DE10253951A1

DE10253951A1 - Ansaugsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10253951A1
Application number: DE10253951A
Authority: DE
Inventors: Jiro Kondo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2003-07-10
Also published as: US20030094156A1; US6622695B2

Abstract

Ein Ansaugsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine (1) weist ein Ansaugsteuerungsventil (40), das in einem Ansaugdurchlass (2) jedes Zylinders (1a, 1b, 1c, 1d) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist, und ein Drehsoleniodbetätigungsglied (50) auf, das das Ansaugsteuerungsventil (40) zum Öffnen und Schließen antreibt. Fächerförmige Teile (51b) eines Rotors (51) und vorspringende Teile (52a) eines Stators (52) des Betätigungsglieds (50) bilden Luftspalten einer umlaufenden Richtung. Die umlaufende Länge der Luftspalte ändert sich mit der Rotation des Rotors (51). Elektromagnetische Spulen (53a, 53b, 53c, 53d) sind in dem Stator (52) angeordnet und erzeugen einen magnetischen Fluss hauptsächlich durch die Luftspalte, die gekürzt werden, wenn der Rotor (51) gedreht wird, indem den elektromagnetischen Spulen (53a, 53b, 53c, 53d) Strom zugeführt wird. Eine Trägerwelle (42) des Ansaugsteuerungsventils (40) ist mit einer Feder (44) verbunden, die das Ansaugsteuerungsventil (40) an einer neutralen Position hält, wenn den elektromagnetischen Spulen (53a, 53b, 53c, 53d) kein Strom zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine, wobei das Ansaugsteuerungssystem in der Lage ist, die Menge von Ansaugluft für jeden Zylinder durch Steuerung des Öffnens und Schließens von Ansaugsteuerungsventilen zu steuern, die in Ansaugdurchlässen der Brennkraftmaschine angeordnet sind.
Herkömmlich steuert ein bekanntes Ansaugsteuerungssystem, das mit in Ansaugdurchlässen einer Brennkraftmaschine angeordneten Ansaugsteuerventilen versehen ist, die Menge von Ansaugluft für jeden Zylinder durch jeweilige Steuerung des Öffnens und des Schließens der Ansaugsteuerungsventile, neben einem in der Brennkraftmaschine vorgesehenem Steuerungsventil.
Bei einer derartigen Art eines Ansaugsteuerungssystems können die Ansaugsteuerungsventile, die in den Ansaugdurchlässen der jeweiligen Zylinder angeordnet sind, zum Öffnen und Schließen jeweils durch Betätigungsglieder unabhängig gesteuert werden. Daher ist es möglich, eine Rückströmung von Ansaugluft zu vermeiden, die in einem Ansaughub auftritt, wenn die Maschinendrehzahl sich in einem Niedrigdrehzahlbereich befindet, indem der Öffnungs- und Schließzeitverlauf der Ansaugsteuerungsventilen entsprechend dem Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gesteuert wird. Folglich wird der Ausgang der Maschine verbessert. Zusätzlich ist möglich, einen Pumpverlust zu verringern, der sich erhöht, wenn die Brennkraftmaschine sich unter Teillast befindet, insbesondere wenn die Maschine sich im Leerlauf befindet, indem der Öffnungs- und Schließzeitverlauf der Ansaugsteuerungsventile entsprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine gesteuert werden. Somit wird der Kraftstoffverbrauch verringert, wie allgemein bekannt ist. Wenn die Maschine sich unter Teillast befindet, insbesondere wenn die Maschine sich im Leerlauf befindet, wird Ansaugluft durch einen Anschluss (Bord) alleine angezogen. Daher werden Wirbel oder ein Durcheinander in den Zylindern erzeugt und wird einer Atomisierung von Kraftstoff verbessert. Dementsprechend wird der Kraftstoff mit Luft effizient gemischt, und die Kraftstoffverbrennung wird verbessert.
Herkömmlich wird ein nachstehend als R/S-Betätigungsglied bezeichnetes 90-Grad-Rotations- Drehsolenoidbetätigungsglied als Betätigungsglied verwendet, das das Ansaugsteuerungsventil zum Öffnen und Schließen antreibt. Das R/S-Betätigungsglied hält das Ansaugsteuerungsventil an einer neutralen Position, bei der der Ansaugdurchlass halb geöffnet ist, wenn ihm kein Strom zugeführt wird. Wenn der Strom zugeführt wird, treibt das R/S-Betätigungsglied entsprechend der Stärke und der Richtung des Stroms das Ansaugsteuerungsventil von einer neutralen Position zu einer Richtung zum Öffnen oder zum Schließen des Ansaugsteuerungsventils an.
In einen derartigen Fall, in dem das R/S-Betätigungsglied angewandt wird, das das Ansaugsteuerungsventil an der neutralen Position hält, wenn ihm kein Strom zugeführt wird, wird Sicherheit gewährleistet, da die Brennkraftmaschine in der Lage ist, ohne Schließen des Ansaugdurchlasses zu arbeiten, selbst falls auf Grund eines Versagens oder dergleichen kein Strom dem R/S- Betätigungsglied zugeführt wird. Zusätzlich werden die Öffnungs- und Schließrichtungen des Ansaugsteuerungsventils durch Verändern der Richtung der Stromzufuhr geändert. Daher kann das Ansaugsteuerungsventil von einer vollständig geöffneten Position zu einer vollständig geschlossenen Position und umgekehrt schnell angetrieben werden.
Jedoch benötigt, wenn das R/S-Betätigungsglied zur Steuerung des Öffnens und Schließens des Ansaugsteuerungsventils verwendet wird, das R/S- Betätigungsglied eine invariable Stromzufuhr selbst wenn das Ansaugsteuerungsventil an einer vollständig geöffneten Position gehalten wird und keine Öffnungs- und Schließsteuerung durchgeführt wird. Folglich wird der Energieverbrauch erhöht.
Als eine Lösung für dieses Problem offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. H06-58192 ein Ansaugsteuerungssystem, das den Energieverbrauch verringert, indem die Stromzufuhr zu einem R/S- Betätigungsglied verringert wird, während das Ansaugventil geschlossen ist, da die Ansaugcharakteristik in einer Brennkraftmaschine nicht beeinträchtigt wird, selbst falls das Ansaugsteuerungsventil geöffnet oder geschlossen wird, während das Ansaugventil geschlossen ist.
Fig. 8A zeigt eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die eine Ansaugsteuerungsvorrichtung des herkömmlichen Ansaugsteuerungssystems darstellt, und Fig. 8B zeigt eine Querschnittsansicht, die die Ansaugsteuerungsvorrichtung entlang einer Linie VIII_B-VIII_B in Fig. 8A darstellt. Das herkömmliche R/S-Betätigungsglied 20, das das Ansaugsteuerungsventil 10 steuert, weist eine Stützwelle 21, ein Magnetteil 22, elektromagnetische Spulen 23 und 24, Permanentmagneten 25 und 26 und dergleichen auf, wie es in Fig. 8A und 8B gezeigt ist. Die Stützwelle 21, die mit einer Stützwelle 11 des Ansaugsteuerungsventils 10 verbunden ist, ist drehbar in einem Gehäuse 27 gehalten. Das Magnetteil 22 ist um die Stützwelle 21 pressgepasst und ist mit entgegengesetzten magnetischen Polen symmetrisch in radialer Richtung gebildet. Das Paar elektromagnetischer Spulen 23 und 24 ist an den inneren Wänden des Gehäuses 27 angeordnet, wobei diese über das magnetische Teil 22 einander zugewandt sind. Das Paar der Permanentmagneten 25 und 26 ist an den inneren Wänden des Gehäuses 27 derart angeordnet, dass die Permanentmagnete 25 und 26 einander über dem magnetischen Teil 22 zugewandt sind, und deren Ausrichtung ist senkrecht zu der der elektromagnetischen Spulen 23 und 24.
Wenn den elektromagnetischen Spulen 23 und 24 Strom zugeführt wird, wird das Magnetteil 22 zu einer Position gedreht, die durch die elektromagnetischen Spulen 23 und 24 erzeugten Magnetpole und die durch die Permanentmagnete 25 und 26 bereitgestellten Magnetpole bestimmt ist. Folglich wird die mit dem Magnetteil 22 einstöckig ausgeführte Stützwelle 21 gedreht, und das Ansaugsteuerungsventil 10 wird aus einer neutralen Position, einer halbgeöffneten Position, zu einer vollständig geöffneten Position oder einer vollständig geschlossenen Position gedreht.
Falls die Stromzufuhr zu den elektromagnetischen Spulen 23 und 24 unterbrochen wird, wird das Magnetteil 22 durch die Magnetpole der Permanentmagnete 25 und 26 allein angezogen. Dementsprechend wird das Ansaugsteuerungsventil 10 zu der neutralen Position gedreht und dort stabilisiert.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist das herkömmliche R/S-Betätigungsglied 20 ein Drehmomentmotor der Permanentmagnetbauart. Die Permanentmagnete 25 und 26 zum Halten des Rotors 21 an der neutralen Position sind in dem Stator des herkömmlichen R/S-Betätigungsglied 20 angeordnet. Das Magnetteil 22 ist um dem Rotor 21 angeordnet. Der Rotor 21 wird durch Zufuhr von Strom zu den elektromagnetischen Spulen 23 und 24 gedreht, und wird aus der halbgeöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position oder vollständig geöffneten Position gedreht.
Im Allgemeinen sollte das mechanische Trägheitsmoment von diesem Motor klein sein, da das R/S-Betätigungsglied zur Steuerung des Öffnens und des Schließens des Ansaugsteuerungsventils schnell arbeiten muss. Daher sind große Magnete bei dem Motor nicht anwendbar, und es wird kein großes Drehmoment erzielt, selbst falls der Strom zugeführt wird. Dementsprechend ist, wenn der Rotor des Motors bei einer vollständig geschlossenen Position oder ein vollständig geöffneten Position gehalten wird, ein großer Strom zum Halten des Rotors erforderlich, da eine Drehmomentkonstante, pro Stromeinheit erzeugtes Drehmoment, klein ist. Folglich ist eine Verringerung des Energieverbrauchs nicht erreichbar.
Zusätzlich verwendet das herkömmliche R/S- Betätigungsglied bei Rückkehr in die neutralen Position ein Sperrdrehmoment. Daher kann keine Verbesserung seines Ansprechens erwartet werden. Weiterhin gibt es einige Nachteile wie hohe Kosten aufgrund der Verwendung von Permanentmagneten in dem Stator.
Die japanische Offenlegungsschrift H04-292528 offenbart ein weiteres Ansaugsteuerungssystem, das Ansaugsteuerungsventile durch R/S-Betätigungsglieder steuert. Das Ansaugsteuerungssystem steuert die Menge von Ansaugluft durch Öffnen und Schließen der Ansaugsteuerungsventile einmal in jedem Ansaughub in Übereinstimmung mit einem Befehl aus einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU). Jedoch ist das Ansaugsteuerungssystem nicht mit Sensoren wie einem Öffnungsgradsensor oder einem Spulentemperatursensor versehen. Daher wird das Ansaugsteuerungssystem in einer Steuerung mit offnem Kreis gesteuert und kann lediglich die Ansaugsteuerung mit einem Zeitverlauf durchführen, der vorab programmiert worden ist. Dementsprechend kann das Ansaugsteuerungssystem die Menge von Ansaugluft durch Steuerung der Ansaugsteuerungsventile bei einem optimalen Zeitverlauf regeln. Folglich werden eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und eine Verbesserung des Ausgangs der Brennkraftmaschine nicht ausreichend erzielt.
Das in der japanischen Offenlegungsschrift H04-292528 offenbarte Ansaugsteuerungssystem schließt im Wesentlichen das Ansaugsteuerungsventil in einer frühen Stufe des Ansaughubs, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, um Pumpverluste zu verringern, wenn die Brennkraftmaschine sich unter Teillast befindet, insbesondere wenn die Brennkraftmaschine sich im Leerlauf befindet. In Fig. 16 stellt eine gestrichelte Linie (f) einen Betrieb des Abgasventils dar, und stellt eine durchgezogene Linie (g) einen Betrieb des Ansaugventils dar, und eine Linie (h) stellt einen Betrieb des Ansaugsteuerungsventils dar. P₀ stellt eine vollständig geöffnete Position und P_c stellt die vollständig geschlossene Position des Ansaugsteuerungsventils dar.
Jedoch wird in dem vorstehend beschriebenen Schema zur Verringerung des Pumpverlustes das Ansaugsteuerungsventil zum Öffnen und zum Schließen einmal in einem Zyklus der Brennkraftmaschine betätigt, was mit dem Zyklus der Maschine synchronisiert ist, wie es in Fig. 16 gezeigt ist. Das Ansaugsteuerungsventil wird während einer Überlappungsperiode T_OL geöffnet, in der das Ansaugventil und das Abgasventil zusammen geöffnet werden, die durch Hochgeschwindigkeitsnocken angetrieben werden, die für eine hohe Geschwindigkeit ausgelegte Profile aufweisen. Dementsprechend könnte Abgas in einen Ansaugdurchlass zurückströmen, insbesondere wenn die Maschine unter Teillast befindet. Folglich wird die Kraftstoffverbrennung verschlechtert und wird der Kraftstoffverbrauch erhöht.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine bereit zu stellen, bei dem das Ansaugsteuerungssystem das Ansprechen verbessert und den Energieverbrauch verringert ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Ansaugsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine bereit zu stellen, bei dem das Ansaugsteuerungssystem die Steuerungsgenauigkeit der Ansaugsteuerungsventile verbessert und die Menge der Ansaugluft mit einem optimalen Zeitverlauf steuert, so dass der Kraftstoffverbrauch verringert wird und der Ausgang der Maschine verbessert wird. Es ist ebenfalls ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Ansaugsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine bereit zu stellen, bei dem das Ansaugsteuerungssystem einen Pumpverlust in einem Ansaughub verringert und ein zurückströmen von Abgas in Ansaugdurchlässe verhindert, um eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrennung zu vermeiden und den Kraftstoffverbrauch zu senken.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist ein Ansaugsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine Ansaugsteuerungsventile, die in jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine angeordnet sind, und Drehsolenoidbetätigungsglieder (R/S-Betätigungsglieder) auf, die die Ansaugsteuerungsventile zum Öffnen und Schließen antreiben. Ein Stator und ein Rotor des Drehsolenoidbetätigungsglieds bilden Luftspalte zwischen sich, und die Länge der Luftspalte ändert sich in Rotationsrichtung des Rotors. Eine Vielzahl elektromagnetischer Spulen sind in dem Stator derart angeordnet, dass magnetischer Fluss hauptsächlich durch die von dem Rotor in einer Richtung gebildeten Luftspalte von den Luftspalten erzeugt wird, in der der Rotor zu drehen ist. Eine Feder ist mit einer Welle des Ansaugsteuerungsventils verbunden und hält das Ansaugsteuerungsventil an einer neutralen Position, einer halb geöffneten Position, wenn dem Drehsolenoidbetätigungsglied kein Strom zugeführt wird. Somit wird ein Ansaugsteuerungssystem geschaffen, dass ein hohes Ansprechen aufweist und in der Lage ist, den Energieverbrauch zu senken.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist ein Stator eines Drehsolenoidbetätigungsglieds eine Vielzahl elektromagnetischer Spulen auf, die in vier radialen Richtungen von einem Rotor aus in Intervallen von allgemein 90 Grad angeordnet sind. Die elektromagnetischen Spulen erzeugen magnetischen Fluss hauptsächlich in einem Paar von Viertelräumen quer über den Rotor in dem Stator, wenn den elektromagnetischen Spulen Strom zugeführt wird. Die Räume, in denen der magnetische Fluss erzeugt wird, werden durch Ändern der Richtungen des den elektromagnetischen Spulen zugeführten Storms gedreht. Somit wird eine Haltekraft zum halten des Ansaugsteuerungsventil an einer vollständig geschlossen Position oder einer vollständig geöffneten Position leicht erreicht. Weiterhin ziehen sich an und haften der Stator und der Rotor aneinander direkt in der Rotationsrichtung des Rotors. Folglich wird das Ansprechen des Ansaugsteuerungsventils verbessert und wird der Energieverbrauch verringert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Ansaugsteuerungsventil eines Ansaugsteuerungssystems geöffnet, nachdem ein Abgasventil geschlossen ist, so dass das Ansaugsteuerungsventil nicht in einer Überlappungszeitdauer geöffnet wird, in der ein Ansaugventil und das Abgasventil zusammen geöffnet sind. Dementsprechend wird verhindert, dass Abgas in den Ansaugdurchlass zurückströmt, wobei eine Destabilisierung der Kraftstoffverbrennung verhindert wird. Weiterhin wird das Ansaugsteuerungsventil geschlossen, bevor das Ansaugventil geschlossen wird. Daher wird ein Rückstoßen (spit back) von Frischluft, ein Rückströmen von Ansaugluft, vermieden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung berechnet ein Ansaugsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine einen Soll-Betätigungszeitverlauf eines Schließ- und Öffnungsvorgangs von Ansaugsteuerungsventilen unter Verwendung eines Kennfeldes und auf der Grundlage eines Öffnungsgrads eines Fahrpedals und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine. Zusätzlich berechnet das Ansaugsteuerungssystem einen Fehler zwischen dem Soll- Betätigungszeitverlauf und einem Ist- Betätigungszeitverlauf, der durch in den Ansaugsteuerungsventilen angeordneten Öffnungsgradsensoren erfasst wird, und betätigt die Ansaugsteuerungsventile mit dem Soll- Betätigungszeitverlauf, dessen Fehler korrigiert ist, in dem nächsten Öffnungs- und Schließvorgang. Somit wird eine Variation der tatsächlichen Betätigungen bzw. Vorgänge verhindert, und die Menge der angesaugten Luft wird zu dem geeigneten Zeitverlauf gesteuert. Folglich wird der Kraftstoffverbrauch verringert und der Ausgang der Brennkraftmaschine verbessert. Weiterhin ist das Ansaugsteuerungssystem nicht mit einem Hauptsteuerungsventil zur Steuerung der gesamten Ansaugluft versehen. Das Ansaugsteuerungssystem ist mit den in den jeweiligen Zylindern angeordneten Ansaugsteuerungsventilen versehen. Daher ist das Ansaugsteuerungssystem in der Lage, die Ansaugluft präzise für jeden Zylinder zu steuern.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung führt ein Ansaugsteuerungssystem eine erste Öffnungs- und Schließsteuerung und eine zweite Öffnungs- und Schließsteuerung des Ansaugsteuerungsventils in einem Zyklus der Brennkraftmaschine durch in der ersten Öffnungs- und Schließsteuerung wird das Ansaugsteuerungsventil von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig geöffneten Position nach dem Ende einer Überlappungszeitdauer eines Ansaugventils und eines Abgasventils des Zylinder angetrieben, und das Ansaugsteuerungsventil wird von der vollständig geöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position angetrieben, nachdem die notwendige Ansaugluft gezogen worden ist, bevor das Ansaugsteuerungsventil schließt. In der zweiten Öffnungs- und Schließsteuerung wird, nachdem das Ansaugventil schließt, das Ansaugsteuerungsventil von der vollständig geschlossenen Position zu der vollständig geöffneten Position angetrieben, und nachdem der Druck in dem Ansaugdurchlass der atmosphärischer Druck wird, wird das Ansaugsteuerungsventil von der vollständig geöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position angetrieben wird, bevor das Ansaugventil öffnet. Somit öffnet das Ansaugsteuerungsventil, wenn das Abgasventil geschlossen ist, nachdem die Überlappungszeitdauer endet, und daher wird vermieden, dass Abgas zurück in den Ansaugdurchlass strömt. Folglich wird eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrennung vermieden. Zusätzlich wird das Ansaugsteuerungsventil zeitweilig nach dem Schließen des Ansaugventils geöffnet, so dass der Ansaughub startet, nachdem der Druck in dem Ansaugdurchlass der atmosphärische Druck ist. Folglich wird der Pumpverlust verringert.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erläuternde Darstellung einer Systemarchitektur einer Brennkraftmaschine, die ein Ansaugsteuerungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anwendet,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die eine Ansaugsteuerungsvorrichtung des Ansaugsteuerungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht, die ein Drehsolenoidbetätigungsglied der Ansaugsteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 4a eine Darstellung eines Magnetkreismodells des Drehsolenoidbetätigungsglieds, bei dem ein Rotor an einer vollständig geschlossenen Position gehalten wird, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4b eine Darstellung eines Magnetkreismodells des Drehsolenoidbetätigungsglieds gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei der Rotor an einer vollständig geöffneten Position gehalten ist,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Ansaugsteuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 einen Graphen, der Drehmomentcharakteristiken einer Feder gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
Fig. 7 einen Graphen, der Drehmomentcharakteristiken des Drehsolenoidbetätigungsglieds gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 8A eine Schnittansicht in Längsrichtung, die eine herkömmliche Ansaugsteuerungsvorrichtung darstellt,
Fig. 8B einen Abschnitt entlang der Linie VIIIB-VIIIB in Fig. 8A, die die herkömmliche Ansaugsteuerungsvorrichtung darstellt,
Fig. 9 eine erläuternde Darstellung eines Öffnungs- und Schließvorgangs eines Ansaugsteuerungsventils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10 eine erläuternde Darstellung, die den Zeitverlauf des Öffnungs- und Schließverlaufs des Ansaugsteuerungsventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 11 eine erläuternde Darstellung einer Systemarchitektur einer Brennkraftmaschine, die ein Ansaugsteuerungssystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung anwendet,
Fig. 12 ein Flussdiagramm einer Korrekturverarbeitung eines Öffnungs- und Schließvorgangs eines Ansaugsteuerungsventils des Ansaugsteuerungssystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 13 Zeitverläufe, die den Betrieb des Ansaugsteuerungsventils, eines Ansaugventils und eines Abgasventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulichen,
Fig. 14 eine erläuternde Darstellung, die eine Korrekturverarbeitung eines Öffnungs- und Schließzeitverlaufs des Ansaugsteuerungsventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
Fig. 15 eine erläuternde Darstellung eines Öffnungs- und Schließvorgangs eines Ansaugsteuerungssystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 16 zeigt eine erläuternde Darstellung eines Öffnungs- und Schließvorgangs eines herkömmlichen Ansaugsteuerungssystems.

Erstes Ausführungsbeispiel

Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, weist ein System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eine Vierzylinder- Brennkraftmaschine 1, einen Ansaugdurchlass 2, einen Abgasdurchlass 3, Ansaugsteuerungsvorrichtungen 4, die in jeweiligen Ansaugkrümmern 2a, 2b, 2c und 2d angeordnet sind, die mit jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine 1 verbunden sind, eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) 5, die die Ansaugsteuerungsvorrichtungen 4 steuert, und dergleichen auf.
Die Brennkraftmaschine 1 weist vier Zylinder 1a, 1b, 1c und 1d auf. Jeder Zylinder 1a, 1b, 1c und 1d weist ein Ansaugventil und ein Abgasventil auf, die durch Hochgeschwindigkeitsnocken geöffnet und geschlossen werden, die für eine hohe Geschwindigkeit ausgelegte Profile aufweisen. Die Ansaugsteuerungsvorrichtung 4 ist in jedem Ansaugkrümmer 2a, 2b, 2c und 2d stromaufwärts von dem Ansaugventil jedes Zylinders 1a, 1b, 1c und 1d angeordnet. Eine Luftreinigungseinrichtung 6 ist in dem Ansaugdurchlass 2 stromaufwärts von den Ansaugkrümmern 2a, 2b, 2c und 2d angeordnet. Das Ansaugsteuerungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel ist nicht mit einer Drosselklappe versehen, die durch eine Fahrpedalbetätigung durch einen Fahrer geöffnet und geschlossen wird, um die gesamte Ansaugluft zu steuern. Ein katalytischer Teil 7 ist in dem Abgasdurchlass 3 stromabwärts von den Abgasventilen der jeweiligen Zylinder 1a, 1b, 1c und 1d angeordnet.
Die Brennkraftmaschine 1 weist weiterhin einen Kurbelwellenwinkelsensor 81, einen Zylinderbestimmungssensor 82, Öffnungsgradsensoren 83, ein Luftströmungsmeter 84, ein Fahrpedalöffnungsgradsensor 85 und dergleichen als Sensoren auf, um Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 zu erfassen. Der Kurbelwellenwinkelsensor (Kurbelwinkelsensor) 81 gibt ein Impulssignal aus, wenn ein Kolben jedes Zylinders 1a, 1b, 1c und 1d sich an oberen Totpunkt (TDC, top dead center) befindet. Der Zylinderbestimmungssensor 82 erfasst Drehmoment oder Verbrennung pro Zylinder. Der Öffnungsgradsensor 83 erfasst einen Öffnungsgrad eines Ansaugsteuerungsventils 40 der Ansaugsteuerungsvorrichtung 4. Das Luftströmungsmeter 84 erfasst die Menge der gesamten von der Brennkraftmaschine 1 aufgenommenen Ansaugluft. Der Fahrpedalöffnungsgradsensor 85 erfasst den Grad der Betätigung eines Fahrpedals (Beschleunigungspedals, Gaspedals). Erfassungssignale aus den jeweiligen Sensoren werden der ECU 5 zugeführt.
Die ECU 5 ist als eine Berechnungsschaltung mit einer CPU, ROM, RAM und dergleichen aufgebaut. Die ECU 5 ist mit einem Eingangs- und Ausgangsteil über einen gemeinsamen Weg verbunden, und führt nach außerhalb eine Eingabe und Ausgabe durch. Die Erfassungssignale aus den jeweiligen Sensoren werden der ECU 5 zugeführt, und die ECU gibt Steuerungssignale zu Drehsolenoidbetätigungsgliedern 50, R/S- Betätigungsgliedern, der Ansaugsteuerungsvorrichtungen 4 aus.
Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, weist die Ansaugsteuerungsvorrichtung 4 das Ansaugsteuerungsventil 40, das R/S-Betätigungsglied 50 und dergleichen auf. Das Ansaugsteuerungsventil 40 weist eine flügelförmige runde Ventilscheibe 41, einen Ventilkörper, auf, die in jedem Ansaugkrümmer 2a, 2b, 2c und 2d angeordnet ist. Die runde Ventilscheibe 41 ist mit einer Stützwelle 42 verbunden und wird drehbar gehalten. Die runde bzw. kreisförmige Ventilscheibe 41 rotiert um die Achse der Stützwelle 42, wobei sie einen extremen engen Freiraum von der inneren Oberfläche jedes Krümmers 2a, 2b, 2c und 2d beibehält, ohne dass sie die innere Oberfläche berührt. Ein erstes Ende der Stützwelle 42 wird durch jeden Ansaugkrümmer 2a, 2b, 2c und 2d über ein Lager 43 gehalten, und ein zweites Ende davon ist mit dem R/S-Betätigungsglied 50 verbunden.
Eine Feder 44 ist mit dem ersten Ende der Stützwelle 42 verbunden. Die Feder 44 hält die runde Ventilscheibe 41 an einer neutralen Position, einer halbgeöffneten Position, wenn dem R/S-Betätigungsglied 50 kein Strom zugeführt wird. Das Ansaugsteuerungsventil 40 weist weiterhin den Öffnungsgradsensor 83 auf, der den Öffnungsgrad der runden Ventilscheibe 41 erfasst.
Das R/S-Betätigungsglied 50 weist einen Rotor 51 und einen Stator 52 auf, der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist. Wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Rotor 51 einstöckig mit einem festen stabförmigen Teil 51 und zwei fächerförmigen Teilen 51b aufgebaut. Das stabförmige Teil 51a weist einen runden Querschnitt auf und ist mit der Stützwelle 42 des Ansaugsteuerungsventils 40 verbunden. Die fächerförmigen Teile 51b sind aus einem Ferromagnetischen Material hergestellt und weisen fächerförmige Querschnitte auf. Die fächerförmigen Teile 51b sind symmetrisch um die axiale Mitte des stabförmigen Teils 51a an der äußeren umlaufenden Oberfläche des stabförmigen Teils 51a angeordnet, wobei die fächerförmigen Teile 51b sich entlang des stabförmigen Teils 51a erstrecken. Der Stator 52 weist ein Gehäuseteil 52c und vier Schenkel 54a, 54b, 54c und 54d auf, die an der inneren Oberfläche des Gehäuseteils 52c zu der Achse des Rotors 51 hin ausgebildet sind. Die Schenkel 54a, 54b, 54c und 54d sind in vier radiale Richtungen von der Achse des Rotors 51 mit einem Intervall von allgemein 90 Grad angeordnet. Vier elektromagnetische Spulen 53a, 53b, 53c und 53d sind um die Schenkel 54a, 54b, 54c und 54d jeweils in dieser Reihenfolge gewickelt. Vordere Enden der Schenkel 54a und 54c, die zueinander entgegengesetzt quer über den Rotor 51 angeordnet sind, sind konisch. Somit ist ein paar vorspringender Teile 52a an den vorderen Enden der Schenkel 54a und 54c ausgebildet. Demgegenüber sind die vorderen Enden der Schenkel 54b und 54d die aneinander gegenüberliegend quer über den Rotor 51 angeordnet sind, mit einem Paar von sich verbreiternden Teilen 52b ausgebildet. Der Kopf des sich verbreiternden Teils 52b ist mit einer konkaven bogenförmigen Oberfläche ausgebildet, die eine Form entsprechend zu einer konvexen Bogenform des fächerförmigen Teils 51b aufweist.
Die inneren peripheren Oberflächen der vorderen Enden der vorspringenden Teile 52a sind der äußeren peripheren Oberflächen des stabförmigen Teils 51a zugewandt. Die inneren peripheren Oberflächen der vorderen Enden der sich verbreiternden Teile 52b sind den äußeren peripheren Oberflächen der fächerförmigen Teile 51b jeweils über radiale Luftspalte zugewandt. Das fächerförmige Teil 51b auf der Seite des Schenkels 54b ist nachstehend als das erste fächerförmige Teil 51b bezeichnet, und der andere fächerförmige Teil 51b auf der Seite des Schenkels 54b ist nachstehend als das zweite fächerförmige Teil 51b bezeichnet.
Das Ansaugsteuerungsventil 40 ist vollständig geschlossen, wenn eine Seite des zweiten fächerförmigen Teils 51b eine Seite des vorspringenden Teils 52a des Schenkels 54a in umlaufender Richtung berührt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Dabei berührt eine Seite des ersten fächerförmigen Teils 51b eine Seite des vorspringenden Teils 52a des Schenkels 54c in der umlaufenden Richtung, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Demgegenüber ist das Ansaugsteuerungsventil 40 vollständig geöffnet, wenn die andere Seite des zweiten fächerförmigen Teils 51b die andere Seite des vorspringenden Teils 52a des Schenkels 54c in der umlaufenden Richtung berührt. Dabei berührt die andere Seite des ersten fächerförmigen Teils 51b die andere Seite des vorspringenden Teils 52a des Schenkels 54a in der umlaufenden Richtung. Während einer Übergangsperiode des Ansaugsteuerungsventils 40 zwischen einer vollständig geschlossenen Position und einer vollständig offenen Position werden vier Luftspalten "g", oder umlaufende Luftspalte, zwischen den jeweiligen Seiten der fächerförmigen Teile 51b und den jeweiligen Seiten der vorspringenden Teile 52a in der umlaufenden Richtung gebildet. Die umlaufende Länge des Luftspalts "g" zwischen dem zweiten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54a wird verkürzt, wenn der Rotor 51 zu einer Richtung gedreht wird, um das Ansaugsteuerungsventil 40 zu schließen. Gleichermaßen wird die umlaufende Länge des Luftspalts "g" zwischen dem ersten fächerförmigen Teil und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54c verkürzt, wenn der Rotor 51 in einer Richtung gedreht wird, um das Ansaugsteuerungsventil 40 zu schließen. Demgegenüber wird die umlaufende Länge des Luftspalts "g" zwischen dem zweiten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54c verkürzt, wenn der Rotor 51 in einer Richtung gedreht wird, um das Ansaugsteuerungsventil 40 zu öffnen. Gleichermaßen wird die umlaufende Länge des Luftspalts "g" zwischen dem fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54a verkürzt, wenn der Rotor 51 in eine Richtung gedreht wird, um das Ansaugsteuerungsventil 40 zu öffnen. Somit rotiert der Rotor 51 in einem Bereich von allgemein 90 Grad, wobei der Bereich durch die vorspringenden Teile 52a und die fächerförmigen Teile 51b bestimmt wird.
In der Darstellung gemäß Fig. 4a stellt Vm eine magnetmotorische Kraft dar, die durch die elektromagnetische Spule bereitgestellt wird, und stellt "g" einen durch den Luftspalt "g" bereitgestellten magnetischen Widerstand dar. Falls die Richtungen des durch die vier elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d entsprechend einem Magnetkreis gemäß Fig. 4a eingestellt werden, wird ein gegen den Uhrzeigersinn zirkulierender magnetischer Fluss in dem oberen linken viertel Teil in Fig. 4a erzeugt, und der magnetische Fluss läuft durch den Luftspalt "g" zwischen dem zweiten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54a. Gleichermaßen wird in dem unteren rechten Viertel in der Darstellung gemäß Fig. 4a ein im Uhrzeigersinn zirkulierender magnetischer Fluss erzeugt, und der magnetische Fluss läuft durch den Luftspalt "g" zwischen dem ersten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54c. Dabei wird kein magnetischer Fluss in dem oberen rechten Viertel und dem unteren linken Viertel in der Darstellung gemäß Fig. 4a erzeugt. Daher werden, wenn der Magnetkreis wie in Fig. 4a gezeigt eingestellt wird, Anziehungskräfte zwischen dem zweiten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54a und zwischen dem ersten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54c erzeugt. Dementsprechend verkürzen die Anziehungskräfte den Luftspalt "g" zwischen dem zweiten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54a sowie den Luftspalt "g" zwischen dem ersten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54c. Folglich wird der Rotor 51 aus der neutralen Position heraus zu der vollständig geschlossenen Position gedreht und wird dort gehalten.
In der Darstellung gemäß Fig. 4b sind die Richtungen des den elektromagnetischen Spulen 53b und 53d zugeführten Stroms entgegengesetzt zu den Richtungen in dem Fall gemäß Fig. 4a. Falls die Richtungen des durch die vier elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d fließenden Stroms entsprechend einen weiteren Magnetkreis gemäß Fig. 4b eingestellt sind, wird in dem linken unteren Viertel von Fig. 4b ein gegen den Uhrzeigersinn zirkulierender magnetischer Fluss erzeugt, und fließt der magnetische Fluss durch den Luftspalt "g" zwischen dem zweiten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54c. Dabei wird in dem oberen rechten Viertel von Fig. 4b ein in dem Uhrzeigersinn zirkulierender magnetischer Fluss erzeugt, und der magnetische Fluss läuft durch den Luftspalt "g" zwischen dem ersten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54a. Kein Magnetfeld wird in dem oberen linken Viertel und dem unteren rechten Viertel von Fig. 4b erzeugt. Daher werden, wenn der Magnetkreis wie in Fig. 4b gezeigt eingestellt wird, Anziehungskräfte zwischen dem zweiten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54c sowie zwischen dem ersten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54a erzeugt. Dementsprechend verkürzen die Anziehungskräfte den Luftspalt "g" zwischen dem zweiten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54c sowie den Luftspalt "g" zwischen dem ersten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54a. Folglich wird der Rotor 51 von der neutralen Position zu der vollständig geöffneten Position gedreht und wird dort gehalten.
Somit wird der Rotor 51 aus der neutralen Position gedreht und an der vollständig geschlossenen Position oder der vollständig geöffneten Position entsprechend der Richtung des dem Paar der elektromagnetischen Spulen 53b und 53d zugeführten Stroms gehalten. Gleichermaßen wird das Ansaugsteuerungsventil 40 aus der neutralen Position gedreht und an der vollständig geschlossenen Position oder an der vollständig geöffneten Position gehalten.
Somit ziehen sich das vorspringende Teil 52a des Status 52 und das fächerförmige Teil 51b des Rotors 51 sich an und bleiben aneinander haften, direkt in der Richtung der Rotation des Rotors 51, wenn den elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d Strom zugeführt wird. Folglich wird das Ansprechen des Ansaugsteuerungsventils 40 verbessert und wird der Energieverbrauch verringert.
Das R/S-Betätigungsglied 50 weist eine Vielzahl von elektromagnetischen Betätigungseinheiten auf. Jede Einheit weist einen fächerförmigen Teil 51b, ein sich verbreiterndes Teil 52b als ein Zufuhrpol, ein vorspringendes Teil 52a als ein Anziehungspol und eine der elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d auf.
Das fächerförmige Teil 51b erstreckt sich von dem stabförmigen Teil 51a nach außen hin. Das fächerförmige Teil 51b weist eine äußere Oberfläche, obere und untere axiale Enden und ein seitliches Ende auf.
Das sich verbreiternde Teil 52b ist der äußeren Oberfläche zugewandt. Der Überlappungsbereich zwischen dem sich verbreiternden Teil 52b und der äußeren Oberfläche wird verringert, wenn der Rotor 51 zu einer Richtung aus der neutralen Position heraus rotiert.
Das fächerförmige Teil 51b, insbesondere die äußere Oberfläche, definiert einen imaginären Kreis im Bezug auf die Rotationsachse des Rotors 51. Der vorspringende Teil 52a ist innerhalb des imaginären Kreises derart angeordnet, dass das seitliche Ende des runden Teils 51b und das vorspringende Teil 52a derart angeordnet sind, dass sie einander in der Rotationsrichtung des Rotors 51 zugewandt sind. Das seitliche Ende und das vorspringende Teil 52a definieren zwischen sich einen variablen Luftspalt. Der Luftspalt variiert mit Rotation des Rotors 51.
Das sich verbreiternde Teil 52b und das vorspringende Teil 52a sind derart verbunden, dass sie den Stator 52 bilden. Eine der elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d ist an einem Teil des Starters 52 angeordnet, um einen durch das sich verbreiternde Teil 52b, das vorspringenden Teil 52a und das fächerförmigen Teil 51b gelangenden magnetischen Fluss zu erzeugen. Das seitliche Ende und das vorspringende Teil 52a ermöglichen, dass der magnetische Fluss hauptsächlich entlang der Rotationsrichtung des Rotors 51 läuft.
Zur Drehung des Rotors 51 in zwei Richtungen weist das Ausführungsbeispiel zumindest zwei Einheiten des fächerförmigen Teils 51b, des sich verbreiternden Teils 52b, des vorspringenden Teils 52a und eine der elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d auf. Zumindest das fächerförmige Teil 51b, das sich verbreiternde Teil 52b oder das vorspringende Teil 52a können verbunden werden und gemeinsam für die Einheiten verwendet werden. Beispielsweise sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel vier Einheiten durch zwei der fächerförmigen Teile 51b, zwei der sich verbreiternden Teile 52b, zwei der vorspringenden Teile 52a und vier der elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d angeordnet.
Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, weist die Ansaugsteuerungsvorrichtung 4 das Ansaugsteuerungsventil 40, das R/S-Betätigungsglied 50, die Feder 44 und den Öffnungsgradsensor 83 auf. Das R/S-Betätigungsglied 50 wird als eine Haltekrafterzeugungseinrichtung betrieben, die das Ansaugsteuerungssystem 40 an der vollständig geöffneten Position oder der vollständig geschlossenen Position hält. Die Feder 44 bringt das Ansaugsteuerungsventil 40 zu der neutralen Position zurück und verbessert das Ansprechen. Der Öffnungsgradsensor 83 wird verwendet, wenn der Öffnungsgrad des Ansaugsteuerungsventils 40 gesteuert wird. Der Öffnungsgrad des Ansaugsteuerungsventils 40 wird durch Ändern der Menge des durch die elektromagnetischen Spulen fließenden Stroms gesteuert, wobei der Strom in einer Regelung (Rückkopplungs- Regelung) mit den Signalen aus dem Öffnungsgradsensor 83 gesteuert wird. Der Öffnungsgrad des Ansaugsteuerungsventils 40 wird insbesondere gesteuert, wenn das Ansaugsteuerungsventil 40 mit einer Teilöffnung zu halten ist, beispielsweise, wenn die Brennkraftmaschine 1 sich im Leerlauf befindet.
Fig. 6 zeigt einen Graphen von Drehmomentcharakteristiken (Drehmomentkennlinien) der Feder 44. Eine Neigung einer Geraden (a) in Fig. 6 stellt eine Federkonstante der Feder 44 dar. In Fig. 6 stellt die horizontale Achse einen Rotationswinkel des Ansaugsteuerungsventils 40 dar, und stellen P_c, P_N und P_O jeweils Winkel entsprechend der vollständig geschlossenen Position, der neutralen Position und der vollständig geöffneten Position dar. Die Neigung der Geraden (a) wird durch geeignete Auswahl der Federkonstante der Feder 44 erhöht, und das Ansprechen des Ansaugsteuerungsventils 40 wird verbessert.
Fig. 7 zeigt einen Graphen von Drehmomentcharakteristiken des R/S-Betätigungsglieds 50. Eine Gerade (c) indem unteren Teil von Fig. 7 stellt die Drehmomentcharakteristik (Drehmomentkennlinie) dar, wenn den elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d Strom entsprechend dem Magnetkreis gemäß Fig. 4a zugeführt wird. Eine Gerade (b) in dem oberen Teil von Fig. 7 stellt die Drehmomentcharakteristik dar, wenn den elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d Strom entsprechend dem Magnetkreis gemäß Fig. 4b zugeführt wird. Die horizontale Achse stellt einen Winkel des Ansaugsteuerungsventils 40 oder die umlaufende Länge des Luftspalts "g" zwischen dem zweiten fächerförmigen Teil 51b und dem vorspringenden Teil 52a des Schenkels 54a dar. P_c, P_N und P_O stellen Winkel des Ansaugsteuerungsventils 40 oder die umlaufende Länge des Luftspalts "g" entsprechend jeweils der vollständig geschlossenen Position, der neutralen Position und der vollständig geöffneten Position des Ansaugsteuerungsventils 40 dar. Im Allgemeinen ist eine Anziehungskraft F_a, die durch Zufuhr von Strom zu einer Spule erzeugt wird, durch die nachstehende Gleichung (1) definiert, wobei "á" eine Konstante und "x" die Länge des Luftspalts "g" darstellt.

F_a = á.(1/x²)
Dementsprechend ist die Anziehungskraft F_a umgekehrt proportional zu "x²" und erhöht sich stark mit Verringerung der Luftspaltbreite "x" des Luftspalts "g". Daher kann der Rotor 51 weiterhin an der vollständig geschlossenen Position oder an der vollständig geöffneten Position mit einem geringen, den elektromagnetischen Spulen zugeführten Haltestrom gehalten werden. Der Öffnungsgrad des Ansaugsteuerungsventils 40 wird durch Steuerung des den elektromagnetischen Spulen zugeführten Stroms und Ausgleichen der Kraft der Feder und der Anziehungskraft F_a geregelt.
Wenn den elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d des R/S-Betätigungsglieds 50 Strom in den Richtungen wie in Fig. 4a gezeigt zuführt wird, überwindet die Anziehungskraft F_a das durch die Feder 44 beaufschlagte Drehmoment. Dementsprechend wird der Rotor 51 der an der neutralen Position durch die Feder 44 gehalten worden ist, gedreht und wird an der vollständig geschlossenen Position gehalten. Dabei wird die mit dem Rotor 51 verbundene runde Ventilscheibe 41 des Steuerungsventils 40 aus der Neutralposition gedreht und an der vollständig geschlossenen Position gehalten. Falls die Stromzufuhr zu den elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d des R/S-Betätigungsglieds 50 gestoppt wird, werden der Rotor 51 und die runde Ventilscheibe 41 durch das von der Feder 44 beaufschlagte Drehmoment gedreht und nähern sich der Rotor 51 und die runde Ventilscheibe 41 ihren jeweiligen vollständig geschlossenen Positionen an. Jedoch erreichen der Rotor 51 und die runde Ventilscheibe 41 aufgrund von Reibung, viskosen Widerständen und dergleichen nicht ihre vollständig geschlossenen Positionen. Falls den elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d Strom in den Richtungen entsprechend dem Magnetkreis gemäß Fig. 4b zugeführt wird, wenn der Rotor 51 sich der vollständig geöffneten Position annähert, wird der Rotor 51 angezogen und an der vollständig geöffneten Position gehalten. Dementsprechend wird die runde Ventilscheibe 41 ebenfalls an der vollständig geöffneten Position gehalten.
Somit wird die Menge der in jeden Zylinder der Brennkraftmaschine eingezogenen Ansaugluft durch Regeln des Öffnungsgrads des Ansaugsteuerungsventils 40 oder durch Ändern der Richtungen des den elektromagnetischen Spulen 53b und 53d wiederholt zu einen gewünschten Zeitverlauf gesteuert. Bei den Betätigungen des Ansaugsteuerungsventils 40 zwischen der vollständig geschlossenen Position und der vollständig geöffneten Position ist das Drehmoment des R/S-Betätigungsglieds 50 lediglich erforderlich, wenn sich der Rotor 51 in der Nähe der vollständig geschlossenen Position oder in der Nähe der vollständig geöffneten Position befindet. Zusätzlich weist der Luftspalt "g", der durch den Rotor 51 und den Stator 52 gebildet wird, eine variable Luftspaltstruktur auf. Daher wird ein großes Drehmoment oder eine große Anziehungskraft in der Nähe der vollständig geschlossenen Position oder der vollständig geöffneten Position des Rotors 51 erzeugt. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, dem R/S- Betätigungsglied 50 einen großen Strom zuzuführen. Somit wird die Stromzufuhr zu dem R/S-Betätigungsglied verringert und wird der Energieverbrauch verringert.
Weiterhin wird das Ansprechen des Ansaugsteuerungsventils 40 durch geeignete Auswahl der Federkonstanten der Feder 44 verbessert.
Die ECU 5 stellt eine Stromsteuerungseinrichtung zur Steuerung des den elektromagnetischen Spulen 53a, 53b, 53c und 53d zugeführten Stroms bereit. Die Stromsteuerungseinrichtung variiert den Strom zumindest in einer Ein-Aus-Schaltweise zum Betrieb des R/S- Betätigungsglieds 50.
Die Stromsteuerungseinrichtung variiert den Strom in einer linearen Weise entsprechend einer Position des Ansaugsteuerungsventils 40.
In dem Fall, dass die vollständig geöffnete Position oder die vollständig geschlossene Position die Sollposition ist, verringert die Stromsteuerungseinrichtung den Strom, wenn die tatsächliche Position des Ventils sich der Sollposition annähert. Bei der Anordnung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist weniger Drehmoment erforderlich, wenn der Rotor 51 sich der vollständig geöffneten oder der vollständig geschlossenen Position annähert, da der Luftspalt "g" verringert wird, wenn der Rotor 51 sich der vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Position annähert. Beispielsweise verringert in einem Fall der Rotation des Ventils von der vollständig geschlossenen Position zu der vollständig geöffneten Position die Stromsteuerungseinrichtung den Strom, wenn das Ansaugsteuerungsventil 40 sich der vollständig geöffneten Position annähert.
Die Stromsteuerungseinrichtung variiert den Strom entsprechend dem Zustand des Ansaugsteuerungsventils 40.
Die Stromsteuerungseinrichtung führt weniger Strom zu, wenn das Ansaugsteuerungsventil 40 an der vollständig geöffneten oder vollständig geschlossenen Position gehalten wird, im Vergleich zu dem Strom, wenn das Ansaugsteuerungsventil 40 zu der Sollposition gedreht wird.

Zweites Ausführungsbeispiel

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel sind ein Vollöffnungssteuerung eines Ansaugsteuerungsventils und eine Öffnungs- und Schließsteuerung desselben nach überlappenden Perioden beschrieben. Die Steuerung werden durch ein Ansaugsteuerungssystem durchgeführt, das dieselben Ansaugsteuerungsvorrichtungen wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anwenden.
Ein Ansaugsteuerungssystem, das die Ansaugsteuerungsvorrichtungen vier anwendet, führt eine Vollöffnungssteuerung (Steuerung zum vollständigen öffnen) unter dem Betrieb der ECU 5 durch, wenn die Brennkraftmaschine 1 startet oder wenn die Brennkraftmaschine sich schnell bei schwerer Last dreht. Bei der Vollöffnungssteuerung werden die Ansaugsteuerungsventile 40 zu der vollständig geöffneten Position gesteuert. Demgegenüber führt das Ansaugsteuerungssystem eine Öffnungs- und Schließsteuerung durch, wenn die Brennkraftmaschine 1 in einer anderen Weise als beim Start oder bei einer hohen Drehzahl betrieben wird. Bei der Öffnungs- und Schließsteuerung werden die Ansaugsteuerungsventile 40 für jeden Zylinder 1a, 1b, 1c und 1d in Phase mit der Rotation der Brennkraftmaschine geöffnet und geschlossen. Genauer wir bei der Öffnungs- und Schließsteuerung das Ansaugsteuerungsventil 40 in Phase mit einem Öffnen und Schließen des Ansaugventils jedes Zylinders geöffnet und geschlossen.
Wenn die Brennkraftmaschine sich schnell bei schwerer Last dreht, werden die Ansaugventile der jeweiligen Zylinder 1a, 1b, 1c und 1d genau durch die Hochgeschwindigkeitsnocken ohne Anstieg eines Pumpverlusts oder Erzeugung einer Rückströmung der Ansaugluft geöffnet und geschlossen. Daher ist die Öffnungs- und Schließsteuerung des Ansaugsteuerungsventils 40 nicht erforderlich. Wenn die Brennkraftmaschine startet, wird die Vollöffnungssteuerung durchgeführt, um das Ansaugsteuerungsventil 40 an der vollständig geöffneten Position kontinuierlich zu halten, damit ein Startwirkungsgrad der Brennkraftmaschine gewährleistet wird.
Demgegenüber wird, wenn die Brennkraftmaschine unter einer Teillast betrieben wird, das Ansaugsteuerungsventil 40 geschlossen, bevor das Ansaugventil schließt, um die Menge der Ansaugluft zu regeln.
Fig. 9 zeigt eine erläuternde Darstellung eines Öffnungs- und Schließvorgangs des Ansaugsteuerungsventils 40 der Ansaugsteuerungsvorrichtung 4. In Fig. 9 stellt die horizontale Achse die Zeit dar, und stellt T_H eine Zeitdauer dar, in der das Ansaugsteuerungsventil 40 gehalten wird. Die vertikale Achse stellt den Öffnungsgrad des Ansaugsteuerungsventils 40 dar, und P_O und P_C stellen die vollständig geöffnete Position und die vollständig geschlossene Position des Ansaugsteuerungsventils 40 jeweils dar. In der Linie, die die den Betrieb des Ansaugsteuerungsventils 40 darstellt, stellen gekrümmte Abschnitte (d) Bereiche dar, in denen das Ansaugsteuerungsventil 40 mittels der Kraft der Feder 44 und des R/S-Betätigungsglied 50 betätigt wird, und stellen horizontale Abschnitte (E) Bereiche dar, in denen das Ansaugsteuerungsventil 40 durch das R/S- Betätigungsglied 50 gehalten wird. Bei der Betätigung des Ansaugsteuerungsventils 40 gemäß Fig. 9 werden Zeitdauern (Perioden) des Haltens des Ansaugsteuerungsventils 40 an der vollständig geöffneten Position und der vollständig geschlossenen Position durch Ändern der Dauer der Stromzufuhr zu dem Betätigungsglied 50 gesteuert.
Fig. 10 zeigt eine erläuternde Darstellung des Zeitverlaufs des Öffnungs- und Schließvorgangs des Ansaugsteuerungsventils 40 der Ansaugsteuerungsvorrichtung 4. In Fig. 10 stellt die horizontale Achse einen Kurbelwellenwinkel dar. Eine gestrichelte Linie (f) stellt den Betrieb des Abgasventils dar, und eine durchgezogene Linie (g) stellt den Betrieb des Ansaugventils dar. Die andere durchgezogene Linie (h) stellt den Betrieb des Ansaugsteuerungsventils 40 dar. Das Ansaugsteuerungsventil 40 öffnet zu dem Zeitpunkt nach einer Periode eines Ventilüberlappens, das in Fig. 10 durch eine Fläche "A" dargestellt ist. Das Ventilüberlappen tritt zu dem Beginn des Ansaughubs der Brennkraftmaschine 1 auf. Bei dem Ventilüberlappen sind das Ansaugventil und das Abgasventil zur gleichen Zeit geöffnet. Genauer wird das Ansaugsteuerungsventil 40 von der vollständig geschlossenen Position zu der vollständig geöffneten Position zu derselben Zeit gedreht, zu der das Abgasventil geschlossen wird, und das Ansaugsteuerungsventil 40 wird an der vollständig geöffneten Position gehalten, wie es durch die Linie (h) in Fig. 10 dargestellt ist. Daher wird vermieden, das Abgas, verbranntes Gas, in dem Zylinder oder in dem Abgasdurchlass 3 zurück in den Ansaugdurchlass 2 strömt.
Zusätzlich wird das Ansaugsteuerungsventil 40 von der vollständig geöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position vor schließen des Ansaugventils geschlossen, und das Ansaugsteuerungsventil 40 wird an der vollständig geschlossenen Position gehalten. Somit wird ein Zurückstoßen von Frischluft verhindert, dass in einem Bereich "B" in Fig. 10 auftreten könnte, und wird die Entwicklung eines Pumpverlusts verringert. Das Zurückstoßen von Frischluft ist ein Phänomen, bei dem die Frischluft zu dem Ansaugdurchlass 2 zurückgeführt wird, wenn der Druck in einem Ansauganschluss ein Unterdruck wird.
Somit ist die Ansaugsteuerungsvorrichtung 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in der Lage, das Ansaugsteuerungsventil 40 mit Charakteristiken (Kennlinien) im Öffnungszeitverlauf und dem Schließzeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils 40 zu steuern. Genauer wird das Ansaugsteuerungsventil 40 nach der Überlappungszeitdauer geöffnet und wird vor Schließen des Ansaugventils geschlossen.
Somit kann der Öffnungs- und Schließzeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils 40 jedes Zylinders geregelt werden, um die Rückströmung des Abgases und das Zurückstoßen von Frischluft zu verhindern.

Drittes Ausführungsbeispiel

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist eine Öffnungs- und Schließsteuerung von Ansaugsteuerungsventilen beschrieben, wobei die Genauigkeit des Steuerungszeitverlaufs durch einen Korrekturbefehlszeitverlauf durch Erfassungssignale verbessert ist. Die Steuerung wird durch ein Ansaugsteuerungssystem durchgeführt, das eine Systemarchitektur aufweist, die ähnlich zu dem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist.
Ein Ansaugsteuerungssystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist weiterhin einen Spulentemperatursensor 86 wie in Fig. 11 gezeigt auf. Der Spulentemperatursensor 86 erfasst eine Temperatur der elektromagnetischen Spule R/S-Betätigungsglieds 50. Erfassungssignale aus dem Spulentemperatur 86 werden zu der ECU 5 hin ausgegeben.
Die ECU 5 weist weiterhin ein Kennfeld für einen Sollbetätigungszeitverlauf der Ansaugsteuerungsventile 40 entsprechend den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 auf. Die ECU 5 empfängt verschiedene Informationen bzgl. der tatsächlichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 über jeweilige Sensoren und korrigiert die Informationen durch Vergleich der tatsächlichen Informationen mit verschiedenen Werten des Kennfeldes und gibt schließlich einen Befehlszeitverlauf aus.
Die Öffnungs- und Schließsteuerung der Ansaugsteuerungsvorrichtung 4, dessen Befehlszeitverlauf korrigiert worden ist, ist nachstehend auf der Grundlage von Fig. 12 bis 14 beschrieben.
Wie es in Fig. 12 gezeigt ist, werden, falls eine Zeitverlaufsberechnung des Öffnungs- und Schließvorgangs des Ansaugsteuerungsventils 40 in einem Schritt S1 gestartet wird, ein Fahrpedalöffnungsgrad und die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der ECU 5 aus dem Fahrpedalöffnungsgradsensor 85 und dem Kurbelwinkelsensor 81 zugeführten Signale in Schritt 2 berechnet. Die ECU 5 berechnet den Sollbetätigungszeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils 40 anhand des Kennfeldes entsprechen den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1.
Danach berechnet die ECU 5 in Schritt S3 einen Fehler aus dem in Schritt S2 berechneten vorhergehenden Sollbetätigungszeitverlauf und des durch den in dem Ansaugsteuerungsventil 40 angeordneten Öffnungsgradsensor 83 erfassten tatsächlichen Betätigungszeitverlauf und korrigiert den Betätigungszeitverlauf des Steuerungsventils 40.
In Schritt S4 berechnet die ECU 5 eine Ansprechverzögerung des Stroms, die durch Änderungen im Spulenwiderstand und in der Spuleninduktivität verursacht wird, auf der Grundlage von Informationen, die von den in dem R/S-Betätigungsglied 50 angeordneten Spulentemperatur 86 bereitgestellt werden, und korrigiert die Ansprechverzögerung. Somit wird eine Verzögerung des Betätigungszeitverlaufs des Ansaugsteuerungsventils 40 korrigiert, wobei die Verzögerung der Betätigung verursacht wird, da das durch das R/S-Betätigungsglied erzeugte Drehmoment entsprechend der Spulentemperatur. sich ändert.
In Schritt S5 wird ein Zeitverlauf eines Befehls für die nächste Öffnungs- und Schließbetätigung berechnet, indem die in den Schritten 53 und 54 berechnete Korrektur zu dem in Schritt S2 berechneten Sollbetätigungszeitverlauf addiert wird, und der Befehl wird auf der Grundlage des berechneten Zeitverlaufs des Befehls ausgegeben. Somit wird der tatsächliche Betätigungszeitverlauf mit dem Sollbetätigungszeitverlaufs synchronisiert.
In Fig. 13 stellt eine gestrichelte Linie (f) den Betrieb des Abgasventils dar und stellt eine durchgezogene Linie (g) den Betrieb des Ansaugventils dar, und eine weitere durchgezogene Linie (h) stellt den Betrieb des Ansaugsteuerungsventils 40 dar. Die vertikale Achse stellt den Öffnungsgrad der Ventile dar. P_O stellt die vollständig geöffnete Position und P_C stellt die vollständig geschlossene Position des Einlasssteuerungsventils 40 dar. Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, wird der Öffnungs- und Schließvorgang des Ansaugsteuerungsventils 40 einmal in einem Zyklus der Brennkraftmaschine durchgeführt. Genauer wird das Ansaugsteuerungsventil 40 von der vollständig geöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position angetrieben, während das Ansaugventil des Zylinders geöffnet ist, und das Ansaugsteuerungsventil 40 wird von der vollständig geschlossenen Position zu der vollständig geöffneten Position angetrieben, während sowohl das Ansaugventil als auch das Abgasventil des Zylinders geschlossen sind.
In Fig. 14 stellt eine durchgezogene Linie (1) den Sollbetätigungszeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils 40 dar, und eine weitere durchgezogene Linie (m) stellt den tatsächlichen Betätigungszeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils 40 dar. Die weitere durchgezogene Linie (n) stellt einen Befehlswert dar. Wie es in Fig. 14 gezeigt ist, werden die auf dem Fehler und der Änderung der Spulentemperatur beruhenden Korrekturen in der Zeitdauer T_c hinzugefügt, so dass der tatsächliche Betätigungszeitverlauf mit dem Sollbetätigungszeitverlaufs synchronisiert ist. In diesem Fall sollte der Betätigungsbefehl zeitlich vorab in Anbetracht eines gewissen Ausmaßes einer Verzögerung bei der Betätigung ausgegeben werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Ansaugsteuerungssystem, das die während jedes Zyklus der Brennkraftmaschine zu ziehende Luftmenge steuern kann, den Öffnungsgradsensor 83 und den Spulentemperatursensor 86 auf, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Daher ist das Ansaugsteuerungssystem in der Lage, eine Variation in dem Betätigungszeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils 40 zu lernen, und ist in der Lage, den nächsten Betätigungszeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils 40 zu korrigieren. Somit wird die Steuerungsgenauigkeit des Betätigungszeitverlaufs verbessert. Folglich wird der Kraftstoffverbrauch verringert und der Ausgang der Brennkraftmaschine 1 verbessert.
Weiterhin ist das Ansaugsteuerungssystem nicht mit einem Hauptsteuerungsventil zur Steuerung der gesamten Ansaugluft versehen. Das Ansaugsteuerungssystem ist mit dem Ansaugsteuerungsventil 40 versehen, das in den jeweiligen Zylindern angeordnet ist. Daher ist das Ansaugsteuerungssystem in der Lage, die Ansaugluft präzise für jeden Zylinder zu steuern.

Viertes Ausführungsbeispiel

Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist eine Zwei- Schritt-Öffnungs- und -Schließsteuerung der Ansaugsteuerungsventile beschrieben. Die Steuerung wird durch ein Ansaugsteuerungssystem durchgeführt, das dieselbe Ansaugsteuerungsvorrichtung wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anwendet.
Die Zwei-Schritt-Öffnungs- und -Schließsteuerung, die durch das Ansaugsteuerungssystem ausgeführt wird, ist nachstehend auf der Grundlage von Fig. 15 beschrieben. In Fig. 15 stellt eine gestrichelte Linie (f) den Betrieb des Abgasventils und eine durchgezogene Linie (g) stellt den Betrieb des Ansaugventils dar, und eine weitere durchgezogene Linie (h) stellt den Betrieb des Ansaugsteuerungsventils 40 dar. In Fig. 15 stellt die vertikale Achse einen Öffnungsgrad der Ventile dar. P_O stellt die vollständig geöffnete Position und P_C stellt die vollständig geschlossene Position des Ansaugsteuerungsventils 40 dar. Die horizontale Achse in Fig. 15 stellt die Zeit dar.
In einem Ansaughub der Brennkraftmaschine 1 wird das Ansaugsteuerungsventil 40 von der vollständig geschlossenen Position bei T₁ nach dem Ende einer Überlappungsperiode T_OL angetrieben, und das Ansaugsteuerungsventil 40 erreicht bei T₂ die vollständig geöffnete Position. In der Überlappungsperiode (Überlappungszeitdauer) T_OL sind das Abgasventil und Ansaugventil gleichzeitig geöffnet. Nachdem das Ansaugsteuerungsventil 40 an der vollständig geöffneten Position gehalten worden ist und die notwendige Ansaugluft in den Zylinder gezogen worden ist, wird das Ansaugsteuerungsventil 40 bei T₃ aus der vollständig geöffneten Position angetrieben und erreicht bei T₄ die vollständig geschlossene Position, bevor das Ansaugventil geschlossen wird. Der Vorgang von T₁ bis T₄ ist die erste Öffnungs- und Schließsteuerung des Ansaugsteuerungsventils 40.
In diesem Fall wird der Pumpverlust verringert, da das Ansaugsteuerungsventil 40 zu der vollständig geschlossenen Position angetrieben wird, bevor das Ansaugventil geschlossen wird. Demgegenüber wird, da das Ansaugventil geschlossen wird, nachdem das Ansaugsteuerungsventil 40 vollständig geschlossen ist, der Druck in einem Blindvolumenteil, das ein zwischen dem Ansaugsteuerungsventil 40 und dem Ansaugventil vorgesehener Ansaugkrümmerteil ist, ein Unterdruck. Falls der Unterdruck belassen werden würde, könnte der Pumpverlust in dem nächsten Ansaughub ansteigen.
Daher wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel nach Schließen des Ansaugventils das Ansaugsteuerungsventil 40 von der vollständig geschlossenen Position bei T₅ angetrieben und erreicht das Ansaugsteuerungsventil 40 die vollständig geöffnete Position bei T₆ erneut, so dass der Druck in dem Ansaugkrümmer insbesondere der Druck in dem Blindvolumenteil der atmosphärische Druck wird. Nachdem das Ansaugsteuerungsventil 40 an der vollständig geöffneten Position gehalten worden ist, wird das Ansaugsteuerungsventil 40 von der vollständig geöffneten Position bei T₇ angetrieben und erreicht die vollständig geschlossene Position bei T₈ erneut, bevor das Ansaugventil zu öffnen beginnt, und der Zustand wird beibehalten. Daher strömt kein Abgas in den Ansaugdurchlass 2. Der Vorgang von T₅ bis T₈ ist die zweite Öffnungs- und Schließsteuerung des Ansaugsteuerungsventils 40. Somit werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel die erste Steuerung und die zweite Steuerung, die Zwei-Schritt-Steuerung, des Ansaugsteuerungsventils 40 in einem Zyklus der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird das Ansaugsteuerungsventil 40 in der Überlappungszeitdauer geschlossen gehalten, in der das Ansaugventil und das Abgasventil gleichzeitig geöffnet sind. Daher strömt kein Abgas zurück in den Ansaugdurchlass 2, und die Verbrennung wird nicht verschlechtert, selbst wenn die Brennkraftmaschine 1 unter leichter Last betrieben wird. Dementsprechend wird der Kraftstoffverbrauch nicht erhöht. Zusätzlich wird, um die Entwicklung eines Unterdrucks in dem Blindvolumenteil zu verhindern, das Ansaugsteuerungsventil 40 zeitweilig vollständig geöffnet, bevor das Ansaugventil öffnet. Daher wird in der nächsten Ansaugperiode der Ansaughub mit dem atmosphärischen Druck gestartet. Folglich wird der Pumpverlust verringert.
Die Erfüllung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern kann in vielen anderen Weisen ohne Abweichen von dem Umfang der Erfindung implementiert werden.
Wie vorstehend beschrieben, weist ein Ansaugsteuerungssystem einer Brennkraftmaschine (1) ein Ansaugsteuerungsventil (40), das in einem Ansaugdurchlass (2) jedes Zylinders (1a, 1b, 1c, 1d) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist, und ein Drehsolenoidbetätigungsglied (50) auf, das das Ansaugsteuerungsventil (40) zum Öffnen und Schließen antreibt. Fächerförmige Teile (51b) eines Rotors (51) und vorspringende Teile (52a) eines Stators (52) des Betätigungsglieds (50) bilden Luftspalten einer umlaufenden Richtung. Die umlaufende Länge der Luftspalte ändert sich mit der Rotation des Rotors (51). Elektromagnetische Spulen (52a, 53b, 53c, 53d) sind in dem Stator (52) angeordnet und erzeugen einen magnetischen Fluss hauptsächlich durch die Luftspalte, die gekürzt werden, wenn der Rotor (51) gedreht wird, indem den elektromagnetischen Spulen (53a, 53b, 53c, 53d) Strom zugeführt wird. Eine Trägerwelle (42) des Ansaugsteuerungsventils (40) ist mit einer Feder (44) verbunden, die das Ansaugsteuerungsventil (40) an einer neutralen Position hält, wenn den elektromagnetischen Spulen (53a, 53b, 53c, 53d) kein Strom zugeführt wird.

Claims

1. Ansaugsteuerungssystem, das an einer Brennkraftmaschine (1) angebracht ist und eine Ansaugluftmenge steuert, wobei das Ansaugsteuerungssystem aufweist:
ein Ansaugsteuerungsventil (40), das in einem Ansaugdurchlass (2) jedes Zylinders (1a, 1b, 1c, 1d) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist,
ein Drehsolenoidbetätigungsglied (50), das das Ansaugsteuerungsventil (40) zum Öffnen und Schließen in einer Richtung antreibt, die einer Richtung eines Stroms entspricht, der dem Drehsolenoidbetätigungsglied (50) bei Versorgung des Drehbetätigungsglieds (50) mit Strom zugeführt wird, und
eine Feder (44), die mit einer Welle (42) des Ansaugsteuerungsventils (40) oder einem Rotor (51) des Drehsolenoidbetätigungsglieds (50) verbunden ist und das Ansaugsteuerungsventil (40) an einer neutralen Position hält, an der der Ansaugdurchlass (2) halb geöffnet ist, wenn das Solenoidbetätigungsglied (50) keinen Strom erhält,
wobei das Drehsolenoidbetätigungsglied (50) mit einem Rotor (51), der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, und einem Stator (52) aufgebaut ist, der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist und mit einer Vielzahl elektromagnetischer Spulen (53a, 53b, 53e, 53d) versehen ist,
wobei der Rotor (51) und der Stator (52) derart angeordnet sind, dass zwischen dem Rotor (51) und dem Stator (52) ausgebildete Luftspalte deren Länge in einer Rotationsrichtung des Rotors (51) ändern, und
wobei die Vielzahl der elektromagnetischen Spulen (53a, 53b, 53c, 53d) derart angeordnet ist, dass ein magnetischer Fluss hauptsächlich durch den Luftspalt unter den Luftspalten erzeugt wird, der von dem Rotor (51) zu einer Richtung gebildet wird, in der der Rotor (51) zu drehen ist.

2. Ansaugsteuerungssystem nach Anspruch 1, weiterhin mit einem Öffnungsgradsensor (83), der an der Welle (42) des Ansaugsteuerungsventils (40) angeordnet ist und den Öffnungsgrad des Ansaugsteuerungsventils (40) erfasst.

3. Ansaugsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei
die elektromagnetischen Spulen (53a, 53b, 53c, 53d) in vier radialen Richtungen von dem Rotor (51) in einem Intervall von allgemein 90 Grad derart angeordnet sind, dass die elektromagnetischen Spulen (53a, 53b, 53e, 53d) den magnetischen Fluss hauptsächlich in einem Paar von Viertelräumen in dem Stator (52) erzeugen, wenn den elektromagnetischen Spulen (53a, 53b, 53e, 53d) Strom zugeführt wird, wobei das Paar der Räume quer über den Rotor (51) zueinander entgegengesetzt ist, und
die Räume, in denen der magnetische Fluss erzeugt wird, durch Änderung der Richtungen des den elektromagnetischen Spulen (53a, 53b, 53c, 53d) zugeführten Stroms geändert werden.

4. Ansaugsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Rotor (51) einstöckig mit einem festen stabförmigen Teil (51a), der einen runden Querschnitt aufweist, und einem Paar fächerförmiger Teile (51b) aufgebaut ist, die sich von den stabförmigen Teil (51a) nach außen und symmetrisch erstrecken und fächerförmige Querschnitte aufweisen,
der Stator (52) mit einem Paar vorspringender Teile (52a) gebildet ist, die symmetrisch um den Rotor (51) derart angeordnet sind, dass die vorspringenden Teile (52a) zu dem Rotor (51) vorspringen, wobei die vorspringenden Teile (52a) in der Lage sind, jeweilige Seiten der fächerförmigen Teile (51b) des Rotors (51) in umlaufenden Richtungen berühren können, und
der Rotor (51) in der Lage ist, zwischen den vorspringenden Teilen (52a) in einem Bereich von allgemein 90 Grad zu rotieren.

5. Ansaugsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei
das Ansaugsteuerungssystem eine Öffnungssteuerung durchführt, in der das Ansaugsteuerungsventil (40) von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig geöffneten Position gedreht wird, wenn ein Abgasventil des Zylinders (1a, 1b, 1c, 1d) geschlossen wird, und das Ansaugsteuerungsventil (40) an der vollständig geöffneten Position gehalten wird,
das Ansaugsteuerungssystem eine Schließsteuerung durchführt, in der das Ansaugsteuerungsventil (40) von der vollständig geöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position gedreht wird, bevor ein Ansaugventil des Zylinders (1a, 1b, 1c, 1d) geschlossen wird, und das Ansaugsteuerungsventil (40) an der vollständig geschlossenen Position gehalten wird, und
das Ansaugsteuerungssystem die Öffnungssteuerung und Schließsteuerung in dieser Reihenfolge in einem Zyklus der Brennkraftmaschine (1) durchführt.

6. Ansaugsteuerungssystem nach Anspruch 2, weiterhin mit
einer Soll-Betätigungszeitverlaufs- Berechnungseinrichtung, die einen Soll- Betätigungszeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils (40) anhand eines darin gespeicherten Kennfeldes und auf der Grundlage eines Öffnungsgrads eines Fahrpedals und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) berechnet,
einer Ist-Betätigungserfassungseinrichtung, die einen Ist-Betätigungszeitverlaufs des Ansaugsteuerungsventils (40) durch Signale aus den in dem Ansaugsteuerungsventil (40) angeordneten Öffnungsgradsensor (83) erfasst, und
einer Fehlerkorrektureinrichtung, die einen Fehler zwischen dem durch die Soll- Betätigungszeitverlaufsberechnungseinrichtung bereitgestellten Soll-Betätigungszeitverlauf und dem durch die Ist- Betätigungszeitverlaufserfassungseinrichtung bereitgestellten Ist-Betätigungszeitverlauf korrigiert,
wobei das Ansaugsteuerungssystem das Ansaugsteuerungsventil (40) mit dem Soll- Betätigungszeitverlauf, dessen Fehler korrigiert ist, in einer nachfolgenden Betätigung des Ansaugsteuerungsventils (40) betätigt.

7. Ansaugsteuerungssystem nach Anspruch 6, weiterhin mit
einem Spulentemperatursensor (86), der in dem Drehsolenoidbetätigungsglied (50) angeordnet ist und die Temperatur der elektromagnetischen Spule (53a, 53b, 53c, 53d) erfasst, und
einer Spulentemperaturkorrektureinrichtung, die eine Ansprechverzögerung des Stroms, die durch Änderungen in dem Spulenwiderstand und in der Spuleninduktivität verursacht werden, auf der Grundlage von Erfassungssignalen aus dem Spulentemperatursensor (86) berechnet,
wobei die durch die Spulentemperaturkorrektureinrichtung berechnete Ansprechverzögerung zu dem Fehler zwischen dem Soll- Betätigungszeitverlauf und dem Ist-Betätigungszeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils (40) hinzugefügt wird.

8. Ansaugsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei
das Ansaugsteuerungssystem eine erste Öffnungs- und Schließsteuerung durchführt, in der das Ansaugsteuerungsventil (40) von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig geöffneten Position nach dem Ende einer Überlappungszeitdauer eines Ansaugventils und eines Abgasventils des Zylinder (1a, 1b, 1c, 1d) angetrieben wird, und das
Ansaugsteuerungsventil (40) von der vollständig geöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position angetrieben wird, nachdem die notwendige Ansaugluft gezogen worden ist, bevor das Ansaugsteuerungsventil schließt,
das Ansaugsteuerungssystem eine zweite Öffnungs- und Schließsteuerung durchführt, in der das Ansaugsteuerungsventil (40) von der vollständig geschlossenen Position zu der vollständig geöffneten Position derart angetrieben wird, dass der Druck in dem Ansaugdurchlass (2) ein atmosphärischer Druck wird, nachdem das Ansaugventil schließt, und das Ansaugsteuerungsventil (40) von der vollständig geöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position angetrieben wird, bevor das Ansaugventil öffnet, und
das Ansaugsteuerungssystem die erste Öffnungs- und Schließsteuerung und die zweite Öffnungs- und Schließsteuerung in dieser Reihenfolge in einem Zyklus der Brennkraftmaschine (1) durchführt.

9. Ansaugsteuerungssystem, das an einer Brennkraftmaschine (1) angebracht ist und eine Ansaugluftmenge steuert, wobei das Ansaugsteuerungssystem aufweist:
ein Ansaugsteuerungsventil (40), das in einem Ansaugdurchlass (2) jedes Zylinders (1a, 1b, 1c, 1d) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist,
ein Drehsolenoidbetätigungsglied (50), das das Ansaugsteuerungsventil (40) zum Öffnen und Schließen in einer Richtung antreibt, die einer Richtung eines Stroms entspricht, wenn dem Drehbetätigungsglied (50) Strom zugeführt wird, und
eine Feder (44), die das Ansaugsteuerungsventil (40) an einer neutralen Position hält, an der der Ansaugdurchlass (2) halb geöffnet ist, wenn das Solenoidbetätigungsglied (50) keinen Strom erhält,
einen Öffnungsgradsensor (83), der an der Welle (42) des Ansaugsteuerungsventils (40) angeordnet ist und den Öffnungsgrad des Ansaugsteuerungsventils (40) erfasst,
eine Soll-Betätigungszeitverlaufs- Berechnungseinrichtung, die einen Soll- Betätigungszeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils (40) anhand eines darin gespeicherten Kennfeldes und auf der Grundlage eines Öffnungsgrads eines Fahrpedals und einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) berechnet,
eine Ist-Betätigungserfassungseinrichtung, die einen Ist-Betätigungszeitverlaufs des Ansaugsteuerungsventils (40) durch Signale aus dem Öffnungsgradsensor (83) erfasst, und
einer Fehlerkorrektureinrichtung, die einen Fehler zwischen dem durch die Soll- Betätigungszeitverlaufsberechnungseinrichtung bereitgestellten Soll-Betätigungszeitverlauf und dem durch die Ist- Betätigungszeitverlaufserfassungseinrichtung bereitgestellten Ist-Betätigungszeitverlauf korrigiert,
wobei das Ansaugsteuerungssystem das Ansaugsteuerungsventil (40) mit dem Soll- Betätigungszeitverlauf, dessen Fehler korrigiert ist, in einer nachfolgenden Betätigung des Ansaugsteuerungsventils (40) betätigt.

10. Ansaugsteuerungssystem nach Anspruch 9, weiterhin mit
einem Spulentemperatursensor (86), der in dem Drehsolenoidbetätigungsglied (50) angeordnet ist und die Temperatur der elektromagnetischen Spule (53a, 53b, 53c, 53d) des Drehsolenoidenbetätigungsglieds (50) erfasst, und
einer Spulentemperaturkorrektureinrichtung, die eine Ansprechverzögerung des Stroms, die durch Änderungen in dem Spulenwiderstand und in der Spuleninduktivität verursacht werden, auf der Grundlage von Erfassungssignalen aus dem Spulentemperatursensor (86) berechnet,
wobei die durch die Spulentemperaturkorrektureinrichtung berechnete Ansprechverzögerung zu dem Fehler zwischen dem Soll- Betätigungszeitverlauf und dem Ist-Betätigungszeitverlauf des Ansaugsteuerungsventils (40) hinzugefügt wird.

11. Ansaugsteuerungssystem, das an einer Brennkraftmaschine (1) angebracht ist und eine Änsaugluftmenge steuert, wobei das Ansaugsteuerungssystem aufweist:
ein Ansaugsteuerungsventil (40), das in einem Ansaugdurchlass (2) jedes Zylinders (1a, 1b, 1c, 1d) der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist,
ein Drehsolenoidbetätigungsglied (50), das das Ansaugsteuerungsventil (40) zum Öffnen und Schließen entsprechend einer Richtung eines Stroms antreibt, der dem Drehsolenoidbetätigungsglied (50) bei Versorgung des Drehsolenoidbetätigungsglieds (50) mit Strom zugeführt wird, und
eine Feder (44), die mit einer Welle (42) des Ansaugsteuerungsventils (40) oder einem Rotor (51) des Drehsolenoidbetätigungsglieds (50) verbunden ist und das Ansaugsteuerungsventil (40) an einer neutralen Position hält, an der der Ansaugdurchlass (2) halb geöffnet ist, wenn das Solenoidbetätigungsglied (50) keinen Strom erhält,
wobei das Ansaugsteuerungssystem eine erste Öffnungs- und Schließsteuerung durchführt, in der das Ansaugsteuerungsventil (40) von einer vollständig geschlossenen Position zu einer vollständig geöffneten Position nach dem Ende einer Überlappungszeitdauer eines Ansaugventils und eines Abgasventils des Zylinder (1a, 1b, 1c, 1d) angetrieben wird, und das Ansaugsteuerungsventil (40) von der vollständig geöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position angetrieben wird, nachdem die notwendige Ansaugluft gezogen worden ist, bevor das Ansaugsteuerungsventil schließt,
das Ansaugsteuerungssystem eine zweite Öffnungs- und Schließsteuerung durchführt, in der das Ansaugsteuerungsventil (40) von der vollständig geschlossenen Position zu der vollständig geöffneten Position derart angetrieben wird, dass der Druck in dem Ansaugdurchlass (2) ein atmosphärischer Druck wird, nachdem das Ansaugventil schließt, und das Ansaugsteuerungsventil (40) von der vollständig geöffneten Position zu der vollständig geschlossenen Position angetrieben wird, bevor das Ansaugventil öffnet, und
das Ansaugsteuerungssystem die erste Öffnungs- und Schließsteuerung und die zweite Öffnungs- und Schließsteuerung in dieser Reihenfolge in einem Zyklus der Brennkraftmaschine (1) durchführt.