DE102005059783A1 - Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

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Abstract

Das schnellste Ansprechmodell (34) wird als ein Referenzmodell verwendet, das eine gewünschte Ansprecheigenschaft der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung (24) simuliert, und wird durch Verwendung einer dynamischen Eigenschaft in einem Bereich der maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung (24) ausgeführt. Die variable Ventilsteuerzeitvorrichtung (24) ist aus dem Steuersystem mit zwei Freiheitsgraden ausgeführt, bei welchem bei der Steuereinrichtung (36) die Rückkopplungseinschaltdauer derart berechnet wird, dass die Abweichung zwischen der Ausgabe, die durch Aufbringen der Zeitverzögerung auf die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells (34) erhalten wird, und der Ventilsteuerzeit klein ist, wobei bei dem Rückwärtsregelung-VCT-Modell 38 38 die Vorwärtskoppeleinschaltdauer derart berechnet wird, dass der Sollvorsetzbetrag basierend auf der Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells (34) realisiert wird, wobei die Steuereinschaltdauer der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung (24) durch Addition der Rückkopplungseinschaltdauer und der Vorwärtskopplungseinschaltdauer erhalten wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, bei welcher eine variable Ventilvorrichtung zum Ändern von Ventilöffnungs-/schließeigenschaften eines Ansaugventils oder eines Auslassventils ein Steuerobjekt ist.
  • Es ist kürzlich ein in einem Fahrzeug angeordneter Verbrennungsmotor aufgekommen, der eine variable Ventilvorrichtung verwendet, welche Ventilöffnungs-/schließeigenschaften ändert, solche wie eine Ventilsteuerzeit oder einen Hubbetrag eines Ansaugventils oder eines Auslassventils zum Zwecke einer Leistungsausgabeverbesserung, einer Kraftstoffverbrauchsverringerung, einer Abgasemissionsverringerung und dergleichen. Jedoch besteht das Problem mit dem Auftreten von Änderungen im Ansprechverhalten einer variablen Ventilsteuerung, die durch Abweichungen der Herstellung der variablen Ventilvorrichtung oder Abweichungen des Leistungsvermögens der variablen Ventilvorrichtung wegen Alterns verursacht werden.
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer 9-256878 hat zum Lösen des Problems eine variable Ventilsteuerzeitvorrichtung offenbart, welche eine Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit zur Zeit des Aufrechterhaltens einer Steuereingabe (Steuereinschaltdauer eines hydraulischen Steuerventils) der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung bei einem vorbestimmten Wert berechnet und die Steuereingabe der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung derart korrigiert, dass eine Differenz zwischen der Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit und einer vorbestimmten Geschwindigkeit verringert wird.
  • Zusätzlich offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung mit der Nummer 2002-155766 (US 6386158B1) eine variable Ventilsteuerzeitvorrichtung, welche ein Referenzmodell festlegt, welches Eigenschaften/Kenndaten als eine Referenz der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung festlegt und eine Steuereingabe der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung derart berechnet, dass eine Differenz zwischen einer Ausgabe des Referenzmodells und einer aktuellen Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung verringert wird.
  • Im Allgemeinen ändert sich bei einer variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung der hydraulisch angetriebenen Bauart eine Änderungsgeschwindigkeit (Vorsetzgeschwindigkeit oder Verzögerungsgeschwindigkeit) der Ventilsteuerzeit mit einer Steuereingabe (Steuereinschaltdauer eines hydraulischen Steuerventils), wie in 4 gezeigt ist. Es wurde jedoch gemäß den kürzlichen Versuchsergebnissen der Erfinder herausgefunden, dass die variable Ventilsteuerzeitvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass bei einem Bereich, bei dem die Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit im Wesentlichen ein Maximum wird, Abweichungen der Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit klein werden und bei einem anderen als den obigen Bereich Abweichungen der Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit relativ groß werden.
  • Da jedoch bei den variablen Ventilsteuerungen, wie oben beschrieben ist, die Eigenschaft/Kenndaten als eine Referenz einheitlich gesetzt wird, ohne das Merkmal bezüglich der Abweichungen des Leistungsvermögens der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung in Betracht zu ziehen, ist es erforderlich, dass die Eigenschaft/Kenndaten als Referenz für die Anpassung an eine variablen Ventilvorrichtung als ein unteres Grenzprodukt bei Abweichungen des Leistungsvermögens zum Realisieren der Eigenschaft/Kenndaten als die Referenz festgelegt wird, selbst bei der variablen Ventilvorrichtung, welche das untere Grenzprodukt bei Abweichungen des Leistungsvermögens ist. Als Folge tritt das Problem auf, dass das Ansprechverhalten der variablen Ventilsteuerung zur Kompensation der Abweichungen des Leistungsvermögens der variablen Ventilvorrichtung geopfert wird.
    •
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter dem Gesichtspunkt der vorangehenden Probleme gemacht und hat deshalb die Aufgabe des Bereitstellens einer variablen Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche das Ansprechverhalten einer variablen Ventilsteuerung verbessert, während Änderungen des Ansprechverhaltens der variablen Ventilsteuerung kompensiert werden, die durch Änderungen des Leistungsvermögens der variablen Ventilvorrichtung verursacht werden.
  • Die variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung weist zum Erreichen obiger Aufgabe eine variable Ventilvorrichtung zum Ändern von Ventilöffnungs-/schließeigenschaften eines Ansaugventils oder eines Auslassventils für den Verbrennungsmotor, ein Referenzmodell zum Simulieren einer gewünschten Ansprecheigenschaft der variablen Ventilvorrichtung, einen Ventilsteuerzeitsteuerabschnitt zum Steuern der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung durch Bewirken einer Steuereingabe der variablen Ventilvorrichtung, so dass ein Sollwert der Ventilsteuerzeit durch Verwendung eines Referenzmodells realisiert wird, und einen Steuereingabeberechnungsabschnitt zum Steuern der Steuereingabe der variablen Ventilvorrichtung basierend auf einer Ausgabe des Referenzmodells, das erhalten wird, wenn der Sollwert zu dem Referenzmodell eingegeben wird, auf, wobei das Referenzmodell durch Verwendung einer dynamischen Eigenschaft der variablen Ventilvorrichtung in einem Bereich ausgeführt wird, bei dem eine Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung eine Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit oder in deren Umgebung wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann bei jeglichen Element aus einer variablen Ventilsteuerzeitsteuerung und einer variablen Ventilhubsteuerung angewandt werden, wobei bei der variablen Ventilsteuerzeitsteuerung eine „Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit" sowohl eine Maximalvorsetzgeschwindigkeit als auch eine Maximalverzögerungsgeschwindigkeit bedeutet.
  • Die vorliegende Erfindung bewirkt eine Steuereingabe der variablen Ventilvorrichtung derart, dass eine Differenz zwischen der Ausgabe des Referenzmodells und der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung klein gemach wird, wodurch Änderungen des Ansprechverhaltens der variablen Ventilsteuerung kompensiert werden, die durch Änderungen des Leistungsvermögens der variablen Ventilvorrichtung verursacht werden. Zusätzlich ist es möglich, die variable Ventilvorrichtung selbst als das untere Grenzprodukt bei Änderungen des Leistungsvermögens mit einer Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit (die Umgebung der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit) zu steuern, welche im Wesentlichen die Gleiche ist wie bei der variablen Ventilvorrichtung als das obere Grenzprodukt oder das mittlere Produkt bei Änderungen des Leistungsvermögens, da das Merkmal besteht, dass Abweichungen der Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung klein in einem Bereich einer Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung werden, wenn die variable Ventilvorrichtung durch Verwendung des Bereichs der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit mit Priorität gesteuert wird. Die vorliegende Erfindung verwendet in dieser Hinsicht ein Referenzmodell, das die dynamische Eigenschaft der variablen Ventilvorrichtung simuliert, welche in dem Bereich der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung ist, wodurch es ermöglicht wird, die variable Ventilvorrichtung positiv unter Verwendung des Bereichs der maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung zu steuern, und was zu einer Verbesserung des Ansprechverhaltens der variablen Ventilsteuerung führt.
    •
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden für diejenigen, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart.
  • 1 ist eine schematische Anordnungsansicht eines gesamten Motorsteuersystems bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Ventilhubkennliniendiagramm zum Erläutern variabler Betriebe der Ventilsteuerzeit durch eine variable Ventilsteuerzeitvorrichtung.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das Funktionen der Ventilsteuerzeitsteuerung zeigt.
  • 4 ist Kennliniendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Steuereinschaltdauer der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung und einer Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit zeigt.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung eines Steuerprogramms der Ventilsteuerzeit zeigt.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung eines Ausgabeberechnungsprogramms des schnellsten Ansprechsmodells zeigt.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf der Verarbeitung eines Berechnungsprogramms der Zeitverzögerung zeigt.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Verarbeitung eines Ausgabeberechnungsprogramms eines Rückwärtsregelung-VCT-Modells zeigt.
  • 9 ist ein Diagramm über die Zeit, das die Ausführung eines Beispiels der Ventilsteuerzeitsteuerung des bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigt.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Zuerst wird ein schematischer Aufbau eines gesamten Motorsteuersystems unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Ein Luftfilter 13 ist in dem am meisten stromaufwärts gelegenen Abschnitt eines Ansaugrohrs 12 für einen Motor 11 als einen Verbrennungsmotor angeordnet und ein Luftmengenmesser 14 zum Erfassen einer Ansaugluftquantität ist an der stromabwärtigen Seite des Luftfilters 13 angeordnet. Ein Drosselventil 15, dessen Öffnung durch einen Motor oder dergleichen eingestellt wird, und ein Drosselöffnungssensor 16 zum Erfassen der Öffnung (Drosselöffnung) des Drosselventils 15 sind an der stromabwärtigen Seite des Luftmengenmessers 14 angeordnet.
  • Ein Kraftstoffeinspritzventil 18 ist in der Umgebung eines Ansaugkanals eines Ansaugkrümmers 17 befestigt, der Luft in jedem Zylinder des Motors 11 einführt. Weiter ist eine Zündkerze 19 in einem Zylinderkopf des Motors 11 für jeden Zylinder befestigt, wobei ein Gemisch in dem Zylinder durch einen Funkenauslaß von jeder Zündkerze 19 gezündet wird.
  • Andererseits ist ein Abgassensor 21 (ein Luft/Kraftstoffverhältnissensor, ein Sauerstoffsensor oder dergleichen) zum Erfassen eines Luft/Kraftstoffverhältnisses, einer Fettheit/Magerheit oder dergleichen eines Abgases in einer Abgasröhre 20 des Motors 11 angeordnet, wobei ein Katalysator 22, solch einer wie ein Dreiwegekatalysator zum Reinigen eines Abgases, an der stromabwärtigen Seite des Abgassensors 21 angeordnet ist.
  • Zusätzlich ist eine variable Ventilsteuerzeitvorrichtung einer hydraulischen Antriebsbauart 24 an einer ansaugseitigen Nockenwelle 23 des Motors 11 befestigt, wobei diese variable Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 eine Drehphase der ansaugseitigen Nockenwelle 23 relativ zu einer Kurbelwelle 25 vorsetzt, so dass die Ventilsteuerzeit eines Ansaugventils 27, das durch einen ansaugseitigen Nocken 26 zum Öffnen/Schließen angetrieben wird, derart angeordnet ist, dass es von der maximalen Verzögerungsposition (Referenzposition) vorgesetzt wird, wie in 2 gezeigt ist. Ein Betriebsöl (Motoröl) in einer Ölwanne (nicht gezeigt) wird zu einem hydraulischen Kreis der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 zugeführt und die Ansaugventilsteuerzeit (Ventilsteuerzeit des Ansaugventils 27) wird wegen der Steuerung des Hydraulikdrucks in dem hydraulischen Kreis durch ein Ölsteuerventil 28 (OCV) gesteuert.
  • Ein Kurbelwinkelsensor 30 ist an einer äußeren Randbereichsseite der Kurbelwelle 25 derart angebracht, dass er einem Signalrotor 29 zugewandt ist, der einstückig mit der Kurbelwelle 25 dreht, wobei ein Nockenwinkelsensor 32 an einer äußeren Randbereichsseite der ansaugseitigen Nockenwelle 23 derart angebracht ist, dass er einem Signalrotor 31 zugewandt ist, der einstückig mit der ansaugseitigen Nockenwelle 23 dreht. Der Kurbelwinkelsensor 30 gibt ein Kurbelwinkelsignal für jeden vorbestimmten Kurbelwinkel aus, der durch Drehung der Kurbelwelle 25 verursacht wird, wobei der Nockenwinkelsensor 32 ein Nockenwinkelsignal für jeden vorbestimmten Nockenwinkel ausgibt, der durch Drehung der ansaugseitigen Nockenwelle 23 verursacht wird.
  • Ein Kurbelwinkel oder eine Motordrehzahl wird basierend auf einem Ausgabesignal des Kurbelwinkelsensors 30 erfasst, wobei ein aktueller Vorsetzbetrag der Ansaugventilsteuerzeit basierend auf einem Ausgabesignal des Nockenwinkelsensors 32 und dem Ausgabesignal des Kurbelwinkelsensors 30 erfasst wird.
  • Ausgaben von diesen verschiedenen Sensoren werden in einen Motorsteuerkreis (nachstehend als ECU bezeichnet) 33 eingegeben. Die ECU 33 ist hauptsächlich aus einem Mikrocomputer ausgeführt und führt verschiedene Motorsteuerprogramme aus, die in einem ROM (Speichermedium) gespeichert werden, das darin eingehaust ist, wodurch ein Kraftstoffeinspritzbetrag des Kraftstoffeinspritzventils 18 oder eine Zündsteuerzeit der Zündkerze 19 im Ansprechen auf einen Motorbetriebszustand gesteuert wird.
  • Zusätzlich führt die ECU 33 jedes Programm für die Ventilsteuerzeitsteuerung aus, die in den 5 bis 8 gezeigt sind, die später beschrieben werden, und berechnet dadurch einen aktuellen Vorsetzbetrag der Ansaugventilsteuerzeit basierend auf dem Ausgabesignal des Nockenwinkelsensor 32 und dem Ausgabesignal des Kurbelwinkelsensors 30 und berechnet einen Sollvorsetzbetrag der Ansaugventilsteuerzeit basierend auf einem Motorbetriebszustand und steuert die variable Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 (hydraulisches Steuerventil 28) derart, dass der aktuelle Vorsetzbetrag gleich dem Sollvorsetzbetrag ist.
  • Aus diesem Grund bewirkt die ECU 33 eine Steuereingabe (Steuereinschaltdauer des hydraulischen Steuerventils 28) der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 zum Steuern der Ventilsteuerzeit (aktueller Vorsetzbetrag) der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24, wie in 3 gezeigt ist, auf solch eine Weise, dass sie einen Sollvorsetzbetrag durch Verwendung eines schnellsten Ansprechmodells 34 als ein Referenzmodell realisiert, das eine gewünschte Ansprecheigenschaft der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 simuliert.
  • Hierbei ändert sich zum Beispiel, wie in 4 gezeigt ist, bei der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 der hydraulisch angetriebenen Bauart eine Änderungsgeschwindigkeit (Vorsetzgeschwindigkeit oder Verzögerungsgeschwindigkeit) der Ventilsteuerzeit in Übereinstimmung mit einer Steuereingabe (Steuereinschaltdauer des hydraulischen Steuerventils 28), und da das Merkmal besteht, dass Abweichungen der Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 klein bei dem Bereich einer Maximaländerungsgeschwindigkeit (in dem Bereich, bei dem die Vorsetzgeschwindigkeit oder Verzögerungsgeschwindigkeit ein Maximum oder nahe dem Maximum wird) der Ventilsteuerzeit werden, wenn die variable Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 durch Verwendung des Bereichs der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit gesteuert wird, ist es möglich, selbst die variable Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 als das untere Grenzprodukt bei Abweichungen des Leistungsvermögens mit einer Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit (in dem Bereich der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit) zu steuern, welche im Wesentlichen die gleiche wie bei der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 als das obere Grenzprodukt oder Zwischenprodukt bei Abweichungen des Leistungsvermögens ist.
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet basierend auf diesen Aspekten das schnellste Ansprechmodell 34 (ein Referenzmodell), nämlich durch Verwendung der dynamischen Eigenschaft der variablen Ventilvorrichtung 24 in dem Bereich der maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung 24, wie in 3 gezeigt ist. Im Speziellen wird ein Wert, der durch Begrenzen einer Ausgabeänderungsgeschwindigkeit eines Verzögerungsmodells erster Ordnung bei einem Sollvorsetzbetrag mit der maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit erhalten wird, als eine Ausgabeänderungsgeschwindigkeit des schnellsten Ansprechmodells 34 festgelegt und eine Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 wird durch Integrieren der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit des schnellsten Ansprechmodells 34 bewerkstelligt. Dadurch wird die Ausgabe des Verzögerungsmodells erster Ordnung als die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 verwendet, wenn die Ausgabe des Verzögerungsmodells erster Ordnung nahe dem Sollvorsetzbetrag wird und die Änderungsgeschwindigkeit des Verzögerungsmodells erster Ordnung in einen Bereich eintritt, bei dem die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit des Verzögerungsmodells erster Ordnung langsamer als die Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit ist.
  • Eine Zeitverzögerung (Ansprechverzögerungszeit auf Steuereingabe) der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24, die in einem Zeitverzögerungsfaktor 35 berechnet wird, wird auf die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 angewandt, die zur Zeit des Eingebens des Sollvorsetzbetrags in das schnellste Ansprechmodell 34 erhalten wird. Dieser Zeitverzögerungsfaktor 35 entspricht einer Zeitverzögerungsberechnungseinrichtung in einem Anspruch.
  • Danach berechnet eine MRACS-Steuereinrichtung (adaptives Modellreferenzregelungssystem) 36 eine Rückkopplungseinschaltdauer, welche ein Rückkopplungsbetriebsbetrag ist, so dass eine Abweichung zwischen einer Ausgabe, die durch Aufbringen der Zeitverzögerung auf die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 erhalten wird, und der Ventilsteuerzeit aktueller Vorsetzbetrag) der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 klein wird. Die MRACS-Steuereinrichtung 36 entspricht einem Rückkopplungsausdruck in einem Anspruch.
  • Wenn sich die dynamische Eigenschaft der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 wegen einer Änderung einer Betriebsperipherie, solch eine wie eine Öltemperatur oder Altern, ändert, wird die Abweichung zwischen der Ausgabe, die durch Aufbringen der Zeitverzögerung auf die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 erhalten wird, und der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 groß, aber ein Parameter der MRACS-Steuereinrichtung 36 wird durch einen Parametereinstellmechanismus 37 derart eingestellt, dass die Abweichung klein wird.
  • Andererseits ist ein Rückwärtsregelung-VCT-Modell 38 ein Rückwärtsregelungsmodell eines Modells, das die variable Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 simuliert, und eine Vorwärtskopplungseinschaltdauer berechnet, welche ein Vorwärtskopplungsbetriebsbetrag ist, nämlich auf solch eine Weise, dass es den Sollvorsetzbetrag basierend auf der Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 realisiert. Dieses Rückwärtsregelung-VCT-Modell 38 entspricht einem Vorwärtskopplungsausdruck in einem Anspruch.
  • Danach wird eine Steuereinschaltdauer der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 durch Addition der Rückkopplungseinschaltdauer, die in der MRACS-Steuereinrichtung 36 berechnet wird, und der Vorwärtskopplungseinschaltdauer, die in dem Rückwärtsregelung-VCT-Modell 38 berechnet wird, erhalten. Die Funktion der ECU 33 zum Berechnen der Steuereinschaltdauer mit einer Anordnung eines Steuersystems mit zwei Freiheitsgraden, das individuell die Rückkopplungseinschaltdauer und die Vorwärtskopplungseinschaltdauer berechnet, entspricht einer Steuereingabeberechnungseinrichtung mit einem Anspruch.
  • Die Ventilsteuerzeitsteuerung wird gemäß den Programmen durch die ECU 33 ausgeführt, wie oben erläutert ist, die in den 5 bis 8 gezeigt sind. Verarbeitungsinhalte der Programme werden nachstehend erläutert.
  • [Ventilsteuerzeitsteuerung]
  • Ein Programm der Ventilsteuerzeitsteuerung, das in 5 gezeigt ist, wird in vorbestimmten Zyklen während dem Anschaltbetrieb der ECU 33 ausgeführt. Wenn dieses Programm aktiviert ist, wird zuerst bei Schritt S101 ein aktueller Vorsetzbetrag VT der Ansaugventilsteuerzeit basierend auf einem Ausgabesignal des Nockensensors 32 und einem Ausgabesignal des Kurbelwinkelsensors 30 berechnet, wobei als nächstes bei Schritt S102 ein Sollvorsetzbetrag VTT der Ansaugventilsteuerzeit basierend auf einem Motorbetriebszustand (zum Beispiel einer Motordrehzahl, einer Motorlast oder dergleichen) berechnet wird.
  • Dann schreitet der Prozess zu Schritt S103, bei dem ein Ausgabeberechnungsprogramm des schnellsten Ansprechmodells 34 in 6, das später beschrieben wird, zum Berechnen einer Ausgabe VTTideal des schnellsten Ansprechsmodells 34 ausgeführt wird, die zur Zeit der Eingabe eines Sollvorsetzbetrags VTT in das schnellste Ansprechmodell 34 erhalten wird, wobei bei dem nächsten Schritt S104 ein Berechnungsprogramm der Zeitverzögerung in 7, die später beschrieben wird, zum Berechnen der Zeitverzögerung der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 ausgeführt wird.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S105, bei dem ein Parametereinstellprogramm (nicht gezeigt) zum Einstellen eines Parameters der MRACS-Steuereinrichtung 36 ausgeführt wird, so dass eine Abweichung zwischen einer Ausgabe, die durch Anwenden der Zeitverzögerung auf die Ausgabe VTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 erhalten wird, und einem aktuellen Vorsetzbetrag VT, welcher eine Ausgabe der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 ist, klein wird.
  • Dann schreitet der Prozess zu Schritt S106, bei dem ein Ausgabeberechnungsprogramm der MRACS-Steuereinrichtung 36 (nicht gezeigt) zum Berechnen einer Rückkopplungseinschaltdauer ausgeführt wird, so dass die Abweichung zwischen der Ausgabe, die durch Anwenden der Zeitverzögerung auf die Ausgabe VTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 erhalten wird, und dem aktuellen Vorsetzbetrag VT, welcher die Ausgabe der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 ist, klein wird.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S107, bei dem ein Ausgabeberechnungsprogramm des Rückwärtsregelung-VCT-Modells 38 in 8, das später beschrieben wird, zum Berechnen der Vorwärtskopplungseinschaltdauer ausgeführt wird, so dass der Sollvorsetzbetrag VTT basierend auf der Ausgabe VTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 realisiert wird, wobei bei dem nächsten Schritt S108 eine Steuereinschaltdauer der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 durch Addition der Rückkopplungseinschaltdauer und der Vorwärtskopplungseinschaltdauer erhalten wird.
  • [Ausgabeberechnung des schnellsten Ansprechmodells]
  • Ein Ausgabeberechnungsprogramm des schnellsten Ansprechmodells 34, das in 6 gezeigt ist, ist eine Nebenprozedur, die bei Schritt S103 des Programms der Ventilsteuerzeitsteuerung in 5, die oben beschrieben ist, ausgeführt wird. Wenn das Ausgabeberechnungsprogramm gestartet wird, wird zuerst bei Schritt S201 ein Sollvorsetzbetrag VTT, der basierend auf einem Motorbetriebszustand (zum Beispiel einer Motordrehzahl, einer Motorlast oder dergleichen) berechnet wird, eingelesen.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S202, bei dem eine Ausgabe VTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung des Sollvorsetzbetrags VTT berechnet wird, wobei der Prozess dann zu Schritt S203 schreitet, bei dem eine Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung durch Differenzieren der Ausgabe VTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung erhalten wird.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S204, bei dem eine Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit (die maximale Vorsetzgeschwindigkeit MAXspeed oder die maximale Verzögerungsgeschwindigkeit MINspeed) der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 basierend auf einer Bedingung (zum Beispiel Öltemperatur, Wassertemperatur, Motordrehzahl, Sollvorsetzbetrag, aktueller Vorsetzbetrag, Vorsetzrichtung oder dergleichen) des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 berechnet wird.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S205, bei dem beurteilt wird, ob eine Änderungsrichtung der vorliegenden Ventilsteuerzeit eine Vorsetzrichtung ist oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass die Änderungsrichtung der vorliegenden Ventilsteuerzeit eine Vorsetzrichtung ist, wird bei den nächsten Schritten von S206 bis S208 ein Wert, der durch Begrenzen der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung mit der maximalen Vorsetzgeschwindigkeit MAXspeed erhalten wird, als die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 übernommen.
  • Im Speziellen wird zuerst bei Schritt S206 beurteilt, ob die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung schneller als die Maximalvorsetzgeschwindigkeit MAXspeed ist oder nicht. Als Folge schreitet der Prozess zu Schritt S207, wenn bestimmt wird, dass die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung schneller als die Maximalvorsetzgeschwindigkeit MAXspeed ist, bei dem die Maximalvorsetzgeschwindigkeit MAXspeed als die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 übernommen wird. ΔVTT1 = MAXspeed
  • Andererseits schreitet der Prozess zu Schritt S208, wenn bestimmt wird, dass die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung langsamer als die maximale Vorsetzgeschwindigkeit MAXspeed ist, bei dem die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung als die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 übernommen wird. ΔVTTideal = ΔVTT1
  • Wenn bei Schritt S205 beurteilt wird, dass die Änderungsrichtung der vorliegenden Ventilsteuerzeit eine Verzögerungsrichtung ist, wird bei den nächsten Schritten S209 bis S211 ein Wert, der durch Begrenzen der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung mit der maximalen Verzögerungsgeschwindigkeit MINspeed erhalten wird, als die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 übernommen.
  • Im Speziellen wird zuerst bei Schritt S209 beurteilt, ob die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung langsamer als die Maximalverzögerungsgeschwindigkeit MINspeed ist oder nicht. Als Folge schreitet der Prozess zu Schritt S210, wenn beurteilt wird, dass die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung langsamer als die Maximalverzögerungsgeschwindigkeit MINspeed ist, bei dem die Maximalverzögerungsgeschwindigkeit MINspeed als die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 übernommen wird. ΔVTTideal = MINspeed
  • Andererseits schreitet der Prozess zu Schritt S211, wenn beurteilt wird, dass die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung schneller als die Maximalverzögerungsgeschwindigkeit MINspeed ist, bei dem die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung als die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 übernommen wird. ΔVTTideal = ΔVTT1
  • Auf diese Weise wird ein Wert, der durch Begrenzen der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTT1 des Verzögerungsmodells erster Ordnung mit der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit (der Maximalvorsetzgeschwindigkeit MAXspeed oder der Maximalverzögerungsgeschwindigkeit MINspeed) erhalten wird, als die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 übernommen, wobei der Prozess danach zu Schritt S212 schreitet, bei dem die Ausgabe VTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 durch Integrieren der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 erhalten wird.
  • [Berechnung der Zeitverzögerung]
  • Ein Berechnungsprogramm der Zeitverzögerung, das in 7 gezeigt ist, ist eine Nebenprozedur, die bei Schritt S104 des Programms der Ventilsteuerzeitsteuerung in 5, die vorstehend beschrieben ist, ausgeführt wird. Wenn das Berechnungsprogramm gestartet wird, wird zuerst bei Schritt S301 beurteilt, ob eine vorliegende Änderungsrichtung der Ventilsteuerzeit eine Vorsetzrichtung ist oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass die vorliegende Änderungsrichtung der Ventilsteuerzeit eine Vorsetzrichtung ist, schreitet der Prozess zu Schritt S302, bei dem die Maximalvorsetzgeschwindigkeit MAXspeed, die basierend auf dem Zustand des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 berechnet wird, eingelesen wird. Dann schreitet der Prozess zu Schritt S303, bei dem eine Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags durch Differenzieren des Sollvorsetzbetrags VTT erhalten wird.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S304, bei dem ein Wert, der durch Teilen der Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags durch die Maximalvorsetzgeschwindigkeit MAXspeed als eine Korrekturrate K der Zeitverzögerung erhalten wird. K = ΔVTT/MAXspeed.
  • Andererseits schreitet der Prozess zu Schritt S305, wenn beurteilt wird bei Schritt S301, dass die vorliegende Änderungsrichtung der Ventilsteuerzeit eine Verzögerungsrichtung ist, bei dem die Maximalverzögerungsgeschwindigkeit MINspeed, die basierend auf dem Zustand des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 berechnet wird, eingelesen wird. Dann schreitet der Prozess zu Schritt S306, bei dem eine Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags durch Differenzieren des Sollvorsetzbetrags ΔVTT erhalten wird.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S307, bei dem ein Wert, der durch Teilen der Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags durch die Maximalverzögerungsgeschwindigkeit MINspeed erhalten wird, als eine Korrekturrate K der Zeitverzögerung erhalten wird. K = ΔVTT/MINspeed.
  • Nach dem Berechnen der Korrekturrate K der Zeitverzögerung schreitet der Prozess zu Schritt S308, bei dem beurteilt wird, ob ein Absolutwert AVD einer Abweichung zwischen dem Sollvorsetzbetrag VTT und der Ausgabe VTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 größer als ein vorbestimmten Wert AVD0 ist oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass der Absolutwert der Abweichung zwischen dem Sollvorsetzbetrag VTT und der Ausgabe VTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 größer als ein vorbestimmten Wert ist, schreitet der Prozess zu Schritt S309, bei dem die Zeitverzögerung der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 basierend auf der Bedingung (zum Beispiel Öltemperatur, Wassertemperatur, Motordrehzahl, Sollvorsetzbetrag, aktueller Vorsetzbetrag, Vorsetzrichtung oder dergleichen) des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 berechnet wird.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S310, bei dem die Zeitverzögerung durch Multiplizieren der Zeitverzögerung mit der Korrekturrate K der Zeitverzögerung korrigiert wird, wobei der Prozess danach zu Schritt S311 voranschreitet, bei dem die Zeitverzögerung nach der Korrektur als eine endgültige Zeitverzögerung ausgegeben wird.
  • Andererseits schreitet der Prozess zu Schritt S312, wenn beurteilt bei Schritt S308 wird, dass der Absolutwert der Abweichung zwischen dem Sollvorsetzbetrag VTT und der Ausgabe VTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, bei dem die Zeitverzögerung zu Null festgelegt wird.
  • [Ausgabeberechnung des Rückwärtsregelung-VCT-Modells]
  • Ein Ausgabeberechnungsprogramm des Rückwärtsregelung-VCT-Modells, das in 8 gezeigt ist, ist eine Nebenprozedur, die bei Schritt S107 des Programms der Ventilsteuerzeitsteuerung in 4, die vorstehend beschrieben ist, ausgeführt wird. Wenn das Berechnungsprogramm gestartet wird, wird bei Schritt S401 zuerst beurteilt, ob eine vorliegende Änderungsrichtung der Ventilsteuerzeit eine Vorsetzrichtung ist oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass die vorliegende Änderungsrichtung der Ventilsteuerzeit eine Vorsetzrichtung ist, schreitet der Prozess zu Schritt S402, bei dem beurteilt wird, ob eine Abweichung DV1 zwischen dem Sollvorsetzbetrag VTT und dem aktuellen Vorsetzbetrag VT größer als ein vorbestimmter Wert DV0 ist oder nicht, oder ob die Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags größer als ein vorbestimmter Wert ΔVTT0 ist oder nicht.
  • Wenn bei Schritt S402 beurteilt wird, dass die Abweichung zwischen dem Sollvorsetzbetrag VTT und dem aktuellen Sollvorsetzbetrag VT größer als ein vorbestimmter Wert ist oder ob die Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht, schreitet der Prozess zu Schritt S403, bei dem ein Vorwärtskopplungsverstärkungsfaktor MAXsloop in der Vorsetzrichtung basierend auf den Zustand (zum Beispiel Öltemperatur, Wassertemperatur, Motordrehzahl, Sollvorsetzbetrag, aktueller Vorsetzbetrag, Vorsetzrichtung oder dergleichen) des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 und der Eigenschaft (zum Beispiel Änderungsgeschwindigkeitseigenschaft der Ventilsteuerzeit der Steuereinschaltdauer) der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 berechnet wird.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S406, bei dem die Vorwärtskopplungseinschaltdauer derart berechnet wird, dass eine Vorsetzgeschwindigkeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 gleich der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 ist.
  • Im Gegensatz dazu schreitet der Prozess zu Schritt S407, wenn bei Schritt S402 beurteilt wird, dass die Abweichung zwischen dem Sollvorsetzbetrag VTT und dem aktuellen Vorsetzbetrag VT kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und die Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, bei dem die Vorwärtskopplungseinschaltdauer zu Null festgelegt wird.
  • Andererseits schreitet der Prozess zu Schritt S404, wenn bei Schritt S401 beurteilt wird, dass die Änderungsrichtung der Ventilsteuerzeit eine Verzögerungsrichtung ist, bei dem beurteilt wird, ob die Änderung DV1 zwischen dem Sollvorsetzbetrag VTT und dem aktuellen Vorsetzbetrag VT kleiner als ein vorbestimmter Wert DV0 ist oder nicht, oder ob die Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags kleiner als ein vorbestimmter Wert ΔVTT0 ist oder nicht.
  • Wenn bei Schritt S404 beurteilt wird, dass die Abweichung zwischen dem Sollvorsetzbetrag VTT und dem aktuellen Vorsetzbetrag VT kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder ob die Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags kleiner als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht, schreitet der Prozess zu Schritt S405, bei dem ein Vorwärtskopplungsverstärkungsfaktor MAXsloop in der Verzögerungsrichtung basierend auf der Bedingung (zum Beispiel Öltemperatur, Wassertemperatur, Motordrehzahl, Sollvorsetzbetrag, aktueller Vorsetzbetrag, Vorsetzrichtung oder dergleichen) des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 und der Eigenschaft (zum Beispiel Änderungsgeschwindigkeitseigenschaft der Ventilsteuerzeit auf die Steuereinschaltdauer) der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 berechnet.
  • Danach schreitet der Prozess zu Schritt S406, bei dem die Vorwärtskopplungseinschaltdauer derart berechnet wird, dass eine Verzögerungsgeschwindigkeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 gleich der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit ΔVTTideal des schnellsten Ansprechmodells 34 ist.
  • Im Gegensatz dazu schreitet der Prozess zu Schritt S407, wenn bei Schritt S404 beurteilt wird, dass die Abweichung zwischen dem Sollvorsetzbetrag VTT und dem aktuellen Vorsetzbetrag VT größer als ein vorbestimmter Wert ist und die Änderungsgeschwindigkeit ΔVTT des Sollvorsetzbetrags größer als ein vorbestimmter Wert ist, bei dem die Vorwärtskopplungseinschaltdauer zu Null festgelegt wird.
  • Da bei dem vorliegenden oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Steuereinschaltdauer der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 derart bewirkt wird, dass die Abweichung zwischen der Ausgabe, die durch Anwenden der Zeitverzögerung auf die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 (Referenzmodell), das eine gewünschte Ansprecheigenschaft der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 simuliert, erhalten wird, und der Ausgabe der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 klein wird, können Abweichungen im Ansprechverhalten der Ventilsteuerzeitsteuerung wegen der Abweichungen des Leistungsvermögens der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 kompensiert werden.
  • Zusätzlich verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel unter Beachtung, dass die Abweichungen der Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit klein in dem Bereich der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 werden, das schnellste Ansprechmodell 34, das die dynamische Eigenschaft des Bereichs der maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 simuliert, wobei es deshalb möglich ist, wie in 9 gezeigt ist, die variable Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 durch positives Verwenden der Umgebung der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 zu steuern.
  • Als Folge ist es möglich, selbst die variable Ventilvorrichtung als unteres Grenzprodukt bei Abweichungen des Leistungsvermögens mit einer Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit (nahe der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit) zu steuern, welche im Wesentlichen die Gleiche wie bei der variablen Ventilvorrichtung als das obere Grenzprodukt oder Zwischenprodukt bei Abweichungen des Leistungsvermögens ist, genau so wie es möglich ist, das Ansprechverhalten der Ventilsteuerzeitsteuerung zu verbessern.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungseinschaltdauer in der MRACS-Steuereinrichtung 36 derart berechnet, dass die Abweichung zwischen der Ausgabe, die durch Anwenden der Zeitverzögerung auf die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 erhalten wird, und der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 klein wird, genau so wie die Vorwärtskopplungseinschaltdauer bei dem Rückwärtsregelung-VCT-Modell 38 derart berechnet wird, dass es den Sollvorsetzbetrag basierend auf der Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 realisiert, wobei die Steuereinschaltdauer der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 durch Addition der Kopplungseinschaltdauer und der Vorwärtskopplungseinschaltdauer erhalten wird, so dass es möglich ist, wie in 9 gezeigt ist, die Steuereinschaltdauer mit der Anordnung des Steuersystems zu berechnen, dass zwei Freiheitsgrade hat, die individuell die Rückkopplungseinschaltdauer und die Vorwärtskopplungseinschaltdauer berechnen.
  • Dementsprechend kann das vorliegende Ausführungsbeispiel das Ansprechverhalten eines aktuellen Vorsetzbetrags auf eine Änderung eines Sollvorsetzbetrags durch die Vorwärtskopplungseinschaltdauer und zur gleichen Zeit eine Annäherung des aktuellen Vorsetzbetrags auf den Sollvorsetzbetrag durch die Rückkopplungseinschaltdauer verbessern.
  • Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit (die Maximalvorsetzgeschwindigkeit MAXspeed oder Maximalverzögerungsgeschwindigkeit MINspeed) der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 basierend auf dem Zustand (zum Beispiel Öltemperatur, Wassertemperatur, Motordrehzahl, Sollvorsetzbetrag, aktueller Vorsetzbetrag, Vorsetzrichtung oder dergleichen) des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 berechnet wird und die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 durch Verwenden der maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit erhalten wird, wird die maximale Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24, die sich mit dem Zustand des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 ändert, genau berechnet, wodurch es ermöglicht wird, die variable Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 durch positives Verwenden der maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit zu dieser Zeit zu steuern.
  • Weiter ist es möglich, eine Ausgabe einer unangemessen hohen Steuereinschaltdauer zu steuern und eine Ausgabe der Steuereinschaltdauer in der Umgebung der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit in dem Bereich fortzusetzen, in dem die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit des Verzögerungsmodells erster Ordnung schneller als die Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 ist, wodurch das Ansprechverhalten verbessert wird, da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Wert, der durch Begrenzen der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit des Verzögerungsmodells erster Ordnung mit der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit erhalten wird, als die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit des schnellsten Ansprechmodells 34 übernommen wird, und die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 durch Integrieren der Ausgabeänderungsgeschwindigkeit des schnellsten Ansprechmodells 34 erhalten wird. Wenn die Ausgabe des Verzögerungsmodells erster Ordnung nahe des Sollvorsetzbetrags gelangt und in den Bereich eintritt, in dem die Ausgabeänderungsgeschwindigkeit des Verzögerungsmodells erster Ordnung langsamer als die Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit ist, kann die Ausgabe des Verzögerungsmodells erster Ordnung als die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 wie sie ist festgelegt werden, wobei es möglich ist, die Annäherung des aktuellen Vorsetzbetrags auf den Sollvorsetzbetrag durch hinreichendes Verringern der Änderungsgeschwindigkeit (Vorsetzgeschwindigkeit oder Verzögerungsgeschwindigkeit) der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 in den Bereich nahe des Sollvorsetzbetrags zu verbessern.
  • Zusätzlich wird die Zeitverzögerung, die sich mit dem Zustand des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 ändert, genau berechnet, wodurch die Steuereinschaltdauer der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 in Anbetracht der Zeitverzögerung berechnet wird, da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Zeitverzögerung der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 basierend auf dem Zustand des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 berechnet wird, und die Steuereinschaltdauer der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 basierend auf der Ausgabe berechnet wird, die durch Anwenden der Zeitverzögerung auf die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells 34 erhalten wird.
  • Weiter ist es möglich, eine Ausgabe der Steuereinschaltzeit der Rückkopplung wegen der Verringerung der Zeitverzögerung des Referenzmodells zu erhöhen, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Sollvorsetzbetrags klein ist, wodurch das Ansprechverhalten verbessert wird, da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Zeitverzögerung durch Verwendung der Korrekturrate K der Zeitverzögerung korrigiert wird, die durch Teilen der Änderungsgeschwindigkeit des Sollvorsetzbetrags durch die Maximaländerungsgeschwindigkeit (Maximalvorsetzgeschwindigkeit oder Maximalverzögerungsgeschwindigkeit) der Ventilsteuerzeit erhalten wird.
  • Zusätzlich ist es möglich, die Korrekturrate K der Zeitverzögerung durch Verwendung der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit in Übereinstimmung mit dem Zustand des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 festzulegen, da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit, die basierend auf den Zustand des Motors 11 oder der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung 24 berechnet wird, in dem Fall verwendet wird, bei dem die Korrekturrate K der Zeitverzögerung erhalten wird.
  • Es sei angemerkt, dass bei den Ausführungsbeispielen, die oben beschrieben sind, die vorliegende Erfindung auf eine variable Ventilsteuerzeitvorrichtung angewandt wird, welche die Ventilsteuerzeit eines Ansaugventils ändert, aber nicht darauf begrenzt ist, eine variable Ventilvorrichtung sein kann, welche einen Ventilhubbetrag, eine Ventilöffnungszeitspanne oder dergleichen eines Ansaugventils ändert, und ebenso bei einer variablen Ventilvorrichtung angewandt werden kann, welche Ventilöffnungs-/Schließeigenschaften (Ventilsteuerzeit, einem Ventilhubbetrag, eine Ventilöffnungszeitspanne oder dergleichen) eines Auslassventils ändern kann.
  • Das schnellste Ansprechmodell (34) wird als ein Referenzmodell verwendet, das eine gewünschte Ansprecheigenschaft der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung (24) simuliert, und wird durch Verwendung einer dynamischen Eigenschaft in einem Bereich der maximalen Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung (24) ausgeführt. Die variable Ventilsteuerzeitvorrichtung (24) ist aus dem Steuersystem mit zwei Freiheitsgraden ausgeführt, bei welchem bei der Steuereinrichtung (36) die Rückkopplungseinschaltdauer derart berechnet wird, dass die Abweichung zwischen der Ausgabe, die durch Aufbringen der Zeitverzögerung auf die Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells (34) erhalten wird, und der Ventilsteuerzeit klein ist, wobei bei dem Rückwärtsregelung-VCT-Modell 38 die Vorwärtskopplungseinschaltdauer derart berechnet wird, dass der Sollvorsetzbetrag basierend auf der Ausgabe des schnellsten Ansprechmodells (34) realisiert wird, wobei die Steuereinschaltdauer der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung (24) durch Addition der Rückkopplungseinschaltdauer und der Vorwärtskopplungseinschaltdauer erhalten wird.

Claims (11)

  1. Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, aufweisend: eine variable Ventilvorrichtung (24) zum Ändern von Ventilöffnungs- und/oder Ventilschließeigenschaften eines Ansaugventils oder eines Auslassventils des Verbrennungsmotors (11); ein Referenzmodell (34) zum Simulieren einer gewünschten Ansprecheigenschaft der variablen Ventilvorrichtung (24); eine Ventilsteuerzeitsteuereinrichtung (101 bis 108) zum Steuern einer Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung (24) durch Bewirken einer Steuereingabe der variablen Ventilsteuerzeitvorrichtung (24) derart, dass ein Sollwert der Ventilsteuerzeit durch Verwendung des Referenzmodells (34) realisiert wird; und eine Steuereingabeberechnungseinrichtung (36, 38) zum Berechnen der Steuereingabe der variablen Ventilvorrichtung (24) basierend auf einer Ausgabe des Referenzmodells (34), die erhalten wird, wenn der Sollwert zu dem Referenzmodell (34) eingegeben ist, wobei das Referenzmodell (34) durch Verwendung einer dynamischen Eigenschaft der variablen Ventilvorrichtung (24) in einem Bereich ausgeführt ist, bei dem eine Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung (24) eine maximale Änderungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit wird oder in der Umgebung von dieser liegt.
  2. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Referenzmodell (34) derart ausgeführt ist, dass es die Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung 24 berechnet und eine Ausgabe des Referenzmodells (34) mit der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung (24) berechnet.
  3. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Referenzmodell (34) derart ausgeführt ist, dass es eine Ausgabe des Referenzmodells (34) mit einem Wert berechnet, der durch Begrenzen einer Ausgabeänderungsgeschwindigkeit eines Verzögerungsmodells erster Ordnung des Sollwerts auf die Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung (24) erhalten wird.
  4. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter aufweisend: eine Zeitverzögerungsberechnungseinrichtung (35) zum vorhergehenden Speichern einer Zeitverzögerung in einer Steuerabbildung, welche eine Ansprechverzögerungszeit auf die Steuereingabe der variablen Ventilvorrichtung (24) ist, basierend auf einem Zustand von zumindest einem Element aus dem Verbrennungsmotor (11) und der variablen Ventilvorrichtung (24), wobei die Steuereingabeberechnungseinrichtung (36, 38) die Steuereingabe der variablen Ventilvorrichtung (24) basierend auf der Ausgabe des Referenzmodells (34) und der Zeitverzögerung berechnet.
  5. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter aufweisend: eine Zeitverzögerungsberechnungseinrichtung (35) zum vorhergehenden Berechnen einer Zeitverzögerung, welche eine Ansprechverzögerungszeit auf die Steuereingabe der variablen Ventilvorrichtung 24 ist, basierend auf einem Zustand von zumindest einem Element aus dem Verbrennungsmotor (11) und der variablen Ventilvorrichtung (24), wobei die Steuereingabeberechnungseinrichtung (36, 38) die Steuereingabe der variablen Ventilvorrichtung (24) basierend auf der Ausgabe des Referenzmodells (34) und der Zeitverzögerung berechnet.
  6. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Zeitverzögerungsberechnungseinrichtung (35) die Zeitverzögerung in Übereinstimmung mit einer Änderung des Sollwerts korrigiert.
  7. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Zeitverzögerungsberechnungseinrichtung (35) eine Korrekturrate der Zeitverzögerung in Übereinstimmung mit der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung (24) festlegt.
  8. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Zeitverzögerungsberechnungseinrichtung (35) die Korrekturrate der Zeitverzögerung durch Vergleichen einer Änderungsgeschwindigkeit des Sollwerts mit der Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung (24) festlegt.
  9. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Zeitverzögerungsberechnungseinrichtung (35) die Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung (24), die im Voraus in der Steuerabbildung basierend auf dem Zustand von zumindest einem Element aus dem Verbrennungsmotor (11) und der variablen Ventilvorrichtung (24) gespeichert ist, zur Zeit der Festlegung der Korrekturrate der Zeitverzögerung verwendet.
  10. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die Zeitverzögerungsberechnungseinrichtung (35) die Maximaländerungsgeschwindigkeit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung (24), die im Voraus basierend auf der Bedingung von zumindest einem Element aus dem Verbrennungsmotor (11) und der variablen Ventilvorrichtung (24) berechnet ist, zur Zeit der Festlegung der Korrekturrate der Zeitverzögerung verwendet.
  11. Variable Ventilsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Steuereingabeberechnungseinrichtung (36, 38) hat: einen Rückkopplungsausdruck (36), welcher einen Rückkopplungsablaufbetrag durch Vergleichen der Ausgabe des Referenzmodells (34) mit der Ventilsteuerzeit der variablen Ventilvorrichtung (24) berechnet; und einen Vorwärtskopplungsausdruck (38), welcher einen Vorwärtskopplungsablaufbetrag basierend auf der Ausgabe des Referenzmodells (34) berechnet.
DE102005059783A 2004-12-15 2005-12-14 Variable Ventilsteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor Withdrawn DE102005059783A1 (de)

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