DE19810298B4

DE19810298B4 - Ventilzeitsteuersystem und Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE19810298B4
Application number: DE19810298A
Authority: DE
Inventors: Daiji Kariya Isobe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 2010-11-25
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: US6000375A; DE19810298A1; JPH10259747A; JP3837819B2

Abstract

Ventilzeitsteuersystem für einen Verbrennungsmotor mit folgenden Bauteilen:
einem Ventilzeitsteuermechanismus (10), der durch einen Fluiddruck angetrieben wird und in einem Antriebskraftübertragungssystem für ein Übertragen einer Antriebskraft von einer Antriebswelle (31) eines Verbrennungsmotors (1) auf eine angetriebene Welle (33) vorgesehen ist, welche zumindest ein Einlassventil (32) oder ein Auslassventil (34) öffnet und schließt, und
einer Drosselöffnungswinkelsteuereinrichtung (13, 20, S500) für ein Berechnen und Steuern eines Öffnungswinkels eines Drosselventils (14) für das Einstellen einer Einlassmenge des Verbrennungsmotors basierend auf einer Position eines Gaspedals,
gekennzeichnet durch
eine Reaktionsabschätzeinrichtung (20, S200) für ein Abschätzen einer Reaktionsgeschwindigkeit des Ventilzeitsteuermechanismus von einem Parameter entsprechend einer Temperatur, und
eine Drosselöffnungswinkelkorrektureinrichtung (20, S400) für ein Korrigieren des Öffnungswinkels des Drosselventils, der auf Basis der Position des Gaspedals berechnet wird, auf der Basis der abgeschätzten Reaktionsgeschwindigkeit, so dass der Öffnungswinkel des Drosselventils gemäß dem korrigierten Öffnungswinkel gesteuert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilzeitsteuersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Ein typisches herkömmliches Ventil-Timing-Steuersystem (Ventilzeitsteuersystem) für einen Verbrennungsmotor ist beispielsweise in der JP 64-80733 A offenbart. Dieses System hat ein elektronisches Drosselsystem für das Steuern eines Öffnungswinkels eines Drosselventils durch Antreiben eines elektrischen Motors in Übereinstimmung mit einer Gaspedalposition oder ähnlichem sowie einen Ventilzeitsteuermechanismus (Ventilbetätigungsänderungsmechanismus) für ein Ändern der Öffnungs- und Schließzeiten der Einlassventile des Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand. Ein Schock oder Schaltstoß wird eliminiert, welcher durch eine Drehmomentdifferenz verursacht wird, die auftritt, wenn eine Nocke in dem Ventilzeitsteuermechanismus umgeschaltet wird durch Ändern der Beziehung zwischen der Position des Gaspedals sowie dem Öffnungswinkel des Drosselventils.
Die EP 0 735 245 A1 offenbart ein gattungsgemäßes Ventilzeitsteuersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein gattungsgemäßes Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7. Aus DE 195 40 832 C1 ist eine Vorrichtung bekannt, die den Öffnungswinkel einer Drosselklappe in Abhängigkeit eines ersten Korrekturwerts, der Temperatur in einem Ansaugkanal, einstellt. Dieser Öffnungswinkel wird durch einen zweiten Korrekturwert korrigiert, nämlich der Ventilsteuerzeit der Einlassventile.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventilzeitsteuersystem sowie ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, welches ein plötzliches Beschleunigen gemäß dem Ansprechverhalten des Ventilzeitsteuermechanismus unterdrückt, um das Auftreten von Fehlzündungen zu verhindern.
Diese Aufgabe wird durch ein Ventilzeitsteuersystem gemäß Anspruch 1 und einem Steuerverfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche Entsprechend einer Ventilzeitsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Öffnungswinkel eines Drosselventils für ein Regulieren eines Einlassbetrags eines Verbrennungsmotors korrigiert auf der Basis eines geschätzten Ansprechens (Ansprechverhalten) eines Ventilzeitsteuermechanismus zusätzlich zu einer Gaspedalposition. Das heißt, dass wenn die Temperatur niedrig ist, dann ist beispielsweise das Ansprechen des Ventilzeitsteuermechanismus niedrig, wobei der Öffnungswinkel des Drosselventils entsprechend diesem Ansprechen korrigiert wird, so dass die Wirksamkeit des Ventilzeitsteuermechanismus maximal genutzt wird, wodurch die Emission, der Kraftstoffverbrauch usw. verbessert werden. Wenn darüber hinaus das Ansprechen des Ventilzeitsteuermechanismus langsam ist, wird durch Unterdrücken einer plötzlichen Beschleunigung das Auftreten einer Fehlzündung verhindert.
Vorzugsweise wird das Ansprechen des Ventilzeitsteuermechanismus abgeschätzt auf der Basis der Temperatur eines Betriebsfluids. Weiter vorzugsweise wird das abgeschätzte Ansprechen durch eine Motorgeschwindigkeit korrigiert. Darüber hinaus wird die Temperatur des Betriebsfluids indirekt erfasst auf der Basis von zumindest einem der nachfolgenden Parameter nämlich einer gegenwärtigen Temperatur eines Kühlwassers des Verbrennungsmotors, einer Temperatur des Kühlwassers zum Startzeitpunkt, einer verstrichenen Zeit vom Startzeitpunkt aus, der Anzahl von Zündungen nach dem Start und der Anzahl von Kraftstoffeinspritzzeiten nach dem Start, d. h., die Temperatur des Arbeitsfluids wird abgeschätzt auf der Basis eines Übergangszustands der Kühlwassertemperatur in einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors und eines Gesamtwärmewerts eines Explosionshubs des Verbrennungsmotors und einer Reibung eines Zylinders und ähnliches.
Vorzugsweise wird eine Drosselsteuerzeitkonstante, wenn der Öffnungswinkel des Drosselventils gesteuert wird, berechnet, von dem Ansprechen des Ventilzeitsteuermechanismus, wobei der Öffnungswinkel des Drosselventils korrigiert wird durch Verwendung der Drosselsteuerzeitkonstante. Das heißt, dass ein plötzliches Beschleunigen unterdrückt wird durch Glätten der Betriebsgeschwindigkeit des Drosselventils entsprechend dem Ansprechen bzw. dem Ansprechverhalten des Ventilzeitsteuermechanismus durch Verwendung der Drosselsteuerzeitkonstante und des weiteren durch Ausnutzen der Wirksamkeit des Ventilzeitsteuermechanismus.
Wenn das Ansprechverhalten des Ventilzeitsteuermechanismus langsam ist, und entschieden wird, dass der Betriebszustand des Verbrennungsmotors schnell in eine Motorverzögerung geschaltet wird, dann wird der Ventilzeitsteuermechanismus vorzugsweise auf eine Verzögerungs- bzw. Nacheilwinkelseite gesteuert auf der Basis der Beschleunigungspedalposition, wobei das Drosselventil mit einer vorbestimmten Verzögerungszeit relativ zu der Änderung der Beschleunigungspedalposition geschlossen wird. Folglich kann eine Fehlzündung des Verbrennungsmotors verhindert werden, die verursacht werden könnte durch Erhöhen des internen EGR (verbleibendes Gas in einer Verbrennungskammer) infolge der Verzögerung des Ventilzeitsteuermechanismus von dem Schnellverzögerungsbetrieb des Ventilzeitsteuermechanismus.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird detailliert auf Basis der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnung beschrieben.
1 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Verbrennungsmotor der zwei oben liegenden Nocken-Bauart zeigt, bei welchem die Ventilzeitsteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird,
2 ist ein Blockdiagramm, welches einen elektrischen Aufbau für eine ECU in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
3 ist eine Flusskarte, die ein Bearbeitungsprogramm einer Basisroutine in einer CPU in der ECU zeigt welches in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung verwendet wird,
4 ist eine Flusskarte, die eine Bearbeitungsprozedur für ein Abschätzen einer VVT-Reaktion in 3 zeigt,
5a, 5b und 5c sind Kennlinienkarten und Graphen der VVT-Reaktion gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 ist ein Diagramm, welches die Voraneil- und Nacheilsteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
7 ist eine Flusskarte, die eine Bearbeitungsprozedur einer VVT-Relativdrehwinkelsteuerung in 3 zeigt,
8 ist ein. Kennliniendiagramm eines Betriebs eines OCV, verwendet in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,
9 ist eine Flusskarte, welcher eine Bearbeitungsprozedur bezüglich einer Drosselkorrekturfaktorberechnung in 3 zeigt,
10 ist eine Flusskarte, welcher eine Bearbeitungsprozedur für eine Drosselsteuerung gemäß der 3 zeigt,
11 ist eine Zeitkarte, die den Betrieb der Ventilzeitsteuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt und
12 ist eine Zeitkarte, welcher ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Ein Ventilzeitsteuersystem für einen Verbrennungsmotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist bei einem Motor mit zwei oben liegenden Nocken gemäß der 1 angewendet.
Wie in der 1 gezeigt wird hat das System einen Verbrennungsmotor (IC-Motor) 1, einen Kurbelwinkelsensor 2 für das Erfassen eines Drehwinkels θ1 einer Kurbelwelle 31 als eine Antriebswelle des IC-Motors 1, ein Wassertemperatursensor 3 für das Erfassen einer Kühlwassertemperatur THW des IC-Motors 1, einen Nockenwinkelsensor 4 für das Erfassen eines Drehwinkels θ2 einer Nockenwelle 33 als eine Antriebswelle auf Seiten eines Einlassventils 32 des IC-Motors 1 und für ein Berechnen eines Relativdrehwinkels (Versatzwinkel) von der Phasendifferenz zwischen dem Drehwinkel θ2 und dem Drehwinkel θ1 von dem Kurbelwinkelsensor 2, ein Drosselsensor 5 für das Erfassen eines Drosselöffnungswinkels TA eines Drosselventils 14, ein Einlassbetragssensor 6 wie beispielsweise ein Luftstrommesser für das Erfassen einer Einlassluftmenge QA des IC-Motors 1, ein Fluidtemperatursensor 7, der in einer Fluidleitung angeordnet ist und eine Betriebsfluidtemperatur THO erfasst, ein Gaspedalsensor 8 für das Erfassen einer Beschleunigungsposition AP als eine Gaspedalposition, ein Fluid(Öl)-Stromregelventil 9 (OCV) für ein Regeln des Drucks des Betriebsfluids, ein hydraulisch variabler Ventilzeitsteuermechanismus (VVT) 10, der auf Seite des Einlassventils 32 installiert ist als ein Aktuator für das Steuern der Nockenwelle 33 um ein Zielrelativwinkel (Zielversatzwinkel) zu erhalten als eine Zielphasendifferenz zwischen der Nockenwelle 33 und der Kurbelwelle 31 durch den Fluiddruck, welcher durch den OCV 9 geregelt wird, ein Ölfilter 11 für das Filtern des Betriebsfluids von einer Ölwanne des IC-Motors 1, eine Fluidpumpe 12 für das zwangsweise Fördern des Betriebsfluids, ein DC-Motor 13 als ein Aktuator für das Antreiben des Drosselventils 14 auf einen Zieldrosselöffnungswinkel und eine ECU (elektronische Steuereinheit) 20 für das Erfassen des Betriebszustands des IC-Motors 1 auf der Basis der Eingangssignale verschiedener Sensoren, für das Berechnen eines optimalen Steuerwerts und für das Ausgeben von Treibersignalen an den OCV 9, den DC-Motor 13 usw.
Die ECU 20 ist aufgebaut, wie in der 2 gezeigt wird, als ein logischer Operationskreis. Sie umfasst eine zentrale Prozesseinheit (CPU) 21, ein ROM 22, in welchem ein Steuerprogramm abgespeichert ist, ein RAM 23 für das Abspeichern verschiedener Informationen und ein A/D-Konvertierkreis 24 für das Konvertieren analoger Signale wie beispielsweise eines Kühlwassertemperatursignals THW von dem Wassertemperatursensor 3, eines Drosselöffnungswinkelsignals TA von dem Drosselsensor 5, eines Einlassluftmengensignals QA von dem Einlassmengensensor 6, eines Fluidtemperatursignals THO von dem Fluidtemperatursensor 7 sowie eines Beschleunigungspositionssignals AP von dem Beschleunigungssensor 9 in entsprechende digitale Signale, einen Wellenformausbildungskreis (WSC) 25 für das Ausbilden der Wellenform eines Drehwinkelsignals θ1 von dem Kurbelwinkelsensor 2 und für das Ausbilden jener eines Drehwinkelsignals θ2 des Nockenwinkelsensors 4 sowie ein Ausgabekreis 26 für das Ausgeben eines Treibersignals IDOCV basierend auf einem OCV-Schaltverhältnis(Tastverhältnis)-Steuerwerts DOCV, welches von der CPU 21 berechnet wird auf der Basis der verschiedenen Informationen an den OCV 9 und für das Ausgeben eines Treibersignals ITAEX basierend auf einem Ausgabedrosselöffnungswinkel TAIX an den DC-Motor 13.
Die CPU 21 in der ECU 20, welche in der Ventilzeitsteuerung für den IC-Motor verwendet wird, ist derart programmiert, dass eine Steuerungsabarbeitungsprozedur gemäß der 3 ausgeführt wird. Diese Basisroutine wird in sich wiederholender Weise durch die CPU 21 zu jeder vorbestimmten Zeit ausgeführt.
Gemäß der 3 wird eine Initialisierung in Schritt S100 ausgeführt auf das Einschalten einer Energiequelle (zum Startzeitpunkt der Energie- oder Leistungsquelle). Bei der Initialisierung wird der Speicher, welcher den RAM 23 beinhaltet usw. auf einen Anfangswert zurückgesetzt, wobei Eingangssignale verschiedener Sensoren überprüft werden. Nach der Initialisierung in Schritt S100 wird ein Hauptsteuerungsprozess in der nachfolgenden Schleife wiederholt ausgeführt.
In Schritt S200 wird ein Prozess für das Abschätzen einer Reaktionscharakteristik des VVT 10 aus dem Betriebszustand des IC-Motors 1 ausgeführt. Die Prozessroutine schreitet daraufhin zu Schritt S300 fort, wobei ein VVT-Relativdrehwinkel-Berechnungsvorgang ausgeführt wird. In Schritt S400 wird ein Vorgang für das Berechnen eines Drosselkompensationsfaktors für das Kompensieren des Drosselöffnungswinkels des Drosselventils 14 ausgeführt, derart, dass es an die Reaktion des VVT 10 angepasst ist, welche in Schritt S200 abgeschätzt worden ist. In Schritt S500 wird ein Drosselsteuerungsprozess ausgeführt. Hierauf kehrt die Prozessroutine zu Schritt S200 zurück.
Die VVT-Reaktionsabschätzprozessroutine in Schritt S200 gemäß der 3 ist in der 4 dargestellt. Diese Unterroutine wird in sich wiederholender Weise durch die CPU 21 alle 120 m/sek. ausgeführt.
Die Temperatur THO des Betriebsfluids des VVT 10 wird in Schritt S201 eingelesen. In Schritt S202 wird eine Reaktionsgeschwindigkeit (Voreilgeschwindigkeit) ARBAS, für den Fall, dass der VVT 10 auf die Vorauseilwinkelseite versetzt wird im Ansprechen auf die Fluidtemperatur THO, eingelesen in Schritt S201, aus der Tafel in 5c berechnet. Die Tafel, welche die Beziehung zwischen der Fluidtemperatur THO und der Reaktionsgeschwindigkeit RABS zeigt, hat, wie später noch beschrieben wird, Optimalwerte, welche im voraus durch Experimente oder ähnliches erhalten wurden unter Berücksichtigung der VVT-Reaktionsgeschwindigkeit, welche wiederum beeinflusst wird durch die Fluidtemperatur THO. In Schritt S203 wird in ähnlicherweise eine Reaktionsgeschwindigkeit (Nacheilgeschwindigkeit) RRBAS, für den Fall, dass der VVT 10 zu einer Nacheilwinkelseite versetzt ist in Übereinstimmung mit der Fluidtemperatur THO, eingelesen in Schritt S201, aus der Tafel gemäß der 5C berechnet. Da die VVT-Reaktionsgeschwindigkeit unterschiedliche VVT-Reaktionscharakteristiken bzw. Kennlinien für die gleiche Fluidtemperatur THO mit Bezug auf die Voreilwinkelseite und die Nacheilwinkelseite hat, werden unterschiedliche Tafeln vorbereitet.
Wenn, wie in der 5B gezeigt wird, angenommen wird, dass die Neigung (A/B) eines Relativdrehwinkels VT (Grad CA) der übergeht, um einem Zielrelativdrehwinkel VTT (Grad CA) zu folgen, wenn der OCV-Taststeuerwert DUCV, ausgegeben von dem OCV 9, geändert wird, von 0 auf 100 wie dies in 5a gezeigt wird, eine VVT-Reaktionsgeschwindigkeit (Grad CA/sek.) ist, dann ändern sich die VVT-Reaktionsgeschwindigkeiten auf Seiten der voraneilenden und nacheilenden Winkel mit den Kennlinien bzw. Charakteristiken, wie sie in 5c gezeigt sind, entsprechend der Fluidtemperatur (°C).
Da in dem Ausführungsbeispiel die Fluidpumpe 12 für das Betriebsfluid des VVT 10 angetrieben wird durch den IC-Motor 1, ist der Ausstoß proportional zu einer Motorgeschwindigkeit NE. Da das gleiche Betriebsfluid verwendet wird für das Betreiben des VVT 10, wird dessen Einfluss berücksichtigt. Das heißt, ein Geschwindigkeitskorrekturkoeffizient FNE für die Motorgeschwindigkeit NE wird in Schritt S204 aus einer Tafel berechnet. Die Tafel, welche die Beziehung zwischen der Motorgeschwindigkeit NE und dem Geschwindigkeitskorrekturkoeffizienten FNE zeigt, hat Optimalwerte, welche vorab erhalten worden sind, durch Berechnung, durch Experimente usw. und zwar aus den Pumpenkennlinien.
In Schritt S205 wird die voreilwinkelseitige Reaktionsgeschwindigkeit ARBAS, berechnet in Schritt S202, multipliziert mit dem Geschwindigkeitskorrekturkoeffizienten FND, wodurch eine abschließende voreilwinkelseitige Reaktionsgeschwindigkeit ARPNS erhalten wird. In Schritt S206 wird die nacheilwinkelseitige Reaktionsgeschwindigkeit RRBAS, berechnet in Schritt S203, mit dem Geschwindigkeitskorrekturkoeffizienten FNE multipliziert, wodurch eine abschließende nacheilwinkelseitige Reaktionsgeschwindigkeit RRPNS erhalten wird.
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren für das Ausführen der Ventilzeitsteuerung durch den VVT 10 lediglich auf der Einlassseite. Wie in der 6 gezeigt wird, ist die Ventilzeit für das Auslassventil 34 auf den oberen Kolbentotpunkt (TDC) fixiert. Durch Voreilen und Nacheilen der Ventilzeit des Einlassventils 32 wird der Überlappungsbetrag gesteuert.
Die VVT-Relativdrehwinkelsteuerprozessroutine in Schritt S300 gemäß der 3 wird in 7 gezeigt. Diese Unterroutine wird in sich wiederholender Weise durch die CPU 21 alle 16 m/sek. wiederholt. Die Motorgeschwindigkeit NE sowie das Einlassluftvolumen QA werden in Schritt S301 eingelesen. In Schritt S302 wird ein Zielrelativdrehwinkel des VVT10 aus einer Karte berechnet auf der Basis der Motorgeschwindigkeit NE und des Einlassluftvolumens QA, eingelesen in Schritt S301. Wenn beispielsweise NE = ne1 und QA = qa1, dann wird „a” erhalten als dem Zielrelativdrehwinkel aus der Karte. Die Zielrelativdrehwinkel, welche aus der Karte erhalten werden, sind Optimalwerte, welche vorab erhalten worden sind durch Berechnung, Experimente usw.
In Schritt S303, wird der Zielrelativdrehwinkel „a”, berechnet in Schritt S302 in einem Speicherbereich „VVT” für den Zielrelativdrehwinkel im RAM 23 abgespeichert. In Schritt S304 wird ein gegenwärtiger Relativdrehwinkel (oder ein aktueller Relativdrehwinkel) des VVT10 basierend auf den Eingangssignalen des Kurbelwinkelsensors 2 und des Nockenwinkelsensors 4 ausgelesen. In Schritt S305 wird ein Differenzwert DLVT berechnet aus der Abweichung zwischen dem vorhergehenden Relativdrehwinkel VT(i – 1) und dem Relativdrehwinkel VT(i) zu diesem Zeitpunkt. In Schritt S306 wird eine Relativdrehwinkelabweichung ERVT berechnet aus einer Abweichung zwischen dem gegenwärtigen Relativdrehwinkel VT(I) und dem Zielrelativdrehwinkel VTT.
In Schritt S307 wird ein P (Proportional) Bedingungskorrekturwert PVT berechnet aus einer Tafel auf der Basis der Relativdrehwinkelabweichung ERVT, berechnet in Schritt S306. In Schritt S308 wird ein D (Differenz) Bedingungskorrekturwert DVT aus einer Tafel erhalten auf der Basis eines Differenzwerts DLVT, berechnet in Schritt S305. Der P-Bedingungskorrekturwert PVT, welcher in Schritt S307 aus der Tafel berechnet worden ist und der D-Bedingungskorrekturwert DVT, welcher in Schritt S308 aus der Tafel berechnet worden ist, stellen Optimalwerte dar, welche vorab erhalten worden sind durch Berechnung, Experimente oder ähnliches. In Schritt S309 wird der P-Bedingungskorrekturwert PVT, welcher in Schritt S307 berechnet worden ist, der D-Bedingungskorrekturwert DVT, welcher in Schritt S308 berechnet worden ist und der vorhergehende OCV-Taststeuerwert DOCV addiert, wodurch ein abschließender OCV-Taststeuerwert DOCV erhalten wird. Der VVT Relativdrehwinkel wird berechnet durch den VVT 10, dem der OCV-Taststeuerwert DOCV über dem OCV 9 zugefügt wird. Bei dem Betrieb OCV 9 wird, wie durch das Kennliniendiagramm gemäß der 8 gezeigt wird, durch ein Erhöhen der Fluidmenge proportional zu dem OCV-Taststeuerwert DOCV (%) der Relativdrehwinkelsteuerwert (°CA) erhöht.
Die Drosselkorrekturfaktorberechnung-Prozessroutine in Schritt S400 gemäß der 3 wird in der 9 dargestellt. Diese Unterroutine wird in sich wiederholender Weise von der CPU 21 aller 8 m/sec. ausgeführt.
Der Differenzwert DLVT, berechnet in Schritt S305 gemäß der 7 wird in Schritt S401 eingelesen. In Schritt S402 wird bestimmt, ob der Differenzwert DLVT 0 oder größer ist. Falls der Differenzwert DLVT 0 oder größer ist, wird angenommen, dass der Versatz des Relativdrehwinkels VT zur voraneilenden Winkelseite angewiesen worden ist, wobei die Prozessroutine zu Schritt S403 fortschreitet. Die voreilwinkelseitige Reaktionsgeschwindigkeit ARPNS, welche abgeschätzt und berechnet worden ist aus dem Betriebszustand des IC-Motors 1 wird in Schritt S205 gemäß der 4 eingelesen. In Schritt S404 wird eine Drosselsteuerzeitkonstante T zu dem Zeitpunkt, in welchem die voreilwinkelseitige Steuerung berechnet wird, aus der Tafel auf der Basis der voranwinkelseitigen Reaktionsgeschwindigkeit ARPNS, eingelesen in Schritt S403, berechnet. Die Drosselsteuerzeitkonstante T, die der voranwinkelseitigen Reaktionsgeschwindigkeit ARPNS entspricht für ein Steuern der Betriebsgeschwindigkeit des Drosselventils 14 derart, dass es angepasst ist an die Reaktion des VVT 10, wird vorab erhalten durch Berechnung, durch Experimente usw. und in der in Schritt S404 verwendeten Tafel eingetragen.
Wenn andererseits die Diskriminations- bzw. Bestimmungsbedingung in Schritt S402 nicht erfüllt wird und der Differenzwert DLVT kleiner als 0 ist, dann wird bestimmt, dass der Versatz des Relativdrehwinkels VT auf die Nacheilwinkelseite bestimmt ist. Die Prozessroutine schreitet daraufhin zu Schritt S405 fort, wobei die nacheilwinkelseitige Reaktionsgeschwindigkeit RRPNS, abgeschätzt und berechnet aus dem Betriebszustand des IC-Motors 1 in Schritt S206, gemäß 4 eingelesen wird. In Schritt S406, wird die Drosselsteuerzeitkonstante T zum Zeitpunkt der nacheilwinkelseitigen Steuerung aus der Tafel auf der Basis der nacheilwinkelseitigen Reaktionsgeschwindigkeit RRPNS, eingelesen in Schritt S405, berechnet. Die Drosselsteuerzeitkonstante T, welche der nacheilwinkelseitigen Reaktionsgeschwindigkeit RRPNS. entspricht für ein Steuern der Betriebsgeschwindigkeit des Drosselventils 14, derart, dass es angepasst ist an die Reaktion des VVT 10, wird vorab erhalten durch Berechnung durch Experimente usw., und in die in Schritt S406 verwendete Tafel eingetragen.
Die Drosselsteuerprozessroutine gemäß Schritt S500 in 3 wird in 10 gezeigt. Die Unterroutine wird in sich wiederholender Weise durch die CPU 21 aller 8 m/sec. ausgeführt.
Die Beschleunigerposition Ap wird in Schritt S501 eingelesen. In Schritt S502 wird ein Zieldrosselöffnungswinkel TTA für die Beschleunigerposition Ap, eingelesen in Schritt S501, erhalten aus einer Tafel. Der Zieldrosselöffnungswinkel TTA, welcher aus der Beschleunigerposition Ap erhalten worden ist unter Beachtung der Fahrbarkeit, Steuer- bzw. Beherrschbarkeit usw. des IC-Motors 1 wird in der Tafel eingetragen. In Schritt S503 wird ein abschließender Ausgabedrosselöffnungswinkel TAEX berechnet durch Ausführen einer Verstärkungskorrektur bezüglich des Zieldrosselöffnungswinkels TTA unter Verwendung eines Modells einer Übertragungsfunktion {1/(1 + T·S)}. T in dem Modell ist eine Drosselsteuerzeitkonstante, erhalten in Schritt S404 oder S406 gemäß 9.
In Schritt S504 wird der gegenwärtige Drosselöffnungswinkel TA eingelesen. In Schritt S505 wird die Tatsache, ob der gegenwärtige Drosselöffnungswinkel TA, eingelesen in Schritt S504, den Ausgabedrosselöffnungswinkel TAEX, berechnet in Schritt S503, überschreitet oder nicht, bestimmt. Wenn die gegenwärtige Drosselöffnung TA den Ausgabedrosselöffnungswinkel TAEX überschreitet, dann schreitet die Prozessroutine zu Schritt S506 fort. Ein Betriebsprozess für das Betreiben des DC-Motors 13 für ein Öffnen und Schließen des Drosselventils 14 zur Schließseite hin und ein Zusammenführen des gegenwärtigen Drosselöffnungswinkels TA mit dem Ausgabedrosselöffnungswinkel TAEX wird ausgeführt.
Wenn andererseits die Bestimmungsbedingung in Schritt S505 nicht erfüllt ist, dann schreitet die Prozessroutine zu Schritt S507 fort. Ob der gegenwärtige Drosselöffnungswinkel TA, eingelesen in Schritt S504, kleiner ist als der Ausgabedrosselöffnungswinkel TAEX, berechnet in Schritt S503, oder nicht, wird bestimmt.
Wenn der gegenwärtige Drosselöffnungswinkel DA kleiner ist als der Ausgabedrosselöffnungswinkel TAEX, schreitet die Prozessroutine zu Schritt S508 fort. Ein Betriebsprozess für das Betreiben des DC-Motors 13 für ein Öffnen und Schließen des Drosselventils 14 zur Öffnungsseite und ein Angleichen des gegenwärtigen Drosselöffnungswinkels DA mit dem Ausgabedrosselöffnungswinkel TAEX wird ausgeführt. Wenn andererseits die Bestimmungsbedingung in Schritt S507 nicht erfüllt ist, dann wird bestimmt, dass der gegenwärtige Drosselöffnungswinkel TA sich mit dem Ausgabedrosselöffnungswinkel TAEX deckt. Die Prozessroutine schreitet zu Schritt S509 fort, in dem ein Vorgang für ein Stoppen des DC-Motors 13, welcher das Drosselventil 14 öffnet und schließt und für ein Halten des gegenwärtigen Drosselöffnungswinkels TA ausgeführt wird.
Der Betrieb des Ausführungsbeispiels ist in der Zeitkarte gemäß der 11 dargestellt. Aus Vereinfachungsgründen zeigt die Zeitkarte lediglich die Steuerung der Voraneilwinkelseite des VVT 10.
Auf der Basis der Fluidtemperatur THA für ein Betätigen des VVT 10 wird die voreilwinkelseitige. Reaktionsgeschwindigkeit ARPNS, welcher der VVT 10 folgen kann, erhalten. Die angepasste Drosselsteuerzeitkonstante T wird derart berechnet, dass keine Fehlzündung und oder ähnliches durch eine Beschleunigung/Verzögerung des Drosselventils 14 entsteht, welche schneller ist als die voraneilwinkelseitige Reaktionsgeschwindigkeit ARPNS. Die Drosselsteuergeschwindigkeit, d. h., der ausgegebene oder abschließende Drosselöffnungswinkel TAEX wird korrigiert durch die Drosselsteuerzeitkonstante T, wodurch der Zielrelativwinkel VTT eingestellt wird entsprechend der VVT-Reaktionsgeschwindigkeit, welche zu diesem Zeitpunkt durch die Fluidtemperatur THO bestimmt wird. Demzufolge kann die Relativdrehwinkelabweichung ERVT als eine Abweichung zwischen dem Zielrelativdrehwinkel VTT und dem gegenwärtigen Relativdrehwinkel VT unterdrückt werden. Folglich wird das Ansprechverhalten für das Ventiltiming des IC-Motors 1 in einem Kraftstoffsystem oder die Zündsystemsteuerung vorteilhaft und die Fahrbarkeit, der Emissionsausstoß usw. werden verbessert.
Obgleich die Betriebsgeschwindigkeit des Drosselventils 14 geglättet wird, in dem dieses an das Ansprechverhalten des VVT 10 angepasst wird durch die Drosselsteuerzeitkonstante T selbst in einem Verzögerungsbereich oder dem Nacheilwinkelbereich des VVT 10, wie dies in der Zeitkarte gemäß der 12 gezeigt ist, wird, wenn der Beschleunigungspositionsdifferenzwert DLAP auf der Schließseite der Beschleunigungsposition Ap als eine Beschleunigungsposition gleich ist einem vorbestimmten Wert γ oder größer, der VVT 10 vorab zu der Nacheilwinkelseite betätigt auf der Basis der Beschleunigerposition Ap und wird für eine vorbestimmte Zeit verzögert. Hierauf wird das Drosselventil 14 geschlossen, wodurch ermöglicht wird, dass eine Fehlzündung des IC-Motors 1, verursacht durch ein Erhöhen des internen EGR infolge der Verzögerung des VVT 10 von einem schnellen Nacheilwinkelbetrieb des VVT 10 verhindert wird.
Entsprechend der Ventilzeitsteuerung für den IC-Motor gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird unabhängig von der Beschleunigerposition Ap als eine Beschleunigerpedalposition, gesteuert durch die CPU 21 in der ECU 20, der Öffnungswinkel des Drosselventils 14 für ein Einstellen des Einlassluftbetrags des IC-Motors 1 korrigiert durch die CPU 21 in der ECU 20 auf der Basis der Reaktion des VVT 10, abgeschätzt durch die CPU 21 in der ECU 20. Wenn folglich die Fluidtemperatur niedrig ist und die Reaktion des VVT 10 langsam ist, dann wird der Öffnungswinkel des Drosselventils 14 korrigiert und gesteuert entsprechend dieser Reaktion, so dass die Effektivität des VVT 10 maximiert wird und die Motorabgasemission, der Kraftstoffverbrauch usw. verbessert wird. Wenn des Weiteren die Reaktion des VVT 10 langsam ist, durch Unterdrücken der schnellen Beschleunigung, kann ein Auftreten der Fehlzündung verhindert werden.
Obgleich die Temperatur des Betriebsfluids unmittelbar erfasst wird durch den Fluidtemperatursensor 7 bei der VVT-Reaktionsabschätzung gemäß der vorstehenden Ausführungsbeispiele, ist die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene begrenzt. Die VVT-Reaktion kann auch abgeschätzt werden aus einem Übergangszustand der Kühlwassertemperatur des IC-Motors, einem Übergangszustand der Temperatur einer Zylinderwand, der Kühlwassertemperatur zum Startzeitpunkt, einer verstrichenen Zeit usw.
Bei der Ventilzeitsteuerung für den IC-Motor erfasst der Fluidtemperatursensor indirekt die Fluidtemperatur THO auf der Basis von zumindest einem der nachfolgenden Werte nämlich der Kühlwassertemperatur des IC-Motors 1, der Kühlwassertemperatur zum Startzeitpunkt, der verstrichenen Zeit nach dem Start, der Anzahl von Zündzeitpunkten nach dem Start, sowie die Anzahl von Kraftstoffeinspritzzeitpunkten nach dem Start. D. h., dass die Temperatur des Betätigungsfluids abgeschätzt wird auf der Basis des Übergangszustands der Kühlwassertemperatur im Betriebszustand des IC-Motors 1 sowie des Totalwärmewerts, erhalten durch einen Explosionshub des IC-Motors und der Reibung eines Zylinders usw. ist es nicht immer notwendig, einen Fluidtemperatursensor gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel vorzusehen.
Bei einer Ventilzeitsteuerung für einen Motor mit einem elektronischen Drosselsteuersystem wird die Reaktion bzw. das Ansprechverhalten eines Ventilzeitsteuermechanismus VVT abgeschätzt S200 durch den Betriebszustand des Motors. Zusätzlich zur Steuerung S300 eines Relativdrehwinkels des VVT wird ein Drosselkorrekturfaktor für ein Korrigieren des Öffnungswinkels eines Drosselventils 14 berechnet S400, so dass dieses angepasst wird an die Reaktion bzw. das Ansprechverhalten des VVT. Das Drosselventil wird gesteuert S500 durch den berechneten Faktor. Wenn die Reaktion bzw. das Ansprechverhalten des VVT langsam ist, dann wird der Öffnungswinkel des Drosselventils auf der Basis der Reaktion bzw. des Ansprechverhaltens korrigiert. Folglich wird eine schnelle Motorbeschleunigung unterdrückt, wodurch das Auftreten einer Fehlzündung verhindert wird.

Claims

Ventilzeitsteuersystem für einen Verbrennungsmotor mit folgenden Bauteilen: einem Ventilzeitsteuermechanismus (10), der durch einen Fluiddruck angetrieben wird und in einem Antriebskraftübertragungssystem für ein Übertragen einer Antriebskraft von einer Antriebswelle (31) eines Verbrennungsmotors (1) auf eine angetriebene Welle (33) vorgesehen ist, welche zumindest ein Einlassventil (32) oder ein Auslassventil (34) öffnet und schließt, und einer Drosselöffnungswinkelsteuereinrichtung (13, 20, S500) für ein Berechnen und Steuern eines Öffnungswinkels eines Drosselventils (14) für das Einstellen einer Einlassmenge des Verbrennungsmotors basierend auf einer Position eines Gaspedals, gekennzeichnet durch eine Reaktionsabschätzeinrichtung (20, S200) für ein Abschätzen einer Reaktionsgeschwindigkeit des Ventilzeitsteuermechanismus von einem Parameter entsprechend einer Temperatur, und eine Drosselöffnungswinkelkorrektureinrichtung (20, S400) für ein Korrigieren des Öffnungswinkels des Drosselventils, der auf Basis der Position des Gaspedals berechnet wird, auf der Basis der abgeschätzten Reaktionsgeschwindigkeit, so dass der Öffnungswinkel des Drosselventils gemäß dem korrigierten Öffnungswinkel gesteuert wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsabschätzeinrichtung (20, S200) die Reaktionsgeschwindigkeit auf der Basis einer Temperatur eines Betriebsfluids des Ventilzeitsteuermechanismus abschätzt.
Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsabschätzeinrichtung (20, S200) eine Reaktionskorrektureinrichtung (S203 bis S206) hat für ein Korrigieren der abgeschätzten Reaktion durch eine Drehgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors.
Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsabschätzeinrichtung (20, S200) die Temperatur berechnet auf der Basis von zumindest einem der nachfolgenden Werte, der gegenwärtigen Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors, der Kühlwassertemperatur zum Startzeitpunkt, der vergangenen Zeit seit dem Start, der Anzahl von Zündzeitpunkten nach dem Start und der Anzahl von Kraftstoffeinspritzzeitpunkten nachdem Start.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnungswinkelkorrektureinrichtung (20, S400) eine Zeitkonstante berechnet aus der Reaktion des Ventilzeitsteuermechanismus, wenn der Öffnungswinkel des Drosselventils gesteuert wird durch die Drosselöffnungswinkelsteuereinrichtung und den Öffnungswinkel des Drosselventils unter Verwendung der Zeitkonstante korrigiert.
Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnungswinkelkorrektureinrichtung (20, S400) den Ventilzeitsteuermechanismus in Richtung einer Nacheilwinkelseite steuert auf der Basis der Position des Gaspedals, wenn die Reaktion des Ventilzeitsteuermechanismus langsam ist und die Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors zu einer Motorverzögerung verschoben wird und eine Drosselschließeinrichtung umfasst, die das Drosselventil mit einer vorbestimmten Verzögerungszeit von der Position des Gaspedals schließt.
Steuerverfahren für einen Verbrennungsmotor (1) mit einem Drosselventil (14) und einem Ventilzeitsteuermechanismus (10), welcher fluidbetrieben ist und zumindest eines aus dem Einlassventil (32) und einem Auslassventil (34) steuert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen (S500) eines Öffnungswinkels eines Drosselventils (14) des Motors basierend auf der Position eines Gaspedals, gekennzeichnet durch Abschätzen (S200) einer Reaktionsgeschwindigkeit des Ventilzeitsteuermechanismus aus einem Parameter entsprechend einer Temperatur und Korrigieren (S400, S500) des bestimmten Öffnungswinkels des Drosselventils basierend auf der abgeschätzten Reaktion und Antreiben (S500) des Drosselventils auf elektronische Weise basierend auf dem korrigierten Öffnungswinkel.
Steuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschätzschritt (S200) die Reaktionsgeschwindigkeit auf der Basis einer Temperatur eines Betriebsfluids des Ventilzeitsteuermechanismus abschätzt.
Steuerverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschätzschritt (S200) ein Korrigieren der abgeschätzten Reaktionsgeschwindigkeit durch eine Drehgeschwindigkeit des Motors umfasst.
Steuerverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschätzschritt (S200) die Temperatur berechnet auf der Basis von zumindest einem aus der gegenwärtigen Temperatur des Kühlwassers des Verbrennungsmotors, der Kühlwassertemperatur zum Startzeitpunkt, einer verstrichenen Zeit seit dem Start, der Anzahl von Zündzeitpunkten nach dem Start und der Anzahl von Kraftstoffeinspritzungen nach dem Start.
Steuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturschritt (S400) eine Zeitkonstante berechnet aus der Reaktion des Ventilzeitsteuermechanismus, wenn das Drosselventil gesteuert wird und den Öffnungswinkel des Drosselventils unter Verwendung der Zeitkonstante korrigiert.
Steuerverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturschritt (S400) den Ventilzeitsteuermechanismus zu einer Nacheilwinkelseite steuert, auf der Basis der Position des Gaspedals, wenn die Reaktion des Ventilzeitsteuermechanismus langsam ist und die Betriebsbedingung des Motors schnell zu einer Motorverzögerung verschoben wird, und das Drosselventil mit einer vorbestimmten Verzögerungszeit von der Position des Gaspedals schließt.