Verbrennungsleistung des Motors gewährleistet wird.
  • Da die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 auf eine hydraulisch betriebene Art ausgestaltet ist, im Vergleich zu beispielsweise einer Art von variabler Einlassventilbetätigungsanordnung, die das Ventilelement des Einlassventils 6 durch die elektromagnetische Kraft eines Magneten betätigt, ist es möglich, das Einlassventil 6 in einem Bereich höherer Last des Motors zuverlässig zu öffnen und zu schließen und Energieverbrauch und Betriebsgeräusche des Einlassventils zu verringern.
  • Ferner ist die variable Einlassventilbetätigungsanordnung 40 so ausgestaltet, dass sie in der Lage ist, nicht nur eine Ventilschließzeitsteuerung der Einlassventile, sondern auch deren Ventilhub je nach Bedarf zu verändern, wenn die Nebeneinlassnockenphase θmsi innerhalb eines Bereichs von 120 bis 180 Grad liegt. Daher ist es durch Steuerung/Regelung des Ventilhubs auf einen kleineren Wert möglich, die Geschwindigkeit mit der Ansaugluft in die Verbrennungskammer strömend zu erhöhen, um dadurch den Fluss des Gemischs innerhalb des Zylinders zu erhöhen und dadurch den Verbrennungswirkungsgrad zu verbessern.
  • Ferner ist es durch eine Kombination des Einlassventilbetätigungsmechanismus 50 einschließlich der Haupt- und Nebeneinlassnocken 43 und 44, der Haupt- und Nebeneinlassnockenwellen 41 und 42, des Verbindungsmechanismus 52 und des Einlassventilhebels 51 und des variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 möglich, eine Konstruktion zu verwirklichen, die es ermöglicht, dass die Nebeneinlassnockenphase θmsi, d.h. die Ventilschließzeitsteuerung und die Ventilhubmenge des Einlassventils 6, je nach Bedarf verändert werden können.
  • Ferner wird innerhalb des Bereichs von TRQ1 < TRQ_eng < TRQ4 in der Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 Kraftstoff von dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 15 zu den lipophilen Filmplatten 14 eingespritzt, um den Zylindern zugeleitet zu werden. In diesem Fall wird der Kraftstoff 14 zu dünnen Filmen auf den Oberflächen der lipophilen Filmplatten 14 geformt und anschließend durch die Wärme der Ansaugluft deren Temperatur durch Vorverdichtungsbetrieb des Turboladers 10 um ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff zu bilden, erhöht wurde, verdampft und gleichzeitig wird die Ansaugluft gekühlt, indem ihr die für die Verdampfung des Kraftstoffs aufgewendete Verdampfungswärme entzogen wird. Wenn sich das Gemisch gebildet hat, kann somit die Ansaugluftkühlwirkung erhalten werden, wodurch der Grenzwert der Zündzeitsteuerung, jenseits welchem Klopfen beginnt aufzutreten, ohne Verzögerung der Zündzeitsteuerung weiter ausgedehnt werden kann.
  • Ferner wird innerhalb des Bereichs von TRQ1 < TRQ_eng < TRQ4 die Hauptkraftstoffeinspritzrate Rt_Pre, welche ein Verhältnis der Hauptkraftstoffeinspritzmenge TOUT_main des aus den Haupteinspritzventilen 4 eingespritzten Kraftstoffs zu der Gesamtkraftstoffeinspritzmenge TOUT ist, auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist. Anders ausgedrückt wird dann, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng größer ist, d.h. wenn die Last des Motors höher ist, um den Grad des Temperaturanstiegs der Ansaugluft aufgrund der Vorverdichtung zu erhöhen, das Verhältnis [(100 – Rt_Pre)/100] der Nebenkraftstoffeinspritzmenge TOUT_sub an Kraftstoff der aus dem Nebenkraftstoffeinspritzventil 50 eingespritzt wird, auf einen größeren Wert gesetzt, wodurch abhängig vom Grad des Temperaturanstiegs der Ansaugluft der Ansaugluftkühleffekt durch die Kraftstoffverdampfungskühleinrichtung 12 auf geeignetere Weise erhalten werden kann.
  • Obwohl ferner in der oben beschriebenen Ausführungsform innerhalb eines Bereichs von TRQ_eng < TRQott (dritter vorbestimmter Lastbereich) die Einlassventile 6 zur Seite verzögerter Schließung hin gesteuert/geregelt werden, ist dies nicht begrenzend, sondern stattdessen können innerhalb dieses Bereichs die Einlassventile 6 zur Seite vorgestellter Schließung hin gesteuert/geregelt werden. In diesem Fall ist es nur erforderlich, dass das ECU 2 (Ventilhubbetrag-Bestimmungsmittel) die erwähnte Nebeneinlassnockenphase θmsi nach Maßgabe des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng in einen Bereich von 120 bis 180 Grad setzt, wodurch der Ventilhubbetrag auf einen kleineren Wert als den Maximalwert gesetzt wird. Genauer ist es nur erforderlich, dass der Ventilhubbetrag auf einen kleineren Wert gesteuert/geregelt wird, wenn das angeforderte Antriebsdrehmoment TRQ_eng kleiner ist. Wenn der Ventilhubbetrag derart gesteuert/geregelt wird, wird die Geschwindigkeit, mit der die Ansaugluft in die Verbrennungskammer strömt, erhöht, um den Fluss des Gemischs innerhalb des Zylinders zu erhöhen, was zu einer erhöhten Verbrennungsgeschwindigkeit beiträgt. Demzufolge ist es selbst dann, wenn die Ansauglufttemperatur oder Motortemperatur niedrig ist, in einem Niedriglastbereich des Motors möglich, Verflüssigung des Kraftstoffs aufgrund der vorgestellten Ventilschließung der Einlassventile 6 zu verhindern, wodurch eine stabile Verbrennung des Motors gewährleistet wird.
  • Obwohl es sich bei dieser Ausführungsform um ein Beispiel handelt, in welchem der Turbolader 10 als Vorverdichtungseinrichtung verwendet ist, ist die Vorverdichtungseinrichtung nicht darauf begrenzt, sondern es kann jegliche Art verwendet werden, solange sie einen Vorverdichtungsbetrieb der Ansaugluft ausführen kann. Es kann z.B. ein mechanischer Typ wie beispielsweise ein Verdichter, verwendet werden.
  • Obwohl die Ausführungsform ein Beispiel darstellt, in welchem die Hauptkraftstoffeinspritzventile 4 durch Direkteinspritzventile implementiert sind, ist dies nicht begrenzend, sondern diese können durch Öffnungseinspritz-Ventile, die in dem Einlassrohr 8 angeordnet sind, implementiert sein.
  • Wenn der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 ferner keine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweisen muss (z.B. wenn er in dem erwähnten Einlassventil-Steuer-/Regelprozess nur entweder verzögerte Schließungssteuerung-/Regelung oder vorgestellte Schließsteuerung/-regelung verrichten muss), können ähnlich wie beim variablen Haupteinlassnockenphasen-Mechanismus 60 die Öldruckpumpe 63 und der Magnetventilmechanismus 64 anstelle des Öldruckkolbenmechanismus 73 und des Elektromotors 74 verwendet werden. In diesem Fall kann das Steuer-/Regelsystem 1 wie in 54 gezeigt, konfiguriert sein.
  • Wie in 54 gezeigt, ist dieses Steuer-/Regelsystem 1 mit einem DUY_msi-Berechnungsabschnitt 300 und einem Drosselventilöffnungs-Steuer-/Regelabschnitt 301 anstelle des DUTY_th-Berechnungsabschnitts 200 und des Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitts 220 ausgestattet. In dem DUTY_msi-Berechnungsabschnitt 300 wird die Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd berechnet, indem entsprechend des angeforderten Antriebsdrehmoments TRQ_eng eine Tabelle durchsucht wird und anschließend wird die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi berechnet, indem entsprechend der berechneten Soll-Nebeneinlassnockenphase θmsi_cmd eine Tabelle durchsucht wird. Ferner wird in dem Drosselventilöffnungs-Steuer-/Regelabschnitt 301 der Soll-Öffnungsgrad TH_cmd mit demselben Steuer-/Regelalgorithmus wie dem oben beschriebenen für den ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 entsprechend der Zylinderansaugluftmenge Gcyl und der Soll-Ansaugluftmenge Gcyl_cmd berechnet und anschließend wird die Steuer-/Regeleingabe DUTY_th mit demselben Steuer-/Regelalgorithmus wie dem oben für den zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 beschriebenen entsprechend dem berechneten Soll-Öffnungsgrad TH_cmd berechnet. Wenn das Steuer-/Regelsystem 1 wie oben konfiguriert ist, ist es selbst dann, wenn der variable Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 eine niedrige Ansprechempfindlichkeit aufweist, möglich, die Nebeneinlassnockenphase θmsi genau zu steuern/regeln, während ein nachteiliger Einfluss der niedrigen Ansprechempfindlichkeit des variablen Nebeneinlassnockenphasen-Mechanismus 70 vermieden wird.
  • Ferner ist die Ausführungsform ein Beispiel, in welchem der Nebeneinlassnockenphasen-Steuer-/Regelabschnitt 220 sowohl mit dem ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 als auch dem zweiten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 225 ausgestattet ist, wobei dies nicht begrenzend ist, sondern er kann auch nur mit dem ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 ausgestattet sein. In diesem Fall ist es nur erforderlich, dass die Steuer-/Regeleingabe DUTY_msi entsprechend der Soll-Nebeneinlassnockenphase msi_cmd, die durch den ersten SPAS-Steuer-/Regelabschnitt 221 berechnet wird, durch Durchsuchen einer Tabelle berechnet wird.
  • Ferner ist das Steuer-/Regelsystem gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur gemäß obiger Ausführungsform auf den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs anwendbar, sondern auch auf solche Verbrennungsmotoren, wie sie an Booten installiert sind.
  • Ein Fachmann erkennt ferner, dass das Vorhergehende eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne von deren Sinn und Rahmen abzuweichen.
  • Ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor, das in der Lage ist, die Ansaugluftmenge genau und empfindlich zu steuern/regeln und dadurch einen hervorragenden Verbrennungszustand und verringerte Abgasemissionen zu erhalten. Das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem steuert/regelt über eine Anordnung zur variablen Einlassventilbetätigung variabel und wunschgemäß die Ventilschließzeitsteuerung eines Einlassventils im Hinblick auf dessen Ventilöffnungszeitsteuerung. Die ECU des Motors bestimmt einen Basiswert einer Soll-Nebeneinlassnockenphase gemäß des angeforderten Antriebsdrehmoments des Motors. Die ECU berechnet eine Steuer-/Regeleingabe für die Anordnung zur variablen Einlassventilbetätigung, so dass die Zylinderansaugluftmenge sich einer Soll-Ansaugluftmenge annähert, und gleichzeitig ist die Nebeneinlassnockenphase auf den Basiswert der Soll-Nebeneinlassnockenphase begrenzt.
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Claims (17)

  1. Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zur variablen Steuerung/Regelung einer Ventilschließzeitsteuerung eines Einlassventils bezüglich seiner Ventilöffnungszeitsteuerung mittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung, wobei das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem umfasst: ein Lasterfassungsmittel zum Erfassen einer Last des Motors; ein Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel zum Bestimmen der Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils nach Maßgabe der erfassten Last des Motors; und ein Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe der bestimmten Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils.
  2. Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 1, in welchem das Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils bezüglich einer vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis gleich einem Kompressionsverhältnis wird, verzögert ist, wenn die Last des Motors in einem ersten vorbestimmten Lastbereich liegt, und die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils bezüglich der vorbestimmten Zeitsteuerung vorgestellt ist, wenn die Last des Motors in einem zweiten vorbestimmten Lastbereich oberhalb des ersten vorbestimmten Lastbereichs liegt.
  3. Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 1, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung durch eine hydraulisch angetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung gebildet ist, welche durch Zuführung eines Öldrucks angetrieben ist, und wobei das Steuer-/Regelmittel den zu der hydraulisch angetriebenen Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung zugeführten Öldruck steuert/regelt.
  4. Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 1, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung derart eingerichtet ist, dass sie in der Lage ist, einen Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu ändern.
  5. Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 1, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung derart eingerichtet ist, dass sie in der Lage ist, einen Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu ändern, und in welchem das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem ferner ein Ventilhubbetrag-Bestimmungsmittel umfasst, zum Bestimmen des Ventilhubbetrags des Einlassventils, so dass der Ventilhubbetrag des Einlassventils dann, wenn die Last des Motors in einem dritten vorbestimmten Bereich unterhalb einer vorbestimmten Last liegt, kleiner ist als dann, wenn die Last des Motors nicht unterhalb der vorbestimmten Last liegt, und wobei das Ventilschließzeitsteuerungs-Bestimmungsmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils derart bestimmt, dass die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils bezüglich einer vorbestimmten Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis gleich einem Kompressionsverhältnis wird, vorgestellt ist, wenn die Last des Motors innerhalb des dritten vorbestimmten Lastbereichs liegt, und wobei das Steuer-/Regelmittel die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe der bestimmten Ventilschließzeitsteuerung und des bestimmten Ventilhubbetrags des Einlassventils steuert/regelt.
  6. Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 4, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung umfasst: einen Einlasskipphebel zum Betätigen des Einlassventils durch eine Drehbewegung desselben, um das Einlassventil zu öffnen und zu schließen; ein bewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eine erste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welche sich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus zum Variieren einer relativen Phase zwischen der ersten Einlassnockenwelle und der zweiten Einlassnockenwelle; einen ersten Einlassnocken, welcher an der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehung mit der Drehung der ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch zu bewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenk schwenkt; und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwelle zur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebel geschwenkt wird.
  7. Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 5, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung umfasst: einen Einlasskipphebel zum Betätigen des Einlassventils durch eine Drehbewegung desselben, um das Einlassventil zu öffnen und zu schließen; ein bewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eine erste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welche sich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus zum Variieren einer relativen Phase zwischen der ersten Einlassnockenwelle und der zweiten Einlassnockenwelle; einen ersten Einlassnocken, welcher an der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehung mit der Drehung der ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch zu bewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenk schwenkt; und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwelle zur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebel geschwenkt wird.
  8. Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zum Steuern/Regeln eines Ladedrucks von Ansaugluft mittels einer in einem Einlasskanal bereitgestellten Verdichtungseinrichtung sowie zum variablen Steuern/Regeln einer Ventilschließzeitsteuerung eines Einlassventils in Bezug auf eine Ventilöffnungszeitsteuerung des Einlassventils mittels einer Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung, wobei das Steuer-/Regelsystem umfasst: ein Lasterfassungsmittel zum Erfassen einer Last des Motors; ein Soll-Ladedruck-Einstellmittel zum Einstellen eines Soll-Ladedrucks als ein Sollwert der Ladedrucksteuerung/Regelung nach Maßgabe der erfassten Last des Motors; eine Verdichtungssteuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Verdichtungseinrichtung nach Maßgabe des eingestellten Soll-Ladedrucks; ein Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel zum Einstellen einer Soll-Ventilschließzeitsteuerung als ein Sollwert der Ventilschließzeitsteuerungs-Steuerung-/Regelung des Einlassventils, so dass dann, wenn die erfasste Last des Motors in dem vorbestimmten Hochlastbereich oberhalb einer vorbestimmten Last liegt, die Soll-Ventilschließzeitsteuerung auf eine solche Zeitsteuerung eingestellt wird, dass sich in dem Verbrennungstakt das Expansionsverhältnis dem Kompressionsverhältnis annähert, wenn das Expansionsverhältnis größer als das Kompressionsverhältnis ist und die erfasste Last des Motors höher ist; und ein Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelmittel zum Steuern/Regeln der Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung nach Maßgabe der eingestellten Soll-Ventilschließzeitsteuerung.
  9. Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchem das Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils in Bezug auf eine vorbestimmte Zeitsteuerung, in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis gleich einem Kompressionsverhältnis wird, auf eine vorgestellte Zeitsteuerung einstellt, wenn die Last des Motors innerhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
  10. Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchem das Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils auf eine Zeitsteuerung einstellt, in welcher in einem Verbrennungstakt des Motors ein Expansionsverhältnis größer ist als ein Kompressionsverhältnis, wenn die Last des Motors ein vorbestimmter Niedriglastbereich unterhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
  11. Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 10, in welchem das Soll-Ventilschließzeitsteuerungs-Einstellmittel die Ventilschließzeitsteuerung des Einlassventils in Bezug auf eine vorbestimmte Zeitsteuerung, in welcher in dem Verbrennungstakt des Motors das Expansionsverhältnis gleich dem Kompressionsverhältnis wird, auf eine verzögerte Zeitsteuerung einstellt.
  12. Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchem das Soll-Ladedruck-Einstellmittel den Soll-Ladedruck bei höherer Motorlast auf einen kleineren Wert einstellt, wenn die Last des Motors innerhalb des vorbestimmten Hochlastbereichs liegt.
  13. Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung durch eine hydraulisch angetriebene Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung gebildet wird, welche durch die Zuführung eines Öldrucks angetrieben wird, und wobei das Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelmittel den der hydraulisch angetriebenen Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung zugeführten Öldruck steuert/regelt.
  14. Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung derart eingerichtet ist, dass sie dazu in der Lage ist, einen Ventilhubbetrag des Einlassventils wunschgemäß zu verändern.
  15. Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 14, in welchem die Einrichtung zur variablen Ventilzeitsteuerung umfasst: einen Einlasskipphebel zum Betätigen des Einlassventils durch eine Drehbewegung desselben, um das Einlassventil zu öffnen und zu schließen; ein bewegliches Drehgelenk zum drehbaren Halten des Einlasskipphebels; eine erste Einlassnockenwelle und eine zweite Einlassnockenwelle, welche sich mit derselben Drehgeschwindigkeit drehen; einen variablen Einlassnockenphasen-Mechanismus zum Variieren einer relativen Phase zwischen der ersten Einlassnockenwelle und der zweiten Einlassnockenwelle; einen ersten Einlassnocken, welcher an der ersten Einlassnockenwelle für eine Drehung mit der Drehung der ersten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch zu bewirken, dass der Einlasskipphebel um das Drehgelenk schwenkt; und einen zweiten Einlassnocken, welcher an der zweiten Einlassnockenwelle zur Drehung mit der Drehung der zweiten Einlassnockenwelle bereitgestellt ist, um dadurch das Drehgelenk zu bewegen, um welches der Einlasskipphebel geschwenkt wird.
  16. Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 8, in welchem der Motor umfasst: ein erstes Kraftstoffeinspritzventils zum Einspritzen von Kraftstoff, um den Kraftstoff in einen Zylinder einzuleiten; und eine Ansaugluft-Kühleinrichtung, welche in dem Einlasskanal an einer Stelle stromabwärts der Verdichtungseinrichtung angeordnet ist, zum Kühlen von Ansaugluft von der Verdichtungseinrichtung und wobei die Ansaugluft-Kühleinrichtung umfasst: lipophile Filmplatten, an deren Oberfläche lipophile Filme mit einer Affinität für Kraftstoff ausgebildet sind; und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in Richtung der lipophilen Filmplatten, um dadurch den Kraftstoff dem Zylinder zuzuleiten.
  17. Steuer-/Regelsystem nach Anspruch 16, ferner umfassend ein Kraftstoffeinspritzverhältnis-Einstellmittel, um ein erstes Kraftstoffeinspritzverhältnis einer von dem ersten Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu einer dem Zylinder zuzuführenden Kraftstoffmenge sowie ein zweites Kraftstoffeinspritzverhältnis einer durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil einzuspritzenden Kraftstoffmenge zu der dem Zylinder zuzuführenden Kraftstoffmenge nach Maßgabe der Last des Motors derart einzustellen, dass das zweite Kraftstoffeinspritzverhältnis größer ist, wenn die Last des Motors höher ist.
DE102004026157.1A 2003-05-30 2004-05-28 Ventilzeitsteuerungs-Steuer-/Regelsystem und Steuer-/Regelsystem für einen Verbrennungsmotor Expired - Fee Related DE102004026157B4 (de)

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